氫能作為清潔能源的代表之一，具有很高的能量密度、無污染排放、可儲存性強等優(yōu)勢，被廣泛認為是未來可持續(xù)能源的重要選擇。各國在氫能領域的投資和研發(fā)不斷增加，相關技術也逐漸成熟，為全球氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力支持。
近年來，隨著各國陸續(xù)明確碳中和時間表，全球氫能源加速發(fā)展，并成為各國能源技術革命和應對氣候變化的重要抓手。日本、德國、美國、澳大利亞等國紛紛加快氫能發(fā)展頂層設計，相繼制定了氫能發(fā)展戰(zhàn)略和路線圖。氫能重卡、氫能冶金、氫能發(fā)電等應用創(chuàng)新方興未艾。
日本是全球氫能發(fā)展的領頭羊之一。自2014年開始，日本政府就提出了“氫能社會”的構(gòu)想，并制定了相應的戰(zhàn)略和政策措施。日本大力推動氫能在交通、電力、工業(yè)等領域的應用，積極發(fā)展氫能基礎設施，并成立了專門的氫燃料電池產(chǎn)業(yè)協(xié)會，促進相關產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。
德國也將氫能視為實現(xiàn)碳中和目標的重要手段之一。德國政府近年來加大了對氫能領域的投資和支持力度，制定了氫能戰(zhàn)略和路線圖，明確了未來幾十年的發(fā)展目標。德國通過與其他國家的合作，共同推動氫能技術的進步和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，努力成為全球氫能產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)。
中國作為全球最大的溫室氣體排放國，也將氫能作為重要的能源轉(zhuǎn)型選擇之一。中國政府在氫能領域加大了政策和財政支持，積極推動氫能發(fā)展。中國制定了氫能發(fā)展規(guī)劃和路線圖，鼓勵企業(yè)加大研發(fā)投入，加強技術創(chuàng)新，推動氫能在交通、電力等領域的應用。
我國氫能正處于規(guī)?；瘜肫?，盡管全國各地陸續(xù)發(fā)布了上百份氫能相關規(guī)劃和政策，但產(chǎn)業(yè)尚未形成統(tǒng)一有序的管理機制，關鍵技術和標準體系支撐較為薄弱，各界對于氫能的認知尚不全面。如何加快培育發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，引導行業(yè)健康有序發(fā)展，助力“雙碳”目標達成，值得深入思考。
黨的十八大以來，習近平總書記親自指導推動能源革命，強調(diào)“要科學規(guī)劃建設新型能源體系，促進水風光氫天然氣等多能互補發(fā)展”。這為我國氫能產(chǎn)業(yè)指明了方向，明確了氫能在新型能源體系里的獨特價值。
氫燃料電池動力示范船“三峽氫舟1”號在長江上航行。(三峽集團供圖)
你了解氫能源嗎
今年政府工作報告提出，加快前沿新興氫能、新材料、創(chuàng)新藥等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這是氫能源作為前沿新興產(chǎn)業(yè)首次被提及，氫能產(chǎn)業(yè)熱度再起。
氫能源是指氫和氧進行化學反應釋放出的化學能，是一種二次能源，需要通過風能、太陽能、煤炭、天然氣等一次能源生產(chǎn)出來。氫單位質(zhì)量能量密度高，燃燒的產(chǎn)物是水，被視為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?。當前，全球氫能全產(chǎn)業(yè)鏈關鍵核心技術趨于成熟，氫能基礎設施建設明顯提速。 我國是世界上最大的制氫國，氫氣年產(chǎn)能超4000萬噸，產(chǎn)品主要用于化工原料。已初步掌握氫能制備、儲運、加氫、燃料電池等主要技術和生產(chǎn)工藝，全產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)超300家。
3月的東北大地，春寒料峭，吉林省白城大安市吉林西部清潔能源化工產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，數(shù)臺破碎機掘開一米厚的凍土層。廠區(qū)另一側(cè)，6個巨大的球型儲氨罐拔地而起，標準化廠房鋼架結(jié)構(gòu)全面落成。
