8月22日，國家發(fā)展改革委等十部門印發(fā)《綠色低碳先進技術(shù)示范工程實施方案》，提出通過實施綠色低碳先進技術(shù)示范工程、推進先進適用綠色低碳技術(shù)成果應(yīng)用轉(zhuǎn)化，為重點領(lǐng)域降碳探索有效路徑，為實現(xiàn)碳中和目標(biāo)提供有力支撐。其中，綠氫減碳示范項目被視為源頭減碳的重要舉措，發(fā)展可再生能源制氫、氫電耦合示范應(yīng)用等成為促進氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和重點領(lǐng)域碳達峰碳中和的發(fā)力方向。
近年來，綠氫制備、氫能儲運等技術(shù)加快成熟，為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用創(chuàng)造了條件。近日，全球綠氫產(chǎn)業(yè)大會舉行，邀請全球綠氫行業(yè)的龍頭企業(yè)，圍繞氫能應(yīng)用和儲運突破、未來市場供需以及技術(shù)路線等議題展開分享和討論，這表明行業(yè)內(nèi)相關(guān)企業(yè)正在為氫能大規(guī)模應(yīng)用做好準(zhǔn)備。氫能在推動我國能源轉(zhuǎn)型和各領(lǐng)域低碳發(fā)展中的地位將進一步提升。
綠氫“制儲運加用”全產(chǎn)業(yè)鏈加快完善，規(guī)模化發(fā)展條件逐步具備
“雙碳”目標(biāo)提出后，氫能在構(gòu)建我國綠色低碳清潔能源體系中的作用得到高度重視。2021年，國家在《2030年前碳達峰行動方案》中提出，開展低成本可再生能源制氫，加快氫能技術(shù)研發(fā)和示范應(yīng)用，探索在工業(yè)、交通運輸、建筑等領(lǐng)域規(guī)?；瘧?yīng)用。2022年3月，國家能源局等部門聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035 年）》，首次將氫能產(chǎn)業(yè)列入國家中長期能源發(fā)展規(guī)劃，并將氫能定位為國家未來能源體系的重要組成部分，為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展描繪了藍圖。
新能源裝機規(guī)模快速增長，緩解綠氫制備的成本難題。制氫成本高一直是制約綠氫發(fā)展的關(guān)鍵因素。綠氫主要采用電解水方式，電解水制氫一標(biāo)方氫氣需要3~5度電，11.2標(biāo)方氫氣為1kg，電解水制氫1kg耗電35-55度，所以電解水制氫成本主要取決于電價。隨著我國新能源裝機規(guī)模的快速增長，光伏風(fēng)力等發(fā)電成本的不斷下降，利用新能源發(fā)電進行電解制綠氫逐步成為降低綠氫制取成本的有效路徑。
數(shù)據(jù)顯示，截至今年上半年，我國可再生能源裝機達到13.22億千瓦，占我國總裝機的48.8%，歷史性超過煤電。其中，全國水電裝機4.18億千瓦，風(fēng)電裝機3.9億千瓦，太陽能發(fā)電裝機4.71億千瓦，光伏發(fā)電超越水電，成為我國第二大電源。與此同時，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，光伏發(fā)電成本從2013年1元/度降到2023年的0.2元/度，甚至更低。即在不考慮初始固定投資成本情況下，光伏發(fā)電制氫理論成本大約為7元/kg。光伏等新能源發(fā)電成本的降低為開展低成本綠氫提供了基礎(chǔ)。
今年初，國家能源局在《2023年能源工作指導(dǎo)意見》中指出，加快攻關(guān)綠氫制儲運用技術(shù)，推動氫能規(guī)?；瘧?yīng)用。在此背景下，僅在今年一季度期間，國內(nèi)就有13個綠氫項目簽約或進入開工環(huán)節(jié)，涉及綠氫產(chǎn)能超15萬噸/年，電解槽容量達835MW，超過2022 年全年。例如，中國石化新疆庫車綠氫示范項目成功產(chǎn)氫，實現(xiàn)了萬噸級綠氫煉化項目全產(chǎn)業(yè)鏈貫通。隨著綠氫投資和相關(guān)項目的大規(guī)模投入，我國綠氫的“制儲運加用”全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)也初步具備，為綠氫應(yīng)用推廣創(chuàng)造了條件。
氫具備能源和原料的雙重屬性，應(yīng)用空間廣闊
