氫能具有能量密度大、熱值高、儲量豐富、應(yīng)用廣泛等特點，是清潔的二次能源，具有能源和儲能雙重屬性，能助力電網(wǎng)削峰填谷，發(fā)揮長周期調(diào)節(jié)作用，促進新能源消納。前不久，國家發(fā)展改革委發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021～2035年)》(以下簡稱《規(guī)劃》)，以安全、經(jīng)濟、低碳、多元化應(yīng)用為核心的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑逐漸清晰。加強技術(shù)層面的創(chuàng)新突破、政策層面的有效引導，是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐保障。
國內(nèi)外氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)已成為全球應(yīng)對氣候變化和加快能源轉(zhuǎn)型的重要舉措，一些主要的發(fā)達國家和經(jīng)濟體持續(xù)加大投入、加強布局，搶占氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點。美國、日本、歐盟等已將氫能發(fā)展提升到戰(zhàn)略高度，其中德國明確將氫能與可再生能源融合發(fā)展作為可持續(xù)能源系統(tǒng)和低碳經(jīng)濟的重要組成部分，確立了“綠氫”(可再生能源發(fā)電制氫)的優(yōu)先地位以及氫能的主要應(yīng)用領(lǐng)域。能源、化工、制造企業(yè)之間的氫能合作蓬勃興起。氫燃料電池汽車投放市場，氫動力火車、卡車等新興交通工具的研發(fā)正在開展。
從國內(nèi)看，我國是世界上最大的制氫國，年制氫產(chǎn)量約3300萬噸，其中達到工業(yè)氫氣質(zhì)量標準的約1200萬噸。國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)積極發(fā)展態(tài)勢，已初步掌握氫能制備、儲運、加氫、燃料電池和系統(tǒng)集成等主要技術(shù)和生產(chǎn)工藝，在部分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)燃料電池汽車小規(guī)模示范應(yīng)用。
2019年的政府工作報告提出推動充電、加氫等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。2021年，我國確定廣東、北京、上海3個城市群作為全國首批燃料電池汽車示范城市群;今年，河南、河北兩大城市群也獲批開展燃料電池車示范應(yīng)用，以燃料電池為重點突破口的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入加速期。
《中共中央 國務(wù)院關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》提出，統(tǒng)籌推進氫能“制儲輸用”全鏈條發(fā)展，加強氫能生產(chǎn)、儲存、應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、示范和規(guī)?；瘧?yīng)用。今年3月發(fā)布的《規(guī)劃》則明確了氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展定位、總體要求、發(fā)展目標和具體任務(wù)，形成了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖。
氫能產(chǎn)業(yè)在技術(shù)、市場應(yīng)用等領(lǐng)域發(fā)展水平有待提升
目前，我國氫能產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期，相關(guān)技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、市場應(yīng)用拓展等方面水平亟待提升。
目前，我國儲氫設(shè)施壓力等級較低，運輸方式以長管拖車運輸為主，在運管道運輸長度僅100千米左右，輸送壓力為4兆帕，與發(fā)達國家氫氣儲運技術(shù)差距較大。同時，金屬鉑作為氫燃料電池的催化劑，在我國資源儲量貧乏，對外依存度高，制約著氫能大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。