大安吉電綠氫能源有限公司綜合部副主任趙煜初到這里時，眼前還是一片荒蕪的蘆葦塘，僅僅兩年后，隨著項目建設加速推進，全國首個綠氫合成氨工程將于今年底在此投產(chǎn)。
距大安200多公里的松原市，中國能建松原氫能產(chǎn)業(yè)園一期項目也在抓緊建設。80萬千瓦新能源電源、電解水制氫裝置、合成氨裝置、綠色甲醇裝置、電解槽生產(chǎn)線等五大板塊即將全面上線。這是松原近年來最重磅的項目之一，石油之城正在加速轉(zhuǎn)型。
為助力東北振興，在眾多新能源領域中，吉林省率先搶占氫能新賽道，10余個百億元級“綠氫+”項目正在同時推進。
視線投向長江南岸，名列全國百強縣前三的江蘇張家港已經(jīng)完成了氫能全產(chǎn)業(yè)鏈布局。憑借良好的低溫壓力裝備產(chǎn)業(yè)基礎，張家港已為我國100余座加氫站提供了成套設備，為全國三分之一的氫燃料電池汽車提供了氫瓶和供氫系統(tǒng)。
“氫能產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模大，產(chǎn)業(yè)鏈條長，發(fā)展前景廣闊?！睆埣腋凼邪l(fā)展改革委主任曹鷹飛表示，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)是張家港加快新舊動能轉(zhuǎn)換、調(diào)高調(diào)輕調(diào)優(yōu)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、助力“雙碳”目標的重要抓手。
沿長江上行來到安徽蕪湖，依靠良好的區(qū)位優(yōu)勢和汽車產(chǎn)業(yè)基礎，蕪湖率先布局氫能交通。截至目前，奇瑞商用車開發(fā)了4款氫燃料車輛，其中氫燃料大巴已實現(xiàn)量產(chǎn);中鼎恒盛氣體設備公司生產(chǎn)的加氫站專用隔膜壓縮機系統(tǒng)實現(xiàn)量產(chǎn)，全國市場占有率達50%;埃科泰克2.0T燃氫發(fā)動機落地……
蕪湖市發(fā)展改革委副主任董亮介紹，加快發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，是助力應對氣候變化、保障能源供應安全的必由之路。蕪湖已經(jīng)形成涵蓋氫能汽車、氫燃料電池、氫能儲運裝備制造的產(chǎn)業(yè)體系。
工作人員在為氫燃料物流重卡加氫。唐奕 攝(新華社)
2022年初，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》，首次明確氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，提出穩(wěn)步推進氫能多元化示范應用等目標。受利好政策影響，各地投資氫能產(chǎn)業(yè)熱情高漲。迄今幾乎所有省份都發(fā)布了涉及氫能的規(guī)劃和政策，明確氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標、路線圖或時間表。
過去一年，我國氫能產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展期。中國氫能聯(lián)盟理事長劉國躍表示，各地政府積極研究支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見，可再生能源制氫大基地建設、氫能高速、海洋氫能等創(chuàng)新應用工程加快推進，全產(chǎn)業(yè)鏈關鍵技術攻關及裝備自主化持續(xù)深入，氫能企業(yè)融資及上市步伐加快。
據(jù)統(tǒng)計，當前我國規(guī)劃和建設可再生能源制氫項目超過400個，已建成加氫站約480座，燃料電池汽車保有量約2萬輛，新增加氫站、在運加氫站兩項指標均居世界第一，氫能在交通、化工、冶金等領域示范規(guī)模引領全球。
發(fā)展氫能意味著什么
雖然我們早就知道氫能的巨大潛力，但過去很長一段時間里，氫能屢遭質(zhì)疑。這是因為與化石燃料相比，氫的利用成本高、儲運困難、轉(zhuǎn)換效率低，難以大規(guī)模當作能源使用。 那么我們制氫的意義是什么呢?目前各地對氫能產(chǎn)業(yè)的大力投入會不會點錯了“科技樹”?
