觀察丨雙碳目標下氫能不止于替代化石能源
來源：中國電力新聞網(wǎng) 時間：2021-12-17 12:41
“雙碳”目標下氫能不止于替代化石能源
保證“綠色”是前提 頂層設(shè)計是關(guān)鍵
中國電力新聞網(wǎng) 記者 謝文川
近年來，“氫能”愈發(fā)成為行業(yè)熱詞。
來自中國氫能聯(lián)盟的數(shù)據(jù)顯示，2020年我國氫氣產(chǎn)量超過2500萬噸，據(jù)測算，至2060年實現(xiàn)碳中和時，我國氫氣的年需求量將增至1.3億噸左右，在終端能源消費中占比約為20%。
氫能被認為是極具發(fā)展前景的二次能源，具有清潔低碳、高熱值、高轉(zhuǎn)化率等優(yōu)勢。記者獲悉，為指導(dǎo)氫能健康發(fā)展，國家級氫能戰(zhàn)略規(guī)劃有望于近期對外發(fā)布。清華大學(xué)副秘書長、北京清華工業(yè)開發(fā)研究院院長金勤獻表示，氫能對中國提高能源體系安全、實現(xiàn)碳中和具有極高戰(zhàn)略價值。在工業(yè)領(lǐng)域，氫能將在原料和熱源替代方面扮演主要角色；在能源領(lǐng)域，氫能可在分布式電力系統(tǒng)、儲能等方面發(fā)揮重要作用。明確發(fā)展路徑、清晰發(fā)展目標，我國氫能發(fā)展迫切需要頂層指導(dǎo)性政策統(tǒng)籌全局。
起于交通落腳低碳
氫能在我國是從交通行業(yè)發(fā)展起步的。2001年，我國開始布局加氫和車用燃料電池領(lǐng)域。自2009年起，我國燃料電池車和電動車一起享受財政補貼，2014年，我國單獨出臺了對加氫站的補貼。自2018年起，燃料電池車和新能源車的補貼力度出現(xiàn)差異，在下調(diào)其他新能源車型補貼時，我國對氫燃料電池汽車仍保持原有補貼支持。
電力規(guī)劃設(shè)計總院黨委常委、副院長姜士宏表示，降低對傳統(tǒng)化石能源的依賴、提高可再生能源開發(fā)利用比例、在難以減碳的領(lǐng)域進行深度脫（低）碳是中國與世界其他國家對發(fā)展氫能的一致目標，但是國情和發(fā)展方式?jīng)Q定了我國和其他國家氫能發(fā)展具有差異性。
記者梳理發(fā)現(xiàn)，2016年4月，國家發(fā)展改革委、國家能源局等聯(lián)合發(fā)布《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016~2030年）》，提出能源技術(shù)革命重點創(chuàng)新行動路線圖，部署了15項具體任務(wù)，其中氫能產(chǎn)業(yè)被納入國家能源戰(zhàn)略。次年，國家能源局批準多項棄風(fēng)棄光制氫儲能項目。2018年1月，國家科技部將“可再生能源與氫能技術(shù)”列入重點專項，積極加以支持研究。
2019年，氫能被首次寫入《政府工作報告》，明確“推動充電、加氫等設(shè)施建設(shè)”。同年3月，財政部等四部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于進一步完善新能源汽車推廣應(yīng)用財政補貼政策的通知》，指出地方應(yīng)完善政策，過渡期后不再對新能源汽車（新能源公交車和燃料電池汽車除外）給予購置補貼，轉(zhuǎn)為用于支持充電（加氫）基礎(chǔ)設(shè)施“短板”建設(shè)和配套運營服務(wù)等方面。
《2020年能源工作指導(dǎo)意見》在能源革命試點深入推進章節(jié)中提到：穩(wěn)妥有序推進能源關(guān)鍵技術(shù)裝備攻關(guān)，推動儲能、氫能技術(shù)進步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在推動新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展章節(jié)明確，制定實施氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，組織開展關(guān)鍵技術(shù)裝備攻關(guān)，積極推動應(yīng)用示范。
2020年3月，國家發(fā)展改革委、司法部印發(fā)《關(guān)于加快建立綠色生產(chǎn)和消費法規(guī)政策體系的意見》，提出2021年完成研究制定氫能、海洋能等新能源發(fā)展的標準規(guī)范和支持政策。同年4月，國家能源局發(fā)布《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》。在征求意見稿中，氫能被列為能源范疇。這是我國第一次從法律上確認氫能屬于能源。
《2021年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃草案》提到科學(xué)有序推進水電發(fā)展，積極有效推進風(fēng)電、光伏發(fā)電、垃圾發(fā)電及氫能等能源發(fā)展。同年2月印發(fā)的《國務(wù)院關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導(dǎo)意見》中提出“因地制宜發(fā)展水能、地?zé)崮?、海洋能、氫能、生物質(zhì)能、光熱發(fā)電”。
