中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：中國政府高度重視氫能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2023年6月，中國庫車綠氫示范項(xiàng)目正式投入運(yùn)營，該項(xiàng)目全面建成投產(chǎn)標(biāo)志著中國綠氫規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了零的突破。該項(xiàng)目是中國首個(gè)萬噸級(jí)光伏綠氫項(xiàng)目，也是迄今為止全球規(guī)模最大的光伏發(fā)電生產(chǎn)綠氫項(xiàng)目。2023年8月，國家發(fā)展改革委等部門聯(lián)合印發(fā)《綠色低碳先進(jìn)技術(shù)示范工程實(shí)施方案》，立足以煤為主的基本國情，從加快能源結(jié)構(gòu)綠色低碳轉(zhuǎn)型的要求出發(fā)，明確將綠氫減碳示范作為源頭減碳的重點(diǎn)項(xiàng)目。
隨著對(duì)綠氫行業(yè)的商業(yè)機(jī)遇、路徑以及挑戰(zhàn)的認(rèn)識(shí)不斷深入，圍繞綠氫產(chǎn)業(yè)的全價(jià)值鏈投資逐漸活躍，針對(duì)技術(shù)研發(fā)、商業(yè)化應(yīng)用的資源投入也不斷增多。但綠氫仍處于初步發(fā)展階段，還面臨著政策、市場和運(yùn)營等方面的諸多挑戰(zhàn)，需要以系統(tǒng)性思維統(tǒng)籌產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展。
可再生能源制氫的發(fā)展現(xiàn)狀
全球氫能行業(yè)迎來需求繁榮時(shí)期，可再生能源制氫對(duì)綠色低碳轉(zhuǎn)型將起到重要支撐作用。氫作為一種用途廣泛，同時(shí)也是除電力之外唯一的零碳能源載體，在應(yīng)對(duì)氣候變化與能源轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)方面具有廣闊潛力。全球氫能行業(yè)需求繁榮的時(shí)機(jī)趨于成熟，而受技術(shù)與成本限制，低碳?xì)涞陌l(fā)展仍處于初步階段。
作為全球最大的氫氣生產(chǎn)國，中國的可再生能源裝機(jī)量居全球首位，在清潔低碳的氫能供給上具有巨大潛力?？稍偕茉磧r(jià)格的下降，加上電解槽成本的下降和技術(shù)改進(jìn)帶來的效率提高，增加了綠色氫生產(chǎn)的商業(yè)可行性。隨著政府對(duì)可再生能源制氫的政策支持力度增大以及重點(diǎn)行業(yè)的深度脫碳目標(biāo)約束，綠氫作為一種零碳能源，其規(guī)?；瘧?yīng)用將是經(jīng)濟(jì)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要環(huán)節(jié)。
過去兩年全球范圍內(nèi)宣布和規(guī)劃支持綠色氫能發(fā)展的國家政策正在大幅增加。2023年是全球綠氫行業(yè)發(fā)展由設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的一年，多個(gè)地區(qū)對(duì)綠氫項(xiàng)目的支持政策和目標(biāo)規(guī)劃在這一年開始實(shí)施，以提升其綠氫產(chǎn)業(yè)在全球的競爭力。
美國2022年8月通過了《通脹削減法案》，允許將綠氫生產(chǎn)設(shè)施納入清潔能源投資稅收抵免計(jì)劃的范圍，清潔氫項(xiàng)目投資者最高可獲得30%的投資稅抵免支持，具體取決于其生產(chǎn)過程的排放強(qiáng)度。生產(chǎn)稅收抵免則根據(jù)綠氫的生命周期溫室氣體排放強(qiáng)度而有所不同，對(duì)于碳排放強(qiáng)度最低的產(chǎn)品，生產(chǎn)商最多可獲得3美元/千克的補(bǔ)貼。綠氫由此獲得了相較于灰氫與藍(lán)氫的補(bǔ)貼優(yōu)勢(shì)。
2023年3月，歐盟委員會(huì)提出通過歐洲氫能銀行刺激和支持對(duì)可再生氫生產(chǎn)的投資。該倡議旨在加速可再生能源制氫領(lǐng)域的投資，彌補(bǔ)投資差距，以實(shí)現(xiàn)其雄心勃勃的REPowerEU目標(biāo)。歐盟委員會(huì)在2023年11月23日開始的第一輪EHB拍賣中將綠色氫生產(chǎn)補(bǔ)貼的投標(biāo)上限從原計(jì)劃的4歐元/千克的固定溢價(jià)補(bǔ)貼進(jìn)一步提高到4.5歐元/千克。
可再生能源制氫中長期發(fā)展可能面臨的問題
可再生能源制氫發(fā)展面臨的關(guān)鍵瓶頸在于成本。制氫成本取決于所使用能源的技術(shù)和成本。使用可再生能源電力電解制氫氣的成本主要由電解槽的投資運(yùn)營成本以及電力成本構(gòu)成。其中，電價(jià)是可再生能源制氫成本的關(guān)鍵因素。近幾年來隨著風(fēng)電光伏發(fā)電成本的下調(diào)以及電解槽技術(shù)與制造工藝的進(jìn)步，電解水制取綠氫成本已有所下降。而目前灰氫憑借成本優(yōu)勢(shì)在氫能生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位，其成本主要來自煤炭、天然氣等化石能源。我國擁有豐富的煤炭資源，目前工業(yè)部門中的氫氣主要來自于煤制氫，而在美國、歐盟等地區(qū)以天然氣制氫為主。然而在不考慮補(bǔ)貼與碳排放約束的情況下，面對(duì)同一價(jià)格體系下的競爭，綠氫缺乏價(jià)格優(yōu)勢(shì)。因此，可再生能源制氫的市場競爭優(yōu)勢(shì)受限于其較高的用電成本。