全球能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的邏輯起點在于氣候變化，這個問題迫使我們思考如何打造一個沒有化石燃料的世界。為實現(xiàn)綠色發(fā)展，人們首先想到利用方便、資源豐富的光伏和風電。隨著技術快速進步，風光發(fā)電成本大幅下降，在很多地區(qū)已經(jīng)具備了與化石能源競爭的實力。即便如此，風電、光伏等新能源并不是應對氣候變化的萬能“良藥”。
中國能源研究會研究員、雙碳產(chǎn)業(yè)合作分會主任黃少中曾擔任西北能源監(jiān)管局局長，他見證了我國新能源裝機躍升式發(fā)展。如今在西北地區(qū)，超半數(shù)發(fā)電裝機容量來自風光等新能源。對于新能源進一步發(fā)展面臨的消納問題，黃少中有著清醒認識。
“隨著新能源裝機持續(xù)攀升、輸電通道容量受限，如何有效消納綠電是個挑戰(zhàn)，需要從多方面入手，采取綜合措施解決?！秉S少中坦言。
氫能作為一種清潔、高效的二次能源，是重要的“能源連接器”，與風光等新能源協(xié)同發(fā)展有廣闊前景?！帮L光有間歇性、波動性，很多時候不可控。氫氣易制備，能跨季節(jié)長時間儲存，且下游應用多元，恰好能彌補新能源不足，有利于建立一個更完善的能源體系，保障國家能源安全?！奔幽么髧夜こ淘涸菏?、廣州大學教授葉思宇說。
能源需求的季節(jié)性差異問題是全面電氣化的一個巨大障礙。雖然從電力到氫氣再回到電力整個循環(huán)的效率低于很多儲能技術，但這項技術可用來儲存更多能量，這是目前其他儲能技術無法實現(xiàn)的。
在安徽省六安市，國內(nèi)首個兆瓦級氫能綜合利用示范站正在運行，用電低谷時，電站用電制氫并儲存在站內(nèi)20兆帕長管壓力容器內(nèi)，用電高峰時再利用氫燃料電池發(fā)電，既發(fā)揮了氫氣的儲能作用，又能利用峰谷電價差賺取收益。
安徽六安兆瓦級氫能綜合利用示范站(無人機照片)。杜宇攝(新華社)
國網(wǎng)安徽電科院系統(tǒng)中心新能源及儲能室副主管滕越介紹，示范裝置放大約100倍后，就可以滿足當?shù)仉娋W(wǎng)春秋、冬夏跨季度調(diào)節(jié)的需要。如果將余熱加以利用，系統(tǒng)總效率能提升至60%以上。此外，示范站還計劃將部分氫氣出售給加氫站，進一步豐富商業(yè)模式，降低運營成本。
“電氫融合發(fā)展是大趨勢?！眹W(wǎng)浙江電科院科技研發(fā)中心章雷其博士表示，目前通過建設抽水蓄能、新型儲能等調(diào)節(jié)電源，以及對煤電進行靈活性改造等手段，能夠應對一定規(guī)模的新能源并網(wǎng)消納，電力系統(tǒng)對氫長時儲能需求還不迫切。等新能源滲透率達到40%至50%水平時，氫的長時儲能價值就會顯現(xiàn)。
未來，氫儲能潛力廣闊。中國科學院院士歐陽明高透露，按照國際能源署預測，未來10%的可再生能源消納必須通過長周期儲能來解決。在2060年，我國有1.5萬億千瓦時的電能需要由氫儲存。
與綠電相比，氫除了燃料屬性還有原料屬性，是用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體。在一些無法僅通過綠電完成氣候目標的行業(yè)，氫能將扮演更重要的角色。比如，冶金、煉化、合成氨、合成甲醇等，通過原料端綠氫替代可實現(xiàn)深度脫碳。
更深層次看，氫是大國增強國際競爭力的重要抓手。2023年，全球氫能布局向具體落實加速推進，但各國自然資源、產(chǎn)業(yè)基礎不同，隨之誕生了國際氫能貿(mào)易需求。過去一年，各國間氫能貿(mào)易合作頻繁，日韓、中東、歐洲等地區(qū)已經(jīng)開始出現(xiàn)國際氫能進出口。
“氫能將成為全球性重要低碳能源，促進大規(guī)模氫基能源跨國貿(mào)易，氫未來還有望作為期貨進行商品交易?！敝袊a(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會副會長兼氫能分會會長魏鎖表示，我國有望由能源進口國，轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉促Y源和技術裝備輸出國。
氫能的高品質(zhì)能源特性，決定了氫能將在能源革命中扮演極為重要的角色。國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司副司長邊廣琦強調(diào)，要從我國國情和能源綠色轉(zhuǎn)型實際出發(fā)，堅持綠色低碳和經(jīng)濟實用為方向，強化氫能與電能互補融合，充分有效發(fā)揮氫能在清潔低碳、安全高效能源體系建設中的突出作用，穩(wěn)步提升氫能在新型能源體系中的戰(zhàn)略定位。
