有人說氫能是“終極能源”，還有人說氫能是“21世紀(jì)終極能源解決方案”。一直以來氫能在全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展中被寄予厚望，我國(guó)早在上世紀(jì)就開始關(guān)注氫能及氫燃料電池技術(shù)的應(yīng)用研究，近年來國(guó)家及省市層面更是加大了政策支持力度。
2021年，我國(guó)氫氣年產(chǎn)能約4100萬噸，年產(chǎn)量約3300萬噸，主要來自化石能源制氫(灰氫)，絕大部分直接作為化工原料用于石化、冶煉等行業(yè)。受技術(shù)成熟度不高、成本效率不足和環(huán)境約束寬松等因素制約，可再生能源制氫(綠氫)及其應(yīng)用，近年來始終呈現(xiàn)出行業(yè)熱、產(chǎn)業(yè)弱的局面，整體發(fā)展較為緩慢。
如今，國(guó)家提出碳達(dá)峰、碳中和發(fā)展戰(zhàn)略，各行業(yè)“降碳、脫碳”成為剛需，氫能有望成為一匹“黑馬”。近日，國(guó)家印發(fā)的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》)，明確提出“適度超前部署一批氫能項(xiàng)目”、“實(shí)施氫能領(lǐng)域重大科技示范工程”等，將氫能又一次推上行業(yè)風(fēng)口，在此背景下，氫能怎樣借勢(shì)破局?發(fā)展前景如何?筆者嘗試解讀一二。
“氫”裝上陣 綠氫將成為各行業(yè)脫碳利器
氫來源廣泛、清潔無碳，兼具能源和原料雙重屬性，應(yīng)用場(chǎng)景豐富，未來在“雙碳”約束日趨增強(qiáng)的背景下，綠氫將在工業(yè)、交通等領(lǐng)域發(fā)揮更為重要的清潔替代、節(jié)能降碳作用。
工業(yè)領(lǐng)域?qū)⒓哟缶G氫的原料替代。當(dāng)前，我國(guó)氫氣主要應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，主要是被當(dāng)作化工原料或催化劑，用在合成氨、甲醇、冶煉等領(lǐng)域，長(zhǎng)期以來需求穩(wěn)定，且制氫幾乎都通過化石能源，灰氫占了絕對(duì)比重，具有產(chǎn)業(yè)鏈的天然粘性。
在此次《規(guī)劃》中，只字未提及灰氫或者藍(lán)氫，提到的均是“可再生能源制氫”，即綠氫?？梢灶A(yù)見，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(xiàng)目的碳約束將越來越強(qiáng)，綠氫必將成為工業(yè)領(lǐng)域氫原料替代的重要途徑。
交通領(lǐng)域?qū)⒕劢沟蜏刂剌d的應(yīng)用場(chǎng)景。交通部門是我國(guó)能源消費(fèi)增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域之一。近年來，各地方氫能產(chǎn)業(yè)政策也主要聚焦在燃料電池車及其產(chǎn)業(yè)鏈方面。“十三五”期間，全國(guó)各地出臺(tái)的氫能相關(guān)政策和規(guī)劃，涉及新建加氫站數(shù)量超過1000座，燃料電池汽車規(guī)模超過25萬輛。但是，實(shí)際情況是燃料電池車的推進(jìn)卻相對(duì)緩慢，究其原因，主要是部分地區(qū)僅考慮自身能源轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級(jí)壓力，未能結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源、市場(chǎng)條件、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和具體應(yīng)用場(chǎng)景等，一窩蜂同質(zhì)化的發(fā)展燃料電池乘用車，而目前造價(jià)高、加氫難的氫燃料電池車尚難以與快速發(fā)展的電動(dòng)汽車相競(jìng)爭(zhēng)。
筆者認(rèn)為，氫燃料電池車的比較優(yōu)勢(shì)在于低溫、遠(yuǎn)距離、高載重，未來可主要考慮在礦山重卡、軌道交通、長(zhǎng)途水運(yùn)等領(lǐng)域的應(yīng)用，需要通過更精準(zhǔn)定位細(xì)分應(yīng)用市場(chǎng)，使燃料電池車既能避免與日趨完善的電動(dòng)汽車在短途乘用車市場(chǎng)正面PK，也能促進(jìn)二者在不同應(yīng)用場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)發(fā)展，共同推進(jìn)交通領(lǐng)域快速脫碳。