除用電成本以外，設(shè)備利用率與能源轉(zhuǎn)換效率顯然也會(huì)影響到制氫成本。當(dāng)前我國的可再生能源制氫的設(shè)備利用率與能源轉(zhuǎn)換效率仍有較大優(yōu)化空間。
可再生能源制氫的綠色價(jià)值尚未實(shí)現(xiàn)有效轉(zhuǎn)化。氫能為能源系統(tǒng)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)揮作用的一項(xiàng)重要前提，是推動(dòng)氫源側(cè)的低碳、零碳發(fā)展。綠氫的環(huán)境價(jià)值主要體現(xiàn)在其作為清潔能源的潛力。然而當(dāng)前這一綠色價(jià)值尚未實(shí)現(xiàn)有效轉(zhuǎn)化，具體表現(xiàn)在：
其一，盡管氫能市場是一個(gè)新興且不斷增長的潛在市場，但當(dāng)前市場上還沒有成熟的商業(yè)模式或認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)氫供應(yīng)和利用過程的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一。由于缺乏統(tǒng)一的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)則，使得政策制定者難以建立清晰的政策框架來支持綠氫的生產(chǎn)和使用，從而針對(duì)可再生能源制氫的支持政策難以落實(shí)。由此產(chǎn)生的不公平競爭等將限制綠氫轉(zhuǎn)變?yōu)槿蚯鍧嵞茉吹臐摿Α?
其二，綠氫的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)制定具有一定難度，存在多種潛在的分配路線使得計(jì)算氫氣分配和儲(chǔ)存過程中的損失和排放具有挑戰(zhàn)性。我國綠電認(rèn)證體系仍處在初步發(fā)展階段，尚未對(duì)生產(chǎn)綠氫的電力來源要求配備綠證。此外，溫室氣體排放可能發(fā)生在氫供應(yīng)鏈的所有階段，而當(dāng)前國內(nèi)尚未將綠氫的下游行業(yè)完全考慮在溫室氣體排放報(bào)告與核查工作范圍內(nèi)。當(dāng)考慮最終用途和技術(shù)效率的影響時(shí)，復(fù)雜性將會(huì)進(jìn)一步增加。
其三，若可再生能源制氫的環(huán)境價(jià)值難以明確評(píng)估，市場對(duì)于綠氫的需求就無法明確。在不考慮低碳環(huán)保約束的情況下，綠氫成本無法疏導(dǎo)，可再生能源制氫的成本難以與其他傳統(tǒng)制氫方式競爭。
氫能基礎(chǔ)設(shè)施的不完善不利于可再生能源的規(guī)?；c商業(yè)化應(yīng)用。
從制取環(huán)節(jié)來看，電解水制氫是最有潛力的綠氫供應(yīng)方式。盡管目前堿性電解技術(shù)在電解水制氫商業(yè)應(yīng)用中取得了成功，但其未來的降本空間相對(duì)有限。而質(zhì)子交換膜電解水制氫設(shè)備在現(xiàn)階段成本較高，其部分關(guān)鍵裝置依賴進(jìn)口，國產(chǎn)化程度有待提升。
從儲(chǔ)存環(huán)節(jié)來看，目前在國內(nèi)高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫已能實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用，而其他更適合長期儲(chǔ)氫的方案受限于技術(shù)與成本等因素在國內(nèi)仍未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
從運(yùn)輸環(huán)節(jié)來看，資源和需求的地理差異決定了氫氣輸送環(huán)節(jié)是制約可再生能源制氫大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵問題。而當(dāng)前氫氣輸送與分配的基礎(chǔ)設(shè)施不完善，客觀上限制了氫能的廣泛使用。
從加氫環(huán)節(jié)來看，國內(nèi)在加氫技術(shù)與裝備方面仍有待突破，核心技術(shù)與國外相比仍存在差距，在加注壓力與加注能力方面均落后于國外發(fā)達(dá)國家。同時(shí)，部分核心零部件的國產(chǎn)化程度有待提高。
推進(jìn)可再生能源制氫中長期發(fā)展的建議
第一，完善針對(duì)性的補(bǔ)貼激勵(lì)制度設(shè)計(jì)。
一是建議持續(xù)推動(dòng)風(fēng)電光伏的成本下降。風(fēng)電光伏的發(fā)電成本主要由設(shè)備成本以及土地、融資、稅費(fèi)等構(gòu)成。一方面，可以進(jìn)一步優(yōu)化可再生能源發(fā)電系統(tǒng)以提升風(fēng)光發(fā)電效率，例如充分利用風(fēng)能與太陽能之間的互補(bǔ)性，合理設(shè)計(jì)風(fēng)光互補(bǔ)耦合發(fā)電制氫系統(tǒng)。另一方面，當(dāng)發(fā)電設(shè)備技術(shù)趨于成熟、成本下降空間趨于有限時(shí)，應(yīng)該更加關(guān)注可再生能源項(xiàng)目用地成本與融資能力等方面的改進(jìn)，如優(yōu)化可再生能源用地審批流程等。