中國國際經(jīng)濟交流中心能源政策研究部部長景春梅預計，到2060年，氫能在我國終端能源體系中占比將達15%，氫能與電力協(xié)同互補共同成為終端能源體系的消費主體，可帶動形成10萬億元級新興產(chǎn)業(yè)，為高質(zhì)量發(fā)展注入強大動力。
制備綠氫如何降成本
化石能源是全球經(jīng)濟活動的主要支撐，任何一種化石能源的替代品都必須能夠大批量生產(chǎn)，并且比化石能源更清潔。氫能要想“飄”得更遠，首先要面對的就是綠氫大規(guī)模平價制備的挑戰(zhàn)。
氫能的清潔程度取決于制取方式。目前我國每年3000多萬噸氫氣來源中，55%左右為煤制氫，20%左右為天然氣制氫，生成過程中會排放二氧化碳，氫來源亟待“綠化”。
可再生能源電解水制氫，是目前最成熟、應用最廣泛的綠氫制備方式。在安徽合肥，陽光氫能電解水制氫實證基地內(nèi)，300多片雙極板通過拉桿集成為一個長6米、重50噸的圓柱體，這就是當前主流的1000標方堿性電解槽，運行一小時耗電4000至5000千瓦時，可生產(chǎn)90公斤氫氣，能夠讓一輛氫能小轎車行駛9000公里。
“目前能夠大規(guī)模生產(chǎn)和應用的就是堿性電解槽?！标柟鈿淠芏麻L彭超才介紹，堿性電解技術最大的優(yōu)勢是不含稀貴金屬，成本相對較低，便于實現(xiàn)大型化規(guī)?；娊庵茪洌俳Y(jié)合可再生能源柔性制氫技術，非常適合對氫氣需求量大的工業(yè)場景使用。
一種高度適應新能源特性的電解槽也將加速推廣。在吉林省長春市中韓產(chǎn)業(yè)園長春綠動氫能科技有限公司車間內(nèi)，一套占地200多平方米的電解水制氫系統(tǒng)正在進行帶電帶壓測試。該公司董事長樊煥然說，質(zhì)子交換膜電解槽負荷范圍寬，調(diào)節(jié)更加靈活。目前公司生產(chǎn)的制氫系統(tǒng)核心設備正在實現(xiàn)國產(chǎn)化替代，即將在吉林大安風光制綠氫合成氨一體化項目上大規(guī)模示范應用。
隨著技術成熟、應用場景放開，可再生能源制氫成為投資熱點。截至2024年1月，我國公開在建及規(guī)劃電解水制氫示范項目制氫裝機總規(guī)模超過41吉瓦，綠氫項目投建呈爆發(fā)式增長態(tài)勢。在此形勢下，電解水制氫裝備企業(yè)及上游材料企業(yè)正加速產(chǎn)能擴張，電解槽出貨量每年都以翻番的趨勢增長。
目前，我們已經(jīng)開發(fā)出了較為成熟的清潔方法來制氫，但綠氫普及面臨的最大障礙是生產(chǎn)成本高昂。在地球上很少能找到單質(zhì)形態(tài)的氫，與方便開采、儲量豐富的化石燃料相比，氫很難從地球上其他元素中分離出來，這種特性使得制造綠氫的成本高昂。
“并不是人們不想用燃料電池，只是沒有合適成本的氫燃料?！睔淠芪磥硎欠衲芫邆浣?jīng)濟性，才是各界對氫能最關心的問題。數(shù)據(jù)顯示，我國煤制氫成本約9至13元/公斤、天然氣制氫約10至18元/公斤，可再生能源電解水制氫成本受電力成本影響較大，約15至45元/公斤。
通過剖析電解水制氫成本構(gòu)成可發(fā)現(xiàn)，電力成本約占總成本70%左右。要想大幅降低制氫成本，關鍵在于選取風光發(fā)電資源豐富、成本較低的地區(qū)設立制氫項目。
今年3月，國家能源集團攜手鄂爾多斯人民政府，共同簽訂了“氫洲”項目合作框架協(xié)議，將依托當?shù)刎S富的風光資源，打造全球領先的可再生能源制氫大基地，實現(xiàn)綠氫成本降低和多場景應用。中國氫能聯(lián)盟秘書長、國家能源集團氫能事業(yè)部主任劉瑋表示，“希望氫洲項目能夠起到標桿示范作用，通過規(guī)?；G氫開發(fā)把成本降到每公斤16元，真正具備商業(yè)競爭力”。
我國擁有豐富的風光資源，可再生能源裝機量全球第一，風電光伏設備產(chǎn)能全球第一，在清潔低碳的氫能供給上具有顯著優(yōu)勢和巨大潛力。在產(chǎn)業(yè)培育過程中，要合理布局制氫設施，重點發(fā)展可再生能源制氫，嚴格控制化石能源制氫。