重視氫能作為異質(zhì)能源耦合劑的作用。在《規(guī)劃》中，提出開展“氫能、電能、熱能等異質(zhì)能源互聯(lián)互通示范”，“十四五”氫能作為異質(zhì)能源耦合劑的作用，將隨著其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的提升而越發(fā)顯著，例如通過氫燃料電池分布式熱電聯(lián)產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)氫、熱、電之間的耦合供能，有效的提高綜合能源利用效率;通過天然氣管道摻氫、燃機(jī)摻氫等方式，能夠充分利用已有的燃?xì)饣A(chǔ)設(shè)施推進(jìn)行業(yè)降碳。
在雙碳背景下，“十四五”隨著國(guó)家政策的持續(xù)支持和產(chǎn)業(yè)的迭代升級(jí)，綠氫因具備清潔無碳的原料和燃料屬性，將成為工業(yè)、交通等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳減排的利器。
不負(fù)風(fēng)光不負(fù)“氫” 氫能將助力可再生能源快速發(fā)展
氫在工業(yè)、交通等領(lǐng)域?qū)儆?ldquo;錦上添花”，而對(duì)于電力領(lǐng)域算得上是“雪中送炭”?！兑?guī)劃》中提到實(shí)施“氫能在可再生能源消納、電網(wǎng)調(diào)峰等場(chǎng)景示范應(yīng)用”。根據(jù)我國(guó)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)，我國(guó)碳排放將力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，屆時(shí)新能源裝機(jī)將達(dá)到12億千瓦以上，將構(gòu)建起以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。
眾所周知，風(fēng)電、光伏等新能源具有隨機(jī)性、波動(dòng)性的特點(diǎn)，對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)峰帶來較大壓力。氫能作為一種能源儲(chǔ)存介質(zhì)，能夠?yàn)榭稍偕茉床⒕W(wǎng)消納提供重要的途徑,從而支撐新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。因此，本次《規(guī)劃》重點(diǎn)聚焦氫能在可再生能源消納和電網(wǎng)調(diào)峰方面的示范應(yīng)用。
在可再生能源消納方面，可再生能源制氫的加入為大規(guī)模風(fēng)電、光伏項(xiàng)目開發(fā)增添了一種新的就近消納手段，風(fēng)光制氫相當(dāng)于自帶用電負(fù)荷解決了部分新能源消納問題，同時(shí)還可將波動(dòng)的新能源電力轉(zhuǎn)化為可長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)的氫能，形成“風(fēng)光氫儲(chǔ)”一體化的新能源開發(fā)模式，拓展了項(xiàng)目的產(chǎn)出品和收益模式，助力新能源消納。
在電網(wǎng)調(diào)峰方面，目前電力系統(tǒng)調(diào)峰常用的方式有調(diào)峰火電、抽水蓄能和電化學(xué)儲(chǔ)能等，而氫能具備大規(guī)模、長(zhǎng)周期儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)，可以成為一種新型的調(diào)峰手段。通過可再生能源制氫和氫能發(fā)電，實(shí)現(xiàn)電-氫-電模式，可以為電網(wǎng)提供新型的靈活調(diào)節(jié)資源，滿足系統(tǒng)長(zhǎng)、短期調(diào)峰需求。
總之，氫能作為高效低碳的二次能源，能夠幫助解決可再生能源并網(wǎng)、消納等問題，“風(fēng)光氫儲(chǔ)”一體化的模式也能夠催生出新的能源產(chǎn)銷者，在市場(chǎng)上既可買賣電，還可買賣氫。未來，氫能將是助推我國(guó)新能源規(guī)模化消納、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要方式。
“氫”景無限技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用示范雙輪驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)
