中國儲能網(wǎng)訊：作者 張建紅 中國國際工程咨詢有限公司高級工程師
宿宇 中國國際工程咨詢有限公司工程師
氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要載體之一，對助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，深入推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系具有重要意義。氫能被國際社會(huì)譽(yù)為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，全球氫能發(fā)展正步入快速產(chǎn)業(yè)化階段。美國、日本等發(fā)達(dá)國家紛紛將氫能上升為國家戰(zhàn)略，搶占產(chǎn)業(yè)發(fā)展先機(jī)和制高點(diǎn)。綜觀世界，有超過30個(gè)國家和地區(qū)已制定或正在制定氫能發(fā)展路線圖。
中國是世界上最大的制氫國，年制氫產(chǎn)量約3300萬噸，其中達(dá)到工業(yè)氫氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的約1200萬噸。近年來，中國相關(guān)部委和地方政府已出臺近200個(gè)政策文件推動(dòng)氫能在能源轉(zhuǎn)型、科技創(chuàng)新、“雙碳”行動(dòng)等方面發(fā)揮更大作用，尤其是燃料電池汽車示范應(yīng)用在北京、上海、廣東、河南和河北5大城市群的開展，直接推動(dòng)了氫能的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。不久前，國家發(fā)展改革委與國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》，首次對中國氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)行中長期規(guī)劃，氫能產(chǎn)業(yè)迎來重大發(fā)展機(jī)遇。
總體而言，中國氫能產(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(yùn)、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。目前，中國氫能產(chǎn)業(yè)已初步形成“東、西、南、北、中”五大發(fā)展區(qū)域。全產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)超過300家，集中分布在長三角、粵港澳大灣區(qū)、京津冀等區(qū)域。氫燃料電池汽車已成為各地政府布局汽車產(chǎn)業(yè)的又一“大招”。
但不可否認(rèn)的是，在燃料電池汽車推廣如火如荼的同時(shí)，中國氫能產(chǎn)業(yè)仍然處于發(fā)展初期，面臨產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力不強(qiáng)、技術(shù)裝備水平不高、支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)性制度滯后等諸多挑戰(zhàn)；尤其是應(yīng)用方面，加氫站相對稀少、建設(shè)較為滯后等問題進(jìn)一步凸顯。
中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍存瓶頸
氫能在制取、儲運(yùn)、應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)上，仍然存在諸多障礙。
制取環(huán)節(jié)綠色度低。目前中國氫氣產(chǎn)量中主要是化石能源制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫等，用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品?；茉粗茪涮寂欧帕亢芨?，平均制取每公斤氫氣會(huì)排放10~30公斤二氧化碳?？稍偕茉措娊庵凭G氫成本高、轉(zhuǎn)換效率低，目前還處于起步階段；藍(lán)氫需要等待副產(chǎn)制氫設(shè)備、CCUS技術(shù)的普及；而灰氫由于純度低，更多利用在工業(yè)領(lǐng)域。
儲運(yùn)環(huán)節(jié)容量小成本高。中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟待攻克大容量、低成本的儲運(yùn)技術(shù)。目前最成熟的仍然是高壓氣態(tài)儲運(yùn)，也就是冬奧會(huì)火炬應(yīng)用的方式；但其缺點(diǎn)非常明顯，儲氫密度較低，運(yùn)輸半徑短，危險(xiǎn)性較高。低溫液氫儲運(yùn)，能量密度大、體積密度大、加注時(shí)間短；但液化過程能耗高，對儲氫容器的絕熱要求高，技術(shù)難度大，一次性投資成本高。而有機(jī)液態(tài)儲運(yùn)和固態(tài)儲運(yùn)，更多在于儲運(yùn)材料的突破，這也將經(jīng)歷較長時(shí)期的驗(yàn)證過程。中國氫能示范應(yīng)用將主要圍繞工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫項(xiàng)目附近小于200公里布局，氫能儲運(yùn)以高壓氣態(tài)方式為主。
應(yīng)用場景有待拓寬。氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)是電池產(chǎn)業(yè)中具有戰(zhàn)略性、前瞻性的一項(xiàng)綠色儲能技術(shù)，代表著未來新能源的發(fā)展方向。中國作為全球最大的重卡市場，是最有可能支撐氫能重卡發(fā)展的國家之一。數(shù)據(jù)顯示，2020年國內(nèi)重型卡車產(chǎn)量298萬輛，全球占比達(dá)68.3%。目前，燃料電池系統(tǒng)性能已基本滿足商業(yè)化需求，但大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用依然受經(jīng)濟(jì)性及實(shí)用性制約。當(dāng)前新能源車還是以純電和混動(dòng)為主，氫能車的空間并不大。2021年，全球主要國家氫能車銷量雖然比2020年大幅增長68%，但實(shí)際數(shù)量只有16300多臺。主要是因?yàn)闅淠苘嚠a(chǎn)業(yè)化仍然偏弱，市場上還沒有典型爆款，難以改變?nèi)藗儗τ谛履茉窜嚨扔陔妱?dòng)車的固化觀念。尤其是根據(jù)到2025年，五地燃料電池汽車示范推廣規(guī)模超過3萬輛的目標(biāo)規(guī)劃來看，加氫站作為氫能產(chǎn)業(yè)重要的基礎(chǔ)設(shè)施，建設(shè)仍較滯后，嚴(yán)重制約氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