具體來看，應結(jié)合資源稟賦特點和產(chǎn)業(yè)布局，因地制宜選擇制氫技術路線。在焦化、氯堿、丙烷脫氫等行業(yè)集聚地區(qū)，優(yōu)先利用工業(yè)副產(chǎn)氫。在風光水電資源豐富地區(qū)，開展可再生能源制氫示范，逐步擴大示范規(guī)模。推進固體氧化物電解池制氫、光解水制氫、海水制氫、核能高溫制氫等技術研發(fā)。探索在氫能應用規(guī)模較大的地區(qū)設立制氫基地。
業(yè)內(nèi)人士普遍認為，雖然當前可再生能源電解水制氫成本偏高，但是考慮未來綠電價格、電解槽成本繼續(xù)下降，能效持續(xù)提升，以及碳減排收益，實現(xiàn)大規(guī)模平價制備綠氫只是時間問題。
建基礎設施還有哪些難題
提槍、加注、收槍，僅用10分鐘，一輛氫能公交就在蕪湖馬飲橋加油加氫充電站完成了補能。2021年建站以來，該站每年加氫量都以30%的速度增長。
然而，氫氣運輸一直是中石化蕪湖公司發(fā)展基建部經(jīng)理宦祖飛的“心病”?！艾F(xiàn)在氫氣槍口價每公斤60元，換算后要比柴油貴1倍。其中，運輸成本占加氫站氫氣總成本超過三分之一?！被伦骘w說。
加氫站內(nèi)，兩輛氫動力商用車在補充動力(無人機照片)。劉潺攝(新華社)
中石化(安徽)綠氫能源有限公司副董事長尹志勝告訴記者，中國石化加油站網(wǎng)點布局已比較完善，根據(jù)未來需求改造成加氫站并非難事，但氫能大規(guī)模發(fā)展必須解決儲運成本高的問題。
我國東部地區(qū)氫氣需求量大，但制綠氫成本高;西部地區(qū)擁有豐富風光資源，在低成本、大規(guī)模制氫方面優(yōu)勢明顯。“西氫東送”是綠氫替代的較好方案，但由于氫氣在常溫常壓狀態(tài)下單位體積能量密度低，安全高效輸送和儲存難度較大，導致儲輸環(huán)節(jié)成本占比在現(xiàn)有氫能全產(chǎn)業(yè)鏈中接近一半。
若不能有效降低運輸成本，再便宜的氫源到了東部市場也喪失了競爭力。因此，提高氫能競爭力還要靠擴大基礎設施建設，提升氫儲運技術水平，以便進行高效規(guī)?；\輸。
中材科技(蘇州)有限公司車間內(nèi)，數(shù)根長度12米的長管正在進行碳纖維纏繞，這種復合長管是構(gòu)成管束式運氫集裝箱的核心部件。“目前管束式集裝箱仍是我國氣態(tài)氫運輸?shù)闹饕绞??！痹摴军h委書記、總經(jīng)理付朝軍告訴記者，相較于傳統(tǒng)I型鋼管，II型復合長管設計構(gòu)成的管束式集裝箱在工作壓力和儲氫效率方面得到顯著提升，公司30兆帕-8管的集裝箱儲氫量可達628公斤，有效降低氫儲運成本。
但由于氫氣在70兆帕壓力以上壓縮效應會大幅縮減，氣態(tài)氫公路運輸能力難以持續(xù)大幅提升，此種方式的經(jīng)濟運輸半徑為500公里左右，顯然無法滿足氫能大范圍規(guī)?；瘧眯枨蟆?/span>
破局需要新路徑?！皻淠芘c天然氣產(chǎn)業(yè)鏈高度相似，氫能基礎設施建設可對標天然氣，我們能從遙遠的新疆把天然氣運到東部，現(xiàn)在也能把氫運出來?！眹粴淠軕?zhàn)略總監(jiān)魏蔚說，“液氫因其能量密度高、儲存壓力低、安全性好、純度高，對于大規(guī)模、遠距離氫能儲運和高效利用有較大優(yōu)勢?！?/span>
類似于當前成熟的液化天然氣，從氣態(tài)氫轉(zhuǎn)化為液態(tài)氫，意味著大小相同的容器可裝運更多的氫。去年4月，國富氫能下線自主研發(fā)的國內(nèi)首臺日產(chǎn)10噸級氫液化工廠核心設備，打破了國外對大規(guī)模氫液化產(chǎn)品的長期壟斷。我國實現(xiàn)大規(guī)模低成本液氫制備初見曙光。
與此同時，液氫儲運裝備也迎來重大突破。走進張家港中集圣達因低溫裝備有限公司廠區(qū)，上百臺各式白色低溫儲罐矗立其間，仿佛置身于一片“罐式叢林”?！皡擦帧币唤?，一輛裝配復雜閥門系統(tǒng)的液氫罐車正在測試中。公司總工程師兼中集氫能液氫事業(yè)部總經(jīng)理羅曉鐘說：“去年底，我們設計制造的商用液氫罐車成功下線，打破了國際壟斷，在氫運量上提升了10倍?！?/span>
與液氫相比，管道輸送儲運能效更高、輸送能力更強，這在油氣領域已得到驗證。歐美的氫氣管網(wǎng)已有70年歷史，目前全球范圍內(nèi)氫氣輸送管道總里程已達5000公里左右，我國輸氫管道建設尚處起步階段，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>
中國石油管道局新能源研究所氫能高級專家尹倩介紹，目前我國開展前期設計工作的氫氣管道總里程共計1850.8公里，最大設計輸量每年50萬噸，各企業(yè)已規(guī)劃的氫能管網(wǎng)總里程約1.7萬公里。
