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中能觀察丨雙碳目標下氫能不止于替代化石能源

來源:中國電力新聞網 時間:2021-12-17 14:01

雙碳”目標下氫能不止于替代化石能源

  保證“綠色”是前提 頂層設計是關鍵

  國電力新聞網記者 謝文川

  近年來,“氫能”愈發成為行業熱詞。

  來自國氫能聯盟的數據顯示,2020年我國氫氣產量超過2500萬噸,據測算,至2060年實現碳中和時,我國氫氣的年需求量將增至1.3億噸左右,在終端能源消費中占比約為20%。

  氫能被認為是極具發展前景的二次能源,具有清潔低碳、高熱值、高轉化率等優勢。記者獲悉,為指導氫能健康發展,國家級氫能戰略規劃有望于近期對外發布。清華大學副秘書長、北京清華工業開發研究院院長金勤獻表示,氫能對國提高能源體系安全、實現碳中和具有極高戰略價值。在工業領域,氫能將在原料和熱源替代方面扮演主要角色;在能源領域,氫能可在分布式電力系統、儲能等方面發揮重要作用。明確發展路徑、清晰發展目標,我國氫能發展迫切需要頂層指導性政策統籌全局。

  起于交通落腳低碳

  氫能在我國是從交通行業發展起步的。2001年,我國開始布局加氫和車用燃料電池領域。自2009年起,我國燃料電池車和電動車一起享受財政補貼,2014年,我國單獨出臺了對加氫站的補貼。自2018年起,燃料電池車和新能源車的補貼力度出現差異,在下調其他新能源車型補貼時,我國對氫燃料電池汽車仍保持原有補貼支持。

  電力規劃設計總院黨委常委、副院長姜士宏表示,降低對傳統化石能源的依賴、提高可再生能源開發利用比例、在難以減碳的領域進行深度脫(低)碳是國與世界其他國家對發展氫能的一致目標,但是國情和發展方式決定了我國和其他國家氫能發展具有差異性。

  記者梳理發現,2016年4月,國家發展改革委、國家能源局等聯合發布《能源技術革命創新行動計劃(2016~2030年)》,提出能源技術革命重點創新行動路線圖,部署了15項具體任務,其中氫能產業被納入國家能源戰略。次年,國家能源局批準多項棄風棄光制氫儲能項目。2018年1月,國家科技部將“可再生能源與氫能技術”列入重點專項,積極加以支持研究。

  2019年,氫能被首次寫入《政府工作報告》,明確“推動充電、加氫等設施建設”。同年3月,財政部等四部委聯合發布《關于進一步完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》,指出地方應完善政策,過渡期后不再對新能源汽車(新能源公交車和燃料電池汽車除外)給予購置補貼,轉為用于支持充電(加氫)基礎設施“短板”建設和配套運營服務等方面。

  《2020年能源工作指導意見》在能源革命試點深入推進章節中提到:穩妥有序推進能源關鍵技術裝備攻關,推動儲能、氫能技術進步與產業發展。在推動新技術產業化發展章節明確,制定實施氫能產業發展規劃,組織開展關鍵技術裝備攻關,積極推動應用示范。

  2020年3月,國家發展改革委、司法部印發《關于加快建立綠色生產和消費法規政策體系的意見》,提出2021年完成研究制定氫能、海洋能等新能源發展的標準規范和支持政策。同年4月,國家能源局發布《中華人民共和國能源法(征求意見稿)》。在征求意見稿中,氫能被列為能源范疇。這是我國第一次從法律上確認氫能屬于能源。

  《2021年國民經濟和社會發展計劃草案》提到科學有序推進水電發展,積極有效推進風電、光伏發電、垃圾發電及氫能等能源發展。同年2月印發的《國務院關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》中提出“因地制宜發展水能、地熱能、海洋能、氫能、生物質能、光熱發電”。

  《“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要》提出,氫能與儲能等前沿科技和產業變革領域,組織實施未來產業孵化與加速計劃,謀劃布局一批未來產業。

  “可以看到,多項政策支持下,當前我國氫能產業正在快速發展?!苯亢瓯硎?。

  “過熱”傾向亟須政策引領

  為搶占氫能市場先機,近年來,各地方陸續出臺氫能規劃和產業支持政策。截至目前,全國已有20余省或直轄市發布了氫能產業鏈相關政策。其中,北京市充分利用研發實力突出、產業基礎完備、氫能供給多元、應用場景豐富等優勢,在全國氫能產業發展中發揮帶頭示范作用。在珠三角、長三角、京津冀魯等經濟發達地區,隨著相關省市(縣)加大對氫能產業發展的政策支持及財政補貼力度,氫能產業得以快速發展應用。