二是建議強(qiáng)化針對(duì)電解制氫設(shè)備成本優(yōu)化的財(cái)政激勵(lì)政策。隨著可再生能源發(fā)電成本的持續(xù)下降，電解槽作為制氫成本的另一重要構(gòu)成正在引起越來越多的關(guān)注。當(dāng)前在電解水制氫領(lǐng)域的主要商業(yè)化解決方案為堿性電解水制氫，其規(guī)模化成本有望接近傳統(tǒng)化石能源制氫。在其他電解制氫設(shè)備高成本的情況下，推動(dòng)堿性電解水制氫的進(jìn)一步規(guī)?；c集約化發(fā)展十分重要。而正在快速發(fā)展的質(zhì)子交換膜電解水制氫方案具備優(yōu)于堿性電解水制氫方案的性能與效率，其關(guān)鍵技術(shù)的國產(chǎn)化發(fā)展應(yīng)是政策支持的重要方向。
第二，綠氫認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)亟須完善。
一是應(yīng)積極參與綠氫領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)的制定。我國是全球最大的產(chǎn)氫國，同時(shí)擁有豐富的可再生能源資源，積極參與氫能行業(yè)國際標(biāo)準(zhǔn)的制定有助于提升國家在國際氫能市場的競爭力與話語權(quán)。國際貿(mào)易可能成為綠氫市場發(fā)展的重要推動(dòng)力，推動(dòng)構(gòu)建統(tǒng)一的綠氫國際認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)能夠通過促進(jìn)綠氫的國際貿(mào)易加速可再生能源制氫產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。積極推動(dòng)綠氫產(chǎn)業(yè)國際認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)制定不僅有利于國內(nèi)綠氫行業(yè)的快速高效發(fā)展，也將為全球綠氫產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
二是應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化綠氫市場與碳市場及綠證市場之間的耦合機(jī)制，促進(jìn)綠氫綠色價(jià)值的轉(zhuǎn)化。完善國內(nèi)碳市場建設(shè)以及碳價(jià)機(jī)制設(shè)計(jì)，將更多的氫能下游行業(yè)納入碳交易市場中，確保綠氫的高生產(chǎn)成本能夠向下游疏導(dǎo)。同時(shí)，完善國內(nèi)綠證市場建設(shè)，通過綠證對(duì)可再生能源制氫供應(yīng)的環(huán)境屬性進(jìn)行認(rèn)證，也是促進(jìn)綠氫綠色價(jià)值轉(zhuǎn)化的重要手段。
第三，推動(dòng)綠氫產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
一是應(yīng)加強(qiáng)制氫側(cè)的技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)突破，促進(jìn)國有化程度提升。充分調(diào)動(dòng)產(chǎn)學(xué)研與相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)等各方資源參與到可再生能源制氫領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)創(chuàng)新示范工程與商業(yè)化試點(diǎn)建設(shè)。
二是應(yīng)優(yōu)化氫能儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施建設(shè)。我國的可再生能源資源主要分布于中西部地區(qū)，而能源消費(fèi)中心卻位于東部地區(qū)，氫儲(chǔ)運(yùn)是連接上游電解水制氫、下游用氫終端的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。氫氣的易燃易爆性質(zhì)也對(duì)氫能的儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)提出了更高的安全保障要求。因此應(yīng)根據(jù)市場與技術(shù)發(fā)展水平制定適應(yīng)短期與中長期的不同階段需求的儲(chǔ)運(yùn)方案，在此基礎(chǔ)上有序推進(jìn)含氫儲(chǔ)能的綜合能源利用工程示范、產(chǎn)業(yè)園區(qū)以及氫能運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)。
三是加強(qiáng)加氫裝備與技術(shù)的自主研發(fā)水平，進(jìn)一步完善加氫站的建設(shè)審批流程與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定。在可再生能源資源豐富的區(qū)域積極探索制氫加氫一體化的氫能綜合利用示范項(xiàng)目，推動(dòng)建設(shè)具有更高經(jīng)濟(jì)與運(yùn)營效率的綠氫加注方案。
（作者系廈門大學(xué)管理學(xué)院講席教授、中國能源政策研究院院長）