純氫管道建設驗證周期長，且投入巨大，只有當氫氣下游需求足夠支撐大規(guī)模氫能輸送時，管道輸氫才具備明顯成本優(yōu)勢。短期看，如果能借用現(xiàn)有油氣基礎設施，成本更低，現(xiàn)有資產(chǎn)也可得到再利用。研究結(jié)果表明，在含量較低時氫氣可以在不做重大技術調(diào)整的情況下?lián)交焯烊粴?。當前，歐洲各國、俄羅斯、澳大利亞等都在積極開展天然氣管道摻氫技術研究示范。
在江蘇泰興經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，我國首個商業(yè)化原有管道天然氣摻氫碳減排技術改造項目，已經(jīng)順利完成調(diào)試與試運行工作?！疤┡d經(jīng)濟開發(fā)區(qū)工業(yè)副產(chǎn)氫資源豐富?！碧┡d市發(fā)展改革委主任燕榮華告訴記者，項目充分利用園區(qū)富余氫氣，參照天然氣體積的10%摻氫，該站年內(nèi)摻氫量為240萬立方米，可替代減少二氧化碳排放5184噸。
項目投資方泰興新奧燃氣有限公司副總經(jīng)理季留根表示，理論上，摻氫比例最高可達23%。隨著下游客戶用氣量增大，摻氫技術提升，摻氫比例可逐漸提高，將為企業(yè)節(jié)能減排、碳足跡認證等方面發(fā)揮積極作用?！疤烊粴夤艿罁綒涓m合相對集中的工業(yè)園區(qū)，用量大，且不用進行氫氣分離，也不用提純，具備較好經(jīng)濟性?！?/span>
氫能儲運網(wǎng)絡建設是一項系統(tǒng)工程，資金投入巨大，存續(xù)周期長且具有排他性。專家建議，為避免資源浪費，需要加強頂層設計，統(tǒng)一規(guī)劃，根據(jù)市場發(fā)展初期、中期和遠期不同階段需求特點，合理匹配低壓高壓、氣態(tài)液態(tài)固態(tài)等各類儲運方式，逐步提高氫氣儲存和運輸能力，為構(gòu)建新型能源體系提供有力支撐。
主力應用場景怎樣開發(fā)
氫能與人們最密切相關的應用就是交通。早上8時，在北京德勝門公交場站，每隔3分鐘就有一趟919快公交車發(fā)往延慶，這是北京市首批常態(tài)化運營的氫能公交。
一輛氫能中運量公交車(左)駛?cè)霘淠芄卉嚰託庹?無人機照片)。方喆 攝(新華社)
在開了10多年919快的駕駛員李彥斌看來，“這車比燃油車操作體驗好，沒有噪音，起步平穩(wěn)順暢，尤其爬坡時動力十足”。
雖然氫能可以直接用于我們的出行，但在實際推廣中并不理想。根據(jù)我國規(guī)劃，到2025年，燃料電池車輛保有量要達到5萬輛，但目前這一數(shù)字僅為2萬輛左右。業(yè)內(nèi)人士坦言，氫燃料電池車全環(huán)節(jié)耗電遠高于純電汽車，轉(zhuǎn)換效率更低，價格更高。只有在長距離重載運輸、高寒地區(qū)等純電車性能不占優(yōu)勢的場景下，氫能車才有機會。
但調(diào)研中記者發(fā)現(xiàn)，當前已發(fā)布氫能產(chǎn)業(yè)政策的省份，幾乎都將重點聚焦在氫燃料電池汽車及其產(chǎn)業(yè)鏈上，對氫能其他領域應用較少提及。過于單一的應用場景，不僅制約了氫能發(fā)揮比較優(yōu)勢、確立市場地位，也讓一些真正脫碳困難的領域進展緩慢。氫能要推廣，必須要找到更多主力應用場景。
事實上，氫能應用遠不僅是汽車，在那些氫已經(jīng)被用作原料的領域進行綠氫替代效率會更高。2023年6月，中國石化宣布，我國首個萬噸級光伏綠氫示范項目——庫車綠氫示范項目順利產(chǎn)氫，標志著我國首次實現(xiàn)了規(guī)?；?a href="http://www.sc682.com/news_show-5807.html" target="_blank">光伏發(fā)電直接制氫工藝與工程成套技術的工業(yè)應用?！绊椖棵磕昕上蛳掠螣捇髽I(yè)供應綠氫2萬噸，減少二氧化碳排放48.5萬噸?！敝惺滦切陆G氫新能源有限公司總經(jīng)理范林松說。
中國石化新疆庫車綠氫示范項目制氫廠儲氫罐區(qū)(無人機照片)。顧煜 攝(新華社)
如果把綠氫儲存后轉(zhuǎn)換為綠氨、甲醇或者綠電，氫氣的利用價值還可更多元。“我們希望把氫轉(zhuǎn)化為可長時間儲存、低成本運輸?shù)漠a(chǎn)品，目前主要是以綠氫為原料合成綠氨，再進行銷售?！贝蟀布娋G氫能源有限公司副總經(jīng)理李斌透露，全球低碳轉(zhuǎn)型提升了綠色產(chǎn)品需求，綠氨產(chǎn)品主要瞄準日韓和歐洲市場，已經(jīng)和航運、火電、化工等客戶簽約了意向協(xié)議，產(chǎn)品供不應求。
