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        中能观察丨双碳目标下氢能不止于替代化石能源

        来源:中国电力新闻网 时间:2021-12-17 14:01

        双碳”目标下氢能不止于替代化石能源

          保证“绿色”是前提 顶层设计是关键

          国电力新闻网记者 谢文川

          近年来,“氢能”愈发成为行业热词。

          来自国氢能联盟的数据显示,2020年我国氢气产量超过2500万吨,据测算,至2060年实现碳中和时,我国氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右,在终端能源消费中占比约为20%。

          氢能被认为是极具发展前景的二次能源,具有清洁低碳、高热值、高转化率等优势。记者获悉,为指导氢能健康发展,国家级氢能战略规划有望于近期对外发布。清华大学副秘书长、北京清华工业开发研究院院长金勤献表示,氢能对国提高能源体系安全、实现碳中和具有极高战略价值。在工业领域,氢能将在原料和热源替代方面扮演主要角色;在能源领域,氢能可在分布式电力系统、储能等方面发挥重要作用。明确发展路径、清晰发展目标,我国氢能发展迫切需要顶层指导性政策统筹全局。

          起于交通落脚低碳

          氢能在我国是从交通行业发展起步的。2001年,我国开始布局加氢和车用燃料电池领域。自2009年起,我国燃料电池车和电动车一起享受财政补贴,2014年,我国单独出台了对加氢站的补贴。自2018年起,燃料电池车和新能源车的补贴力度出现差异,在下调其他新能源车型补贴时,我国对氢燃料电池汽车仍保持原有补贴支持。

          电力规划设计总院党委常委、副院长姜士宏表示,降低对传统化石能源的依赖、提高可再生能源开发利用比例、在难以减碳的领域进行深度脱(低)碳是国与世界其他国家对发展氢能的一致目标,但是国情和发展方式决定了我国和其他国家氢能发展具有差异性。

          记者梳理发现,2016年4月,国家发展改革委、国家能源局等联合发布《能源技术革命创新行动计划(2016~2030年)》,提出能源技术革命重点创新行动路线图,部署了15项具体任务,其中氢能产业被纳入国家能源战略。次年,国家能源局批准多项弃风弃光制氢储能项目。2018年1月,国家科技部将“可再生能源与氢能技术”列入重点专项,积极加以支持研究。

          2019年,氢能被首次写入《政府工作报告》,明确“推动充电、加氢等设施建设”。同年3月,财政部等四部委联合发布《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,指出地方应完善政策,过渡期后不再对新能源汽车(新能源公交车和燃料电池汽车除外)给予购置补贴,转为用于支持充电(加氢)基础设施“短板”建设和配套运营服务等方面。

          《2020年能源工作指导意见》在能源革命试点深入推进章节中提到:稳妥有序推进能源关键技术装备攻关,推动储能、氢能技术进步与产业发展。在推动新技术产业化发展章节明确,制定实施氢能产业发展规划,组织开展关键技术装备攻关,积极推动应用示范。

          2020年3月,国家发展改革委、司法部印发《关于加快建立绿色生产和消费法规政策体系的意见》,提出2021年完成研究制定氢能、海洋能等新能源发展的标准规范和支持政策。同年4月,国家能源局发布《中华人民共和国能源法(征求意见稿)》。在征求意见稿中,氢能被列为能源范畴。这是我国第一次从法律上确认氢能属于能源。

          《2021年国民经济和社会发展计划草案》提到科学有序推进水电发展,积极有效推进风电、光伏发电、垃圾发电及氢能等能源发展。同年2月印发的《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》中提出“因地制宜发展水能、地热能、海洋能、氢能、生物质能、光热发电”。

          《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》提出,氢能与储能等前沿科技和产业变革领域,组织实施未来产业孵化与加速计划,谋划布局一批未来产业。

          “可以看到,多项政策支持下,当前我国氢能产业正在快速发展。”姜士宏表示。

          “过热”倾向亟须政策引领

          为抢占氢能市场先机,近年来,各地方陆续出台氢能规划和产业支持政策。截至目前,全国已有20余省或直辖市发布了氢能产业链相关政策。其中,北京市充分利用研发实力突出、产业基础完备、氢能供给多元、应用场景丰富等优势,在全国氢能产业发展中发挥带头示范作用。在珠三角、长三角、京津冀鲁等经济发达地区,随着相关省市(县)加大对氢能产业发展的政策支持及财政补贴力度,氢能产业得以快速发展应用。

