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行业新闻

站在行业风口的氢能,该如何破局?

发布时间:2022-06-24 08:34:55  
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有人说氢能是“终极能源”,还有人说氢能是“21世纪终极能源解决方案”。一直以来氢能在全球能源转型发展中被寄予厚望,我国早在20世纪就开始关注氢能及氢燃料电池技术的应用研究,近年来国家及省市层面更是加大了政策支持力度。

2021年,我国氢气年产能约4100万吨,年产量约3300万吨,主要来自化石能源制氢(灰氢),绝大部分直接作为化工原料用于石化、冶炼等行业。受技术成熟度不高、成本效率不足和环境约束宽松等因素制约,可再生能源制氢(绿氢)及其应用,近年来始终呈现出行业热、产业弱的局面,整体发展较为缓慢。

如今,国家提出“碳达峰、碳中和”发展战略,各行业“降碳、脱碳”成为刚需,氢能有望成为一匹“黑马”。近日,国家印发的《“十四五”现代能源体系规划》(以下简称《规划》),明确提出“适度超前部署一批氢能项目”、“实施氢能领域重大科技示范工程”等,将氢能又一次推上行业风口,在此背景下,氢能怎样借势破局?发展前景如何?笔者尝试解读一二。

“氢”装上阵 绿氢将成为各行业脱碳利器

氢来源广泛、清洁无碳,兼具能源和原料双重属性,应用场景丰富,未来在“双碳”约束日趋增强的背景下,绿氢将在工业、交通等领域发挥更为重要的清洁替代、节能降碳作用。

工业领域将加大绿氢的原料替代。当前,我国氢气主要应用在工业领域,主要是被当作化工原料或催化剂,用在合成氨、甲醇、冶炼等领域,长期以来需求稳定,且制氢几乎都通过化石能源,灰氢占了绝对比重,具有产业链的天然黏性。

在此次《规划》中,只字未提及灰氢或者蓝氢,提到的均是“可再生能源制氢”,即绿氢。可以预见,在“双碳”背景下,能耗双控将逐步向碳排放双控转变,新增工业项目的碳约束将越来越强,绿氢必将成为工业领域氢原料替代的重要途径。

交通领域将聚焦低温重载的应用场景。交通部门是我国能源消费增长最快的领域之一。近年来,各地方氢能产业政策也主要聚焦在燃料电池车及其产业链方面。“十三五”期间,全国各地出台的氢能相关政策和规划,涉及新建加氢站数量超过1000座,燃料电池汽车规模超过25万辆。但是,实际情况是燃料电池车的推进却相对缓慢,究其原因,主要是部分地区仅考虑自身能源转型和产业升级压力,未能结合当地资源、市场条件、产业结构特点和具体应用场景等,一窝蜂同质化的发展燃料电池乘用车,而目前造价高、加氢难的氢燃料电池车尚难以与快速发展的电动汽车相竞争。

笔者认为,氢燃料电池车的比较优势在于低温、远距离、高载重,未来可主要考虑在矿山重卡、轨道交通、长途水运等领域的应用,需要通过更精准定位细分应用市场,使燃料电池车既能避免与日趋完善的电动汽车在短途乘用车市场正面PK,也能促进二者在不同应用场景中实现互补发展,共同推进交通领域快速脱碳。

重视氢能作为异质能源耦合剂的作用。在《规划》中,提出开展“氢能、电能、热能等异质能源互联互通示范”,“十四五”氢能作为异质能源耦合剂的作用,将随着其技术经济性的提升而越发显著,例如通过氢燃料电池分布式热电联产,可实现氢、热、电之间的耦合供能,有效提高综合能源利用效率;通过天然气管道掺氢、燃机掺氢等方式,能够充分利用已有的燃气基础设施推进行业降碳。

在双碳背景下,“十四五”随着国家政策的持续支持和产业的迭代升级,绿氢因具备清洁无碳的原料和燃料属性,将成为工业、交通等领域实现碳减排的利器。

不负风光不负“氢” 氢能将助力可再生能源快速发展

氢在工业、交通等领域属于“锦上添花”,而对于电力领域算得上是“雪中送炭”。《规划》中提到实施“氢能在可再生能源消纳、电网调峰等场景示范应用”。根据我国“双碳”战略目标,我国碳排放将力争于2030年前达到峰值,届时新能源装机将达到12亿千瓦以上,将构建起以新能源为主体的新型电力系统。