在吉林松原，全球最大體量綠色氫氨醇一體化項目正在建設中?！笆苤朴跉錃獾慕?jīng)濟運輸半徑，綠氫應用輻射范圍較小，但氨醇產(chǎn)品應用已經(jīng)很廣泛，存量市場體量很大，商業(yè)模式也很清晰。”負責該項目的中國能建綠色氫氨新能源松原有限公司副總經(jīng)理孫翔也看好這片藍海市場。
國內(nèi)市場綠氨需求也在逐步打開。在皖能銅陵火電廠，乘電梯到4層抵達3號機組鍋爐中部，記者見到了全國首臺火電摻氨燃燒器。借助等離子裂解器高溫點燃，每小時可消耗20噸氨，讓這臺已經(jīng)運行了30年的老煤電機組重煥新生。
全國能源工作會議在部署2024年重點任務時提出，研究探索火電摻燒氫氨技術，推動建設一批“低碳電廠”。氨邦科技有限公司技術主管馬寧介紹，在燃煤火力發(fā)電領域應用氨混燒時，基本不需要改變現(xiàn)有主體設備，僅需在鍋爐單元改造添加一些支持氨燃燒的裝置，即可達到碳減排效果。這為煤電綠色轉(zhuǎn)型開辟了一條切實可行的路徑，也為綠色氫氨產(chǎn)品提供了新市場。
一些更加前沿的電氫融合應用也在積極探索中。在杭州格力園區(qū)，國網(wǎng)杭州供電公司通過低碳電氫耦合應用示范項目，實現(xiàn)格力電器生產(chǎn)基地利用清潔能源與電網(wǎng)谷電制氫，并供給基地的氫燃料大巴和物流車使用。制氫時產(chǎn)生的氧氣則用于空調(diào)生產(chǎn)焊接助燃，系統(tǒng)運行產(chǎn)生的余熱供高溫注塑使用。預計每年可減少基地用能成本約256萬元，減少碳排放860噸。
氫能應用場景廣泛，但如果僅僅依靠市場力量推廣，需要很長時間，甚至將錯過應用氫氣的最佳時機。業(yè)內(nèi)人士認為，需要通過財政支持與碳市場機制協(xié)同的方式，降低用氫成本刺激需求。同時，統(tǒng)籌考慮氫能供應能力、產(chǎn)業(yè)基礎和市場空間，與技術創(chuàng)新水平相適應，有序開展氫能技術創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)應用示范。
此外，在綠色認證方面，我國尚未建立國家層面的綠色氫基能源認證標準體系。綠色氫基能源認證標準體系一定程度上屬于綠色電力認證的延伸，我國綠電認證體系在與國際標準銜接方面尚未完全打通，涉及的不同領域政策與管理機制還需進一步理順。
關鍵技術裝備能否破局
氫氣品質(zhì)移動檢測車填補全球在氫氣品質(zhì)移動、快速檢測領域的技術裝備空白;一站式海上綠色氫醇氨生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)，是解決深遠海海上風電等綠色能源離岸遠、并網(wǎng)成本高等難題的有效途徑;集成式增壓加氫裝置，可為中小型氫能設備提供加注服務，具有“全球最小加氫站”之稱……
在3月底舉行的2024中國國際氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)展覽會上，一系列綠色、高效、前沿的氫能產(chǎn)品和技術競相亮相，充分展示了這一產(chǎn)業(yè)的蓬勃生機。
參觀者在觀看氫能源的生產(chǎn)與應用智能模擬沙盤。潘旭攝(新華社)
當前我國氫能產(chǎn)業(yè)裝備自主化發(fā)展迅速，但在大規(guī)模氫液化、高壓力儲氫容器、燃料電池等關鍵技術和零部件領域仍需進口。關鍵技術裝備對外依賴度高，不僅不利于產(chǎn)業(yè)降本，也影響供應鏈安全。
“一些國產(chǎn)關鍵材料設備在耐久性、一致性和良品率方面還有差距，主要原因是我們的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化起步較晚，以及產(chǎn)業(yè)化驗證環(huán)節(jié)比較稀缺?！比~思宇認為，燃料電池汽車發(fā)展主要挑戰(zhàn)是核心技術和關鍵部件缺失。應重點圍繞燃料電池汽車關鍵零部件核心技術攻關，即氫燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈中八項“卡脖子”的關鍵環(huán)節(jié)：催化劑、質(zhì)子交換膜、氣體擴散層、膜電極、雙極板、電堆、空壓機、氫氣循環(huán)泵。