氫具備能源和原料的雙重屬性，廣泛應(yīng)用于工業(yè)用能和化工產(chǎn)業(yè)，在推進能源轉(zhuǎn)型和工業(yè)領(lǐng)域低碳發(fā)展方面具有重要作用。氫能可轉(zhuǎn)換為電能、熱能、化學(xué)能 多種形式的能源，同時，也可以單獨作為燃料氣體或化工原料，應(yīng)用場景更加廣闊。
在“雙碳”背景下，能耗雙控將逐步向碳排放雙控轉(zhuǎn)變，新增工業(yè)項目的碳約束將越來越強，綠氫將成為工業(yè)領(lǐng)域氫原料替代的重要方向。但目前，氫能應(yīng)用主要集中在氫燃料電池及其交通載具方面，而受制于氫燃料電池技術(shù)成熟度偏低、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足、行業(yè)規(guī)模不大等因素，影響氫能的大規(guī)模使用。作為一種清潔高效的能源載體，氫能在傳統(tǒng)能源密集型產(chǎn)業(yè)及新型氫能應(yīng)用場景中需求尚未得到全面開發(fā)，氫能的應(yīng)用場景和市場發(fā)展空間需要進一步拓展。
工業(yè)和化工領(lǐng)域氫能需求旺盛，綠氫替代空間巨大。工業(yè)具有顯著的高能耗和高排放特征，是溫室氣體的主要來源。目前，工業(yè)領(lǐng)域和化工領(lǐng)域氫能主要以灰氫為主，綠氫替代空間大。數(shù)據(jù)顯示，截至2022年底，我國氫氣產(chǎn)量約3300萬噸，綠氫滲透率尚處于較低水平。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟統(tǒng)計預(yù)測，到2030年我國綠氫占比將達到15%，2050年將大幅提升至70%。
此外，通過綠氫替代還可生產(chǎn)合成氨、二氧化碳加氫制備甲醇等燃料，利用乙烯、丙烯、芳烴等有機材料合成化工原料等，這不僅可解決高耗能高排放領(lǐng)域降碳問題，還可解決二氧化碳碳捕捉后的規(guī)?；脝栴}，是推動工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳達峰碳中和的重要途徑。
綠氫能源耦合是促進氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展、助力重點行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的重要方向
綠氫能源耦合是指利用綠氫能量轉(zhuǎn)換的特點，將綠氫轉(zhuǎn)成為電能、熱能、化學(xué)能等多種形式的能源，實現(xiàn)能源的跨時間、跨地域使用，助力氫能使用和消費方式的多樣化、提高新能源發(fā)電的消納水平，從而實現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展和全社會的綠色低碳轉(zhuǎn)型。
一方面，通過氫電耦合可以助力構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。氫電耦可在用電低谷時將清潔能源電力制氫存儲，在用電高峰時再通過氫燃料電池發(fā)電，實現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷。如發(fā)展風(fēng)光氫儲一體化，可幫助解決我國在新能源富集地區(qū)新能源電力消納問題，同時制氫后，還可通過輸氫管道進行輸送或就地使用，形成新能源多元化格局。
另一方面，通過綠氫與化學(xué)能源耦合可解決氫能運輸難、空間錯配問題。我國綠氫生產(chǎn)主要集中在新能源資源豐富的“三北”地區(qū)，而消費使用主要在東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，“綠氫”生產(chǎn)和消費空間存在錯配。而氫能長距離大規(guī)模運輸在成本和安全性方面仍存在較大挑戰(zhàn)，制約著綠氫的大規(guī)模使用。綠氫通過可再生能源制氫捕集二氧化碳，合成綠色甲醇等可再生能源，可解決氫能運輸難和安全性低的問題，且不需要投入大量資金建設(shè)氫能的輸送管道等基礎(chǔ)設(shè)施，可廣泛應(yīng)用于化工、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域，推動重點耗能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)清潔低碳發(fā)展。
新京報零碳研究院研究員 任大明
編輯 陶野 校對 趙琳