目前，我國已累計建成加氫站超過250座，約占全球數(shù)量的40%，數(shù)量居世界第一。但我國加氫站以35兆帕氣態(tài)加氫站為主，70兆帕高壓氣態(tài)加氫站占比較小。加氫工藝的復雜性也導致加氫站投資及運營的成本較高，目前集加油、加氫、加氣、光伏發(fā)電于一體的綜合能源服務(wù)站正在發(fā)展，但建設(shè)和運營的經(jīng)驗不足。
據(jù)統(tǒng)計，我國制氫原料中，煤炭使用最為廣泛，電解水使用最少。同等規(guī)模的制氫系統(tǒng)中，新能源電解水制氫的造價約為天然氣制氫的1.5倍、煤制氫的3倍，和其他制氫方式相比，新能源電解水制氫成本較高。有關(guān)機構(gòu)預測顯示，伴隨新能源發(fā)電成本逐步下降，預計到2030年，新能源制氫成本將低至15元/千克，開始具備市場競爭力。
從各地發(fā)布的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃來看，當前氫能發(fā)展方向基本是燃料電池汽車領(lǐng)域，示范應(yīng)用主要集中在以公交車為主的交通領(lǐng)域。而在化工、冶煉、航天航空等領(lǐng)域，氫能的多元化價值還有待挖掘。
安全為先、清潔低碳，規(guī)范發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)
堅持安全為先的基本原則?！兑?guī)劃》強調(diào)，把安全作為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在要求，建立健全氫能安全監(jiān)管制度和標準規(guī)范，強化對氫能制、儲、輸、加、用等全產(chǎn)業(yè)鏈重大安全風險的預防和管控。建議以儲運技術(shù)突破為抓手，繼續(xù)提升國內(nèi)儲氫設(shè)施壓力等級，提高安全性能，推進氫能產(chǎn)業(yè)安全與規(guī)模協(xié)同發(fā)展。
加快構(gòu)建安全、穩(wěn)定、高效的氫能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)?！兑?guī)劃》支持依法依規(guī)利用現(xiàn)有加油加氣站的場地設(shè)施改擴建加氫站;探索站內(nèi)制氫、儲氫和加氫一體化的加氫站等新模式，但未明確提出加氫站建設(shè)目標。建議進一步做好加氫站基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃布局，增強已有基礎(chǔ)設(shè)施對氫能設(shè)施的適應(yīng)性，探索可持續(xù)的運營模式，提升經(jīng)濟效益，增強社會資本對加氫站投資的積極性。
加強氫能生產(chǎn)端清潔低碳屬性?！兑?guī)劃》確定了氫能產(chǎn)業(yè)清潔低碳的發(fā)展原則，要求構(gòu)建清潔化、低碳化、低成本的多元制氫體系，重點發(fā)展可再生能源制氫，嚴格控制化石能源制氫;到2025年，初步建立以工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應(yīng)體系，可再生能源制氫量達到10萬～20萬噸/年，成為新增氫能消費的重要組成部分。建議聚焦可再生能源制氫成本降低、“煤制氫+碳捕獲、利用與封存(CCUS)”發(fā)展模式等方面開展持續(xù)探索，推動制氫方式向清潔低碳轉(zhuǎn)變。
穩(wěn)步推進氫能多元化示范應(yīng)用。截至2021年年底，全國燃料電池汽車保有量約9000臺?！兑?guī)劃》明確提出到2025年，燃料電池車輛保有量約5萬輛。可以看出，燃料電池汽車仍是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要突破口，“十四五”期間將快速增長。建議借鑒氫燃料電池汽車發(fā)展示范經(jīng)驗，加快拓展氫能在儲能、工業(yè)等領(lǐng)域的示范應(yīng)用，逐步釋放氫能多元化應(yīng)用價值。
積極探索氫儲能長周期調(diào)節(jié)技術(shù)與機制?！兑?guī)劃》提出，發(fā)揮氫能調(diào)節(jié)周期長、儲能容量大的優(yōu)勢，開展氫儲能在可再生能源消納、電網(wǎng)調(diào)峰等應(yīng)用場景的示范，健全覆蓋氫儲能的儲能價格機制，探索氫儲能直接參與電力市場交易。建議聚焦氫儲能關(guān)鍵技術(shù)、商業(yè)模式、價格機制和交易機制等領(lǐng)域，加強創(chuàng)新研究，提升氫儲能的經(jīng)濟效益，充分發(fā)揮氫儲能對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的調(diào)節(jié)保障作用。
(作者：劉麗 王寶 單位：安徽電力經(jīng)研院)
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