在蕪湖奇瑞科技創(chuàng)新中心，工作人員正不斷試驗配制催化劑漿料，從而調(diào)整出最佳方案?！艾F(xiàn)在國產(chǎn)替代已經(jīng)進入關鍵材料國產(chǎn)化替代階段?！卑不杖饸鋭恿萍加邢薰境崭笨偨?jīng)理潘陳兵說，漿料配置對燃料電池性能影響最大，關鍵是降低貴金屬使用量的同時保證性能。未來幾年內(nèi)，要將燃料電池成本從當前每千瓦4000元降到500元，從而大幅降低氫燃料電池汽車售價。
今年6月，我國液氫產(chǎn)業(yè)也有望迎來歷史性時刻——國內(nèi)首臺套日產(chǎn)10噸級氫氣液化裝置將在山東淄博齊魯化學工業(yè)園區(qū)投運。
魏蔚博士畢業(yè)于上海交通大學低溫工程專業(yè)。當國富氫能董事長鄔品芳找到她，透露自己要攻克中國人自己的大規(guī)模氫液化技術時，魏蔚果斷放棄了上市公司高管身份，加入國富氫能創(chuàng)業(yè)團隊，因為這也是她畢生的夢想——在中國實現(xiàn)液氫的商業(yè)化應用。
“液氫在發(fā)達國家早已實現(xiàn)規(guī)?；裼?，中國的氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展不能沒有液氫?！蔽何嫡f，國富氫能團隊堅持自主化、國產(chǎn)化開發(fā)，歷時7年，開發(fā)出了國內(nèi)首套日產(chǎn)10噸級氫液化裝置，未來將向日產(chǎn)30噸和100噸級別發(fā)展?！暗蜏毓こ虡O具規(guī)模效應，因為單座液化工廠規(guī)模太小導致成本高昂，我國在液化天然氣國產(chǎn)化領域已經(jīng)吃過虧。液氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展要吸取教訓，百萬噸級液氫工廠需要國家頂層規(guī)劃?！?/span>
某大型液化天然氣船段生產(chǎn)作業(yè)區(qū)(無人機照片)。李信君攝(新華社)
中國石化董事長馬永生表示，中國石化在強化主體支撐、推動融通帶動上取得了積極進展，國內(nèi)氫能關鍵裝備研發(fā)制造水平穩(wěn)步提升。將繼續(xù)發(fā)揮自身優(yōu)勢，聚焦應用場景打造等核心任務，在基礎固鏈、技術補鏈、融合強鏈、優(yōu)化塑鏈上持續(xù)發(fā)力，加快推動我國氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
專家建議，我國應發(fā)揮新型科研舉國體制優(yōu)勢，在氫能頂層設計中充分發(fā)揮頂層協(xié)調(diào)機制，統(tǒng)籌各部門政策和資金資源形成合力，持續(xù)推進綠色低碳氫能制取、儲存、運輸和應用等各環(huán)節(jié)關鍵核心技術研發(fā)。持續(xù)推動氫能先進技術、關鍵設備、重大產(chǎn)品示范應用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，構(gòu)建氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展技術體系。
“出于安全考慮，核電行業(yè)一個成熟堆型通常要使用幾十年，短時間很難看到顛覆性創(chuàng)新。相比之下，近幾年氫能技術裝備創(chuàng)新迭代非?？??！狈疅ㄈ恢笆歉愫穗姷?，對于氫能行業(yè)的創(chuàng)新活力和重要性感受頗深。在他看來，全球氫能產(chǎn)業(yè)總體處于起步階段，我國氫能裝備性能與國外差距不大，國產(chǎn)替代大有希望。
當前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，同我國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展要求形成歷史性交匯。氫能開發(fā)利用技術已經(jīng)取得重大突破，我們需要牢牢把握全球能源變革發(fā)展大勢和機遇，加快培育發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，加速推進能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。
總之，近年來，全球各國對氫能的重視程度不斷提高，相關技術和產(chǎn)業(yè)鏈也在快速發(fā)展。氫能作為清潔能源的重要代表，有望在未來能源體系中發(fā)揮重要作用，為實現(xiàn)碳中和目標和應對氣候變化做出重要貢獻。
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