  具體到規劃層面,今年多省發布了“十四五”氫能產業規劃。據不完全統計,北京、山東、河北、河南等省份相繼出臺“十四五”氫能發展規劃或扶持政策,并從產業規模、企業數量、燃料電池汽車、加氫站等方面明確階段目標。

  11月30日,四川省和重慶市同時在成都、九龍坡區、內江三地舉行“成渝氫走廊”啟動儀式。據悉,“成渝氫走廊”總體規劃了兩條城際線路和1條直達干線。此外,兩地還規劃于2025年前投入約1000輛氫燃料物流車,并配套建設加氫站。

  更早前,浙江省在其發布的《加快培育氫燃料電池汽車產業發展實施方案》中,也明確規劃了兩條“氫走廊”路線,該方案顯示,到2025年,浙江將計劃在公交、港口、城際物流等領域推廣應用氫燃料電池汽車接近5000輛,規劃建設加氫站接近50座。

  “地方層面支持氫能發展,一方面為了助力綠色低碳轉型,另一方面也可吸引氫能產業鏈聚集落戶,促進當地經濟發展?!苯亢瓯硎?,北京早在2008年奧運會期間,就投放了20余輛燃料電池汽車,并建設了一座日加氫20千克的加氫站。經過十余年的產業培育和發展,北京市力爭成為有國際影響力的氫燃料電池汽車科技創新中心、關鍵零部件制造中心和高端應用示范推廣中心。

  雖然各地氫能發展火熱,但姜士宏也指出,我國尚缺乏國家層面的氫能頂層設計,氫能發展路徑、發展目標尚不清晰,氫能產業發展存在一定程度的“過熱”現象。地方政府為搶占氫能市場先機,出臺氫能規劃和產業支持政策,存在政策同質化、碎片化問題,易導致各地氫能產業無序競爭和產能過剩等情形。當前我國氫能發展正處于產業培育的關鍵時期,氫能發展迫切需要頂層指導性政策統籌全局。

  氫能發展難破成本制約

  路徑問題是一個行業發展要面對的首要問題,具體到氫能而言,優秀的路徑擺在面前,制約其發展的是成本。

  為了表述方便,業界經常以顏色對氫源進行區分,一般分為灰氫、藍氫、綠氫。其中,由化石能源、工業副產品等制取的氫氣,因制氫過程會有二氧化碳等溫室氣體排放而被稱為灰氫。由化石能源制取的氫氣,利用碳捕獲與封存技術(CCS),將制氫過程中排放的溫室氣體進行捕獲封存的稱為藍氫。由核能、可再生能源通過電解水等手段制取的氫氣則為綠氫。

  清華大學核能與新能源技術研究院教授毛宗強表示,要在2060年前達到碳中和,我國需要有計劃地精準減少煤炭消費,使用綠氫、綠電替代是必然選擇。從環境和生態的角度來看,利用可再生能源進行電解水制氫是最佳的技術途徑。不僅能夠實現零碳排放,獲得真正潔凈的綠氫,還能夠將間歇、不穩定的可再生能源轉化儲存為化學能,促進新能源電力消納。

  然而,過高的生產成本是清潔綠氫難以大規模發展的主要因素之一。當前,灰氫、藍氫依然是我國最主要的氫源。根據國煤炭工業協會公開數據,2020年在我國超2500萬噸氫氣產量中,煤制氫占62%、天然氣制氫占19%,工業副產氣制氫占18%,電解水制氫占1%左右。

  武漢理工大學材料復合新技術國家重點實驗室國家特聘教授程一兵表示,電價是決定氫能成本的關鍵因素。從我國各地工商業用電價格來看,平均電價約0.66元/千瓦時,國內現在綠氫生產成本約為20元/公斤,其中70%以上是電力成本。毛宗強表示,隨著我國新能源的逐步發展,綠氫的生產成本會逐年下降。

  2021年4月,國氫能聯盟發布《國氫能源及燃料電池產業白皮書2020》中所示,可再生能源制氫成本有望在2030年實現平價。

  毛宗強建議,為推動氫能發展,現階段可采取“分步走”的方式,即藍氫先行、綠氫逐步跟上。同時,還應關注氫基化合物的發展,實現利用綠氫和空氣中的氮氣生產綠色合成氨,綠氫和捕捉的二氧化碳生產綠色甲醇或綠色合成天然氣等。

責任編輯:張棟鈞


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