          具体到规划层面,今年多省发布了“十四五”氢能产业规划。据不完全统计,北京、山东、河北、河南等省份相继出台“十四五”氢能发展规划或扶持政策,并从产业规模、企业数量、燃料电池汽车、加氢站等方面明确阶段目标。

          11月30日,四川省和重庆市同时在成都、九龙坡区、内江三地举行“成渝氢走廊”启动仪式。据悉,“成渝氢走廊”总体规划了两条城际线路和1条直达干线。此外,两地还规划于2025年前投入约1000辆氢燃料物流车,并配套建设加氢站。

          更早前,浙江省在其发布的《加快培育氢燃料电池汽车产业发展实施方案》中,也明确规划了两条“氢走廊”路线,该方案显示,到2025年,浙江将计划在公交、港口、城际物流等领域推广应用氢燃料电池汽车接近5000辆,规划建设加氢站接近50座。

          “地方层面支持氢能发展,一方面为了助力绿色低碳转型,另一方面也可吸引氢能产业链聚集落户,促进当地经济发展。”姜士宏表示,北京早在2008年奥运会期间,就投放了20余辆燃料电池汽车,并建设了一座日加氢20千克的加氢站。经过十余年的产业培育和发展,北京市力争成为有国际影响力的氢燃料电池汽车科技创新中心、关键零部件制造中心和高端应用示范推广中心。

          虽然各地氢能发展火热,但姜士宏也指出,我国尚缺乏国家层面的氢能顶层设计,氢能发展路径、发展目标尚不清晰,氢能产业发展存在一定程度的“过热”现象。地方政府为抢占氢能市场先机,出台氢能规划和产业支持政策,存在政策同质化、碎片化问题,易导致各地氢能产业无序竞争和产能过剩等情形。当前我国氢能发展正处于产业培育的关键时期,氢能发展迫切需要顶层指导性政策统筹全局。

          氢能发展难破成本制约

          路径问题是一个行业发展要面对的首要问题,具体到氢能而言,优秀的路径摆在面前,制约其发展的是成本。

          为了表述方便,业界经常以颜色对氢源进行区分,一般分为灰氢、蓝氢、绿氢。其中,由化石能源、工业副产品等制取的氢气,因制氢过程会有二氧化碳等温室气体排放而被称为灰氢。由化石能源制取的氢气,利用碳捕获与封存技术(CCS),将制氢过程中排放的温室气体进行捕获封存的称为蓝氢。由核能、可再生能源通过电解水等手段制取的氢气则为绿氢。

          清华大学核能与新能源技术研究院教授毛宗强表示,要在2060年前达到碳中和,我国需要有计划地精准减少煤炭消费,使用绿氢、绿电替代是必然选择。从环境和生态的角度来看,利用可再生能源进行电解水制氢是最佳的技术途径。不仅能够实现零碳排放,获得真正洁净的绿氢,还能够将间歇、不稳定的可再生能源转化储存为化学能,促进新能源电力消纳。

          然而,过高的生产成本是清洁绿氢难以大规模发展的主要因素之一。当前,灰氢、蓝氢依然是我国最主要的氢源。根据国煤炭工业协会公开数据,2020年在我国超2500万吨氢气产量中,煤制氢占62%、天然气制氢占19%,工业副产气制氢占18%,电解水制氢占1%左右。

          武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室国家特聘教授程一兵表示,电价是决定氢能成本的关键因素。从我国各地工商业用电价格来看,平均电价约0.66元/千瓦时,国内现在绿氢生产成本约为20元/公斤,其中70%以上是电力成本。毛宗强表示,随着我国新能源的逐步发展,绿氢的生产成本会逐年下降。

          2021年4月,国氢能联盟发布《国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》中所示,可再生能源制氢成本有望在2030年实现平价。

          毛宗强建议,为推动氢能发展,现阶段可采取“分步走”的方式,即蓝氢先行、绿氢逐步跟上。同时,还应关注氢基化合物的发展,实现利用绿氢和空气中的氮气生产绿色合成氨,绿氢和捕捉的二氧化碳生产绿色甲醇或绿色合成天然气等。

        责任编辑:张栋钧


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