打造完整氫能產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)建議
打造完整的氫能產(chǎn)業(yè)鏈，才能催生中國氫能經(jīng)濟(jì)的規(guī)模發(fā)展，推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)行穩(wěn)致遠(yuǎn)。
一是系統(tǒng)推進(jìn)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。要統(tǒng)籌規(guī)劃，充分利用現(xiàn)有資源和條件，構(gòu)建完整的氫能制取—儲運(yùn)—加注—應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈。打造全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式，才能使性能穩(wěn)定，成本大幅度降低。值得注意的是，從國際經(jīng)驗(yàn)來看，氫能產(chǎn)業(yè)初期基本上都是走基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)先的道路。因此，當(dāng)前加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)先行，是中國氫燃料電池汽車推廣普及的關(guān)鍵所在。為防止一哄而上造車或建設(shè)加氫站，應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃氫燃料電池車發(fā)展和加氫站布局，“以需定站，以站定車”，以加氫站建設(shè)引導(dǎo)氫燃料電池車的消費(fèi)。
二是加快氫能技術(shù)攻關(guān)力度。氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)含量較高，要盡快構(gòu)建氫能技術(shù)研發(fā)體系，特別是要突破一批關(guān)鍵性技術(shù)瓶頸，包括電解水制綠氫生產(chǎn)中的質(zhì)子交換膜水電解(PEM)、固體氧化物水電解(SOE)、堿性陰離子交換膜電解(AEM)、催化劑、低能耗氫氣液化技術(shù)、絕熱儲氫容器、新型有機(jī)儲氫介質(zhì)、高吸附性能固體儲氫材料、氫氣管道、燃料電池技術(shù)、電堆技術(shù)、安全檢測技術(shù)等，形成覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈的標(biāo)準(zhǔn)體系和基礎(chǔ)性制度。如，在加氫站建設(shè)方面，應(yīng)盡快修訂加氫站建設(shè)國家標(biāo)準(zhǔn)，出臺運(yùn)營管理辦法，加快立法立規(guī)，從法律制度上明確氫氣的能源屬性，在按危險(xiǎn)化學(xué)品管理的基礎(chǔ)上，更好地以能源形式予以管理，明確加氫站的管理職能和監(jiān)管機(jī)構(gòu)、管理辦法。
三是開發(fā)各種應(yīng)用場景。氫能拓展到冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域，才能充分發(fā)揮氫能在能源綠色低碳轉(zhuǎn)型和高排放、高污染行業(yè)綠色發(fā)展中的重要支撐作用，其所帶來的氫氣需求是一個(gè)非常廣闊的市場。探索在氫能應(yīng)用規(guī)模較大的地區(qū)設(shè)立制氫基地，將產(chǎn)品生產(chǎn)靠近市場，經(jīng)濟(jì)上更合理。儲能是氫能的又一大應(yīng)用場景?？稍偕茉粗茪淇梢哉{(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷和儲能，減少棄水、棄風(fēng)、棄光。目前，中國能源行業(yè)積極投資可再生能源制氫，例如四川水電制氫、新疆光伏制氫、內(nèi)蒙古風(fēng)電制氫等，為規(guī)?；a(chǎn)清潔低碳?xì)淠艿於肆己卯a(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。應(yīng)逐步提高加氫“綠色度”，減少氫能碳足跡。
四是加強(qiáng)全鏈條安全風(fēng)險(xiǎn)防控體系建設(shè)。安全是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生命線。雖然“氫能是未來國家能源體系的重要組成部分”賦予了氫氣的能源屬性，但并未否認(rèn)其危險(xiǎn)化學(xué)品的本質(zhì)。建議可適當(dāng)簡化加氫站建設(shè)審批流程，但運(yùn)營過程仍按照危險(xiǎn)化學(xué)品進(jìn)行管理。建立以應(yīng)急平臺為核心的氫能安全生產(chǎn)應(yīng)急管理體系和氫能全產(chǎn)業(yè)鏈安全監(jiān)控平臺，完善氫能產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、檢測、認(rèn)證體系。
五是加大氫能知識的科普宣傳。由于氫氣作為能源使用時(shí)間尚短，關(guān)于氫安全的宣傳仍不到位，社會(huì)對氫的使用安全性尚未建立信任。有必要加大氫能知識的科普宣傳，更加積極地宣傳未來氫社會(huì)的藍(lán)圖和價(jià)值，營造良好的安全用氫氛圍，加快氫能進(jìn)入居民能源消費(fèi)終端，發(fā)揮氫能對碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的支撐作用。(中新經(jīng)緯APP)