氫能作為技術(shù)密集型行業(yè)，有著一定的技術(shù)門檻。近年來，我國(guó)的氫能發(fā)展主要關(guān)注于燃料電池車相關(guān)技術(shù)，在氫能的制、輸、儲(chǔ)、用等全領(lǐng)域技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用示范存在一定的局限性。然而，我國(guó)氫能發(fā)展的核心優(yōu)勢(shì)是市場(chǎng)空間大、應(yīng)用場(chǎng)景豐富，因此本次《規(guī)劃》提出，“十四五”將聚焦氫能，而非僅限于燃料電池車的關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，以多元應(yīng)用場(chǎng)景和重大示范為突破口，統(tǒng)籌謀劃我國(guó)氫能發(fā)展的破局之道。
在全領(lǐng)域推進(jìn)氫能技術(shù)攻關(guān)。根據(jù)《規(guī)劃》，“十四五”期間氫能將從國(guó)家層面整體謀劃重大示范工程，日前，國(guó)家能源局已組織開展了能源領(lǐng)域(氫能)首臺(tái)(套)重大技術(shù)裝備評(píng)定工作，在電解水制氫、燃料電池、加氫等裝備進(jìn)行了全面的攻關(guān)部署。在此基礎(chǔ)上，下一步還將統(tǒng)籌組織優(yōu)質(zhì)資源合力開展重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)，并委托相關(guān)科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行全過程評(píng)估把控，全力推進(jìn)我國(guó)氫能行業(yè)解決技術(shù)“卡脖子”問題。
因地制宜推進(jìn)氫能應(yīng)用示范。我國(guó)具有豐富的氫能應(yīng)用場(chǎng)景，在“三北”、西南等可再生能源資源豐富地區(qū)，適宜利用低價(jià)可再生能源開展綠氫制備和應(yīng)用;在華北、中部及南方等受電比例高、電網(wǎng)調(diào)峰壓力大的區(qū)域，適宜充分發(fā)揮氫能的調(diào)峰、儲(chǔ)能作用;在京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等地區(qū)，結(jié)合燃料電池汽車示范城市群建設(shè)，可重點(diǎn)推動(dòng)氫燃料電池車及氫能“制儲(chǔ)輸用”等示范應(yīng)用;在中東部及南方等經(jīng)濟(jì)承受能力相對(duì)較強(qiáng)區(qū)域，可以優(yōu)先探索燃料電池?zé)犭娐?lián)供在商業(yè)建筑和工業(yè)園區(qū)等應(yīng)用，促進(jìn)氫電熱等異質(zhì)能源互聯(lián)互通。在“十四五”期間，應(yīng)因地制宜分地區(qū)、分批次、分重點(diǎn)的推進(jìn)氫能典型場(chǎng)景應(yīng)用示范。
在此次《規(guī)劃》中，提出了“力爭(zhēng)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)取得突破，推動(dòng)氫能技術(shù)發(fā)展和示范應(yīng)用。”可以看出，一方面，要求氫能在多個(gè)領(lǐng)域全鏈條布局，另一方面也提醒我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)總體還處于起步初期，短期內(nèi)仍應(yīng)以示范應(yīng)用為主，穩(wěn)慎推進(jìn)。下一步，需要技術(shù)攻關(guān)與工程示范相互促進(jìn)、循環(huán)迭代，在《規(guī)劃》的指導(dǎo)下，政企結(jié)合，產(chǎn)學(xué)研互動(dòng)，整合各方優(yōu)勢(shì)和力量，共同推動(dòng)氫能的技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。
結(jié)語
雙碳已成勢(shì)，綠氫正當(dāng)時(shí)，“十四五”時(shí)期，“雙碳”目標(biāo)和《規(guī)劃》的出臺(tái)為氫能產(chǎn)業(yè)帶來重大契機(jī)，應(yīng)加快推進(jìn)氫能在能源、工業(yè)、交通等領(lǐng)域的示范應(yīng)用和技術(shù)創(chuàng)新，助推各行業(yè)降碳脫碳和轉(zhuǎn)型升級(jí)，同時(shí)也使綠氫經(jīng)濟(jì)能夠一攬風(fēng)光，借勢(shì)破局，真正構(gòu)建起一個(gè)蓬勃發(fā)展、清潔低碳的氫能產(chǎn)業(yè)。
來源：電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院
作者：
評(píng)論