众所周知,风电、光伏等新能源具有随机性、波动性的特点,对电力系统调峰带来较大压力。氢能作为一种能源储存介质,能够为可再生能源并网消纳提供重要的途径,从而支撑新型电力系统的建设。因此,本次《规划》重点聚焦氢能在可再生能源消纳和电网调峰方面的示范应用。

在可再生能源消纳方面,可再生能源制氢的加入为大规模风电、光伏项目开发增添了一种新的就近消纳手段,风光制氢相当于自带用电负荷解决了部分新能源消纳问题,同时还可将波动的新能源电力转化为可长时间存储的氢能,形成“风光氢储”一体化的新能源开发模式,拓展了项目的产出品和收益模式,助力新能源消纳。

在电网调峰方面,目前电力系统调峰常用的方式有调峰火电、抽水蓄能和电化学储能等,而氢能具备大规模、长周期储能的优势,可以成为一种新型的调峰手段。通过可再生能源制氢和氢能发电,实现电-氢-电模式,可以为电网提供新型的灵活调节资源,满足系统长、短期调峰需求。

总之,氢能作为高效低碳的二次能源,能够帮助解决可再生能源并网、消纳等问题,“风光氢储”一体化的模式也能够催生出新的能源产销者,在市场上既可买卖电,还可买卖氢。未来,氢能将是助推我国新能源规模化消纳、构建新型电力系统的重要方式。

“氢”景无限 技术攻关和应用示范双轮驱动产业升级

氢能作为技术密集型行业,有着一定的技术门槛。近年来,我国的氢能发展主要关注于燃料电池车相关技术,在氢能的制、输、储、用等全领域技术攻关和应用示范存在一定的局限性。然而,我国氢能发展的核心优势是市场空间大、应用场景丰富,因此本次《规划》提出,“十四五”将聚焦氢能,而非仅限于燃料电池车的关键核心技术攻关,以多元应用场景和重大示范为突破口,统筹谋划我国氢能发展的破局之道。

在全领域推进氢能技术攻关。根据《规划》,“十四五”期间氢能将从国家层面整体谋划重大示范工程,日前,国家能源局已组织开展了能源领域(氢能)首台(套)重大技术装备评定工作,在电解水制氢、燃料电池、加氢等装备进行了全面的攻关部署。在此基础上,下一步还将统筹组织优质资源合力开展重点技术攻关,并委托相关科研机构进行全过程评估把控,全力推进我国氢能行业解决技术“卡脖子”问题。

因地制宜推进氢能应用示范。我国具有丰富的氢能应用场景,在“三北”、西南等可再生能源资源丰富地区,适宜利用低价可再生能源开展绿氢制备和应用;在华北、中部及南方等受电比例高、电网调峰压力大的区域,适宜充分发挥氢能的调峰、储能作用;在京津冀、长三角、珠三角等地区,结合燃料电池汽车示范城市群建设,可重点推动氢燃料电池车及氢能“制储输用”等示范应用;在中东部及南方等经济承受能力相对较强区域,可以优先探索燃料电池热电联供在商业建筑和工业园区等应用,促进氢电热等异质能源互联互通。在“十四五”期间,应因地制宜分地区、分批次、分重点的推进氢能典型场景应用示范。

在此次《规划》中,提出了“力争氢能全产业链关键技术取得突破,推动氢能技术发展和示范应用。”可以看出,一方面,要求氢能在多个领域全链条布局,另一方面也提醒我国氢能产业总体还处于起步初期,短期内仍应以示范应用为主,稳慎推进。下一步,需要技术攻关与工程示范相互促进、循环迭代,在《规划》的指导下,政企结合,产学研互动,整合各方优势和力量,共同推动氢能的技术突破和产业升级。

·结语·

双碳已成势,绿氢正当时,“十四五”时期,“双碳”目标和《规划》的出台为氢能产业带来重大契机,应加快推进氢能在能源、工业、交通等领域的示范应用和技术创新,助推各行业降碳脱碳和转型升级,同时也使绿氢经济能够一揽风光,借势破局,真正构建起一个蓬勃发展、清洁低碳的氢能产业。

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