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中新经纬5月7日电 题:系统推进氢能全产业链发展

作者 张建红 中国国际工程咨询有限公司高级工程师

宿宇 中国国际工程咨询有限公司工程师

氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一,对助力实现碳达峰、碳中和目标,深入推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重要意义。氢能被国际社会誉为21世纪最具发展潜力的清洁能源,全球氢能发展正步入快速产业化阶段。美国、日本等发达国家纷纷将氢能上升为国家战略,抢占产业发展先机和制高点。综观世界,有超过30个国家和地区已制定或正在制定氢能发展路线图。

中国是世界上最大的制氢国,年制氢产量约3300万吨,其中达到工业氢气质量标准的约1200万吨。近年来,中国相关部委和地方政府已出台近200个政策文件推动氢能在能源转型、科技创新、“双碳”行动等方面发挥更大作用,尤其是燃料电池汽车示范应用在北京、上海、广东、河南和河北5大城市群的开展,直接推动了氢能的产业化发展。不久前,国家发展改革委与国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,首次对中国氢能产业进行中长期规划,氢能产业迎来重大发展机遇。

总体而言,中国氢能产业呈现积极发展态势,已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺,在部分区域实现燃料电池汽车小规模示范应用。目前,中国氢能产业已初步形成“东、西、南、北、中”五大发展区域。全产业链规模以上工业企业超过300家,集中分布在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域。氢燃料电池汽车已成为各地政府布局汽车产业的又一“大招”。

但不可否认的是,在燃料电池汽车推广如火如荼的同时,中国氢能产业仍然处于发展初期,面临产业创新能力不强、技术装备水平不高、支撑产业发展的基础性制度滞后等诸多挑战;尤其是应用方面,加氢站相对稀少、建设较为滞后等问题进一步凸显。

中国氢能产业发展仍存瓶颈

氢能在制取、储运、应用三个环节上,仍然存在诸多障碍。

制取环节绿色度低。目前中国氢气产量中主要是化石能源制氢、工业副产氢等,用于生产化工产品。化石能源制氢碳排放量很高,平均制取每公斤氢气会排放10~30公斤二氧化碳。可再生能源电解制绿氢成本高、转换效率低,目前还处于起步阶段;蓝氢需要等待副产制氢设备、CCUS技术的普及;而灰氢由于纯度低,更多利用在工业领域。

储运环节容量小成本高。中国氢能产业发展亟待攻克大容量、低成本的储运技术。目前最成熟的仍然是高压气态储运,也就是冬奥会火炬应用的方式;但其缺点非常明显,储氢密度较低,运输半径短,危险性较高。低温液氢储运,能量密度大、体积密度大、加注时间短;但液化过程能耗高,对储氢容器的绝热要求高,技术难度大,一次性投资成本高。而有机液态储运和固态储运,更多在于储运材料的突破,这也将经历较长时期的验证过程。中国氢能示范应用将主要围绕工业副产氢和可再生能源制氢项目附近小于200公里布局,氢能储运以高压气态方式为主。

应用场景有待拓宽。氢能燃料电池产业是电池产业中具有战略性、前瞻性的一项绿色储能技术,代表着未来新能源的发展方向。中国作为全球最大的重卡市场,是最有可能支撑氢能重卡发展的国家之一。数据显示,2020年国内重型卡车产量298万辆,全球占比达68.3%。目前,燃料电池系统性能已基本满足商业化需求,但大规模商业化应用依然受经济性及实用性制约。当前新能源车还是以纯电和混动为主,氢能车的空间并不大。2021年,全球主要国家氢能车销量虽然比2020年大幅增长68%,但实际数量只有16300多台。主要是因为氢能车产业化仍然偏弱,市场上还没有典型爆款,难以改变人们对于新能源车等于电动车的固化观念。尤其是根据到2025年,五地燃料电池汽车示范推广规模超过3万辆的目标规划来看,加氢站作为氢能产业重要的基础设施,建设仍较滞后,严重制约氢能产业化发展。

打造完整氢能产业链的相关建议

打造完整的氢能产业链,才能催生中国氢能经济的规模发展,推动氢能产业行稳致远。

一是系统推进氢能全产业链的发展。要统筹规划,充分利用现有资源和条件,构建完整的氢能制取—储运—加注—应用产业链。打造全产业链发展模式,才能使性能稳定,成本大幅度降低。值得注意的是,从国际经验来看,氢能产业初期基本上都是走基础设施优先的道路。因此,当前加氢站等基础设施建设先行,是中国氢燃料电池汽车推广普及的关键所在。为防止一哄而上造车或建设加氢站,应统筹规划氢燃料电池车发展和加氢站布局,“以需定站,以站定车”,以加氢站建设引导氢燃料电池车的消费。

二是加快氢能技术攻关力度。氢能产业技术含量较高,要尽快构建氢能技术研发体系,特别是要突破一批关键性技术瓶颈,包括电解水制绿氢生产中的质子交换膜水电解(PEM)、固体氧化物水电解(SOE)、碱性阴离子交换膜电解(AEM)、催化剂、低能耗氢气液化技术、绝热储氢容器、新型有机储氢介质、高吸附性能固体储氢材料、氢气管道、燃料电池技术、电堆技术、安全检测技术等,形成覆盖全产业链的标准体系和基础性制度。如,在加氢站建设方面,应尽快修订加氢站建设国家标准,出台运营管理办法,加快立法立规,从法律制度上明确氢气的能源属性,在按危险化学品管理的基础上,更好地以能源形式予以管理,明确加氢站的管理职能和监管机构、管理办法。

三是开发各种应用场景。氢能拓展到冶金、化工、交通、电力等领域,才能充分发挥氢能在能源绿色低碳转型和高排放、高污染行业绿色发展中的重要支撑作用,其所带来的氢气需求是一个非常广阔的市场。探索在氢能应用规模较大的地区设立制氢基地,将产品生产靠近市场,经济上更合理。储能是氢能的又一大应用场景。可再生能源制氢可以调节电网负荷和储能,减少弃水、弃风、弃光。目前,中国能源行业积极投资可再生能源制氢,例如四川水电制氢、新疆光伏制氢、内蒙古风电制氢等,为规模化生产清洁低碳氢能奠定了良好产业基础。应逐步提高加氢“绿色度”,减少氢能碳足迹。

四是加强全链条安全风险防控体系建设。安全是氢能产业发展的生命线。虽然“氢能是未来国家能源体系的重要组成部分”赋予了氢气的能源属性,但并未否认其危险化学品的本质。建议可适当简化加氢站建设审批流程,但运营过程仍按照危险化学品进行管理。建立以应急平台为核心的氢能安全生产应急管理体系和氢能全产业链安全监控平台,完善氢能产品标准、检测、认证体系。

五是加大氢能知识的科普宣传。由于氢气作为能源使用时间尚短,关于氢安全的宣传仍不到位,社会对氢的使用安全性尚未建立信任。有必要加大氢能知识的科普宣传,更加积极地宣传未来氢社会的蓝图和价值,营造良好的安全用氢氛围,加快氢能进入居民能源消费终端,发挥氢能对碳达峰、碳中和目标的支撑作用。(中新经纬APP)

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责任编辑:王蕾

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