《“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》提出，氫能與儲能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，組織實施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)。
“可以看到，多項政策支持下，當(dāng)前我國氫能產(chǎn)業(yè)正在快速發(fā)展?！苯亢瓯硎?。
“過熱”傾向亟須政策引領(lǐng)
為搶占氫能市場先機，近年來，各地方陸續(xù)出臺氫能規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)支持政策。截至目前，全國已有20余省或直轄市發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)政策。其中，北京市充分利用研發(fā)實力突出、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)完備、氫能供給多元、應(yīng)用場景豐富等優(yōu)勢，在全國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮帶頭示范作用。在珠三角、長三角、京津冀魯?shù)冉?jīng)濟發(fā)達地區(qū)，隨著相關(guān)省市（縣）加大對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策支持及財政補貼力度，氫能產(chǎn)業(yè)得以快速發(fā)展應(yīng)用。
具體到規(guī)劃層面，今年多省發(fā)布了“十四五”氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。據(jù)不完全統(tǒng)計，北京、山東、河北、河南等省份相繼出臺“十四五”氫能發(fā)展規(guī)劃或扶持政策，并從產(chǎn)業(yè)規(guī)模、企業(yè)數(shù)量、燃料電池汽車、加氫站等方面明確階段目標。
11月30日，四川省和重慶市同時在成都、九龍坡區(qū)、內(nèi)江三地舉行“成渝氫走廊”啟動儀式。據(jù)悉，“成渝氫走廊”總體規(guī)劃了兩條城際線路和1條直達干線。此外，兩地還規(guī)劃于2025年前投入約1000輛氫燃料物流車，并配套建設(shè)加氫站。
更早前，浙江省在其發(fā)布的《加快培育氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施方案》中，也明確規(guī)劃了兩條“氫走廊”路線，該方案顯示，到2025年，浙江將計劃在公交、港口、城際物流等領(lǐng)域推廣應(yīng)用氫燃料電池汽車接近5000輛，規(guī)劃建設(shè)加氫站接近50座。
“地方層面支持氫能發(fā)展，一方面為了助力綠色低碳轉(zhuǎn)型，另一方面也可吸引氫能產(chǎn)業(yè)鏈聚集落戶，促進當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展?！苯亢瓯硎?，北京早在2008年奧運會期間，就投放了20余輛燃料電池汽車，并建設(shè)了一座日加氫20千克的加氫站。經(jīng)過十余年的產(chǎn)業(yè)培育和發(fā)展，北京市力爭成為有國際影響力的氫燃料電池汽車科技創(chuàng)新中心、關(guān)鍵零部件制造中心和高端應(yīng)用示范推廣中心。
雖然各地氫能發(fā)展火熱，但姜士宏也指出，我國尚缺乏國家層面的氫能頂層設(shè)計，氫能發(fā)展路徑、發(fā)展目標尚不清晰，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在一定程度的“過熱”現(xiàn)象。地方政府為搶占氫能市場先機，出臺氫能規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)支持政策，存在政策同質(zhì)化、碎片化問題，易導(dǎo)致各地氫能產(chǎn)業(yè)無序競爭和產(chǎn)能過剩等情形。當(dāng)前我國氫能發(fā)展正處于產(chǎn)業(yè)培育的關(guān)鍵時期，氫能發(fā)展迫切需要頂層指導(dǎo)性政策統(tǒng)籌全局。
氫能發(fā)展難破成本制約
路徑問題是一個行業(yè)發(fā)展要面對的首要問題，具體到氫能而言，優(yōu)秀的路徑擺在面前，制約其發(fā)展的是成本。
為了表述方便，業(yè)界經(jīng)常以顏色對氫源進行區(qū)分，一般分為灰氫、藍氫、綠氫。其中，由化石能源、工業(yè)副產(chǎn)品等制取的氫氣，因制氫過程會有二氧化碳等溫室氣體排放而被稱為灰氫。由化石能源制取的氫氣，利用碳捕獲與封存技術(shù)（CCS），將制氫過程中排放的溫室氣體進行捕獲封存的稱為藍氫。由核能、可再生能源通過電解水等手段制取的氫氣則為綠氫。
清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院教授毛宗強表示，要在2060年前達到碳中和，我國需要有計劃地精準減少煤炭消費，使用綠氫、綠電替代是必然選擇。從環(huán)境和生態(tài)的角度來看，利用可再生能源進行電解水制氫是最佳的技術(shù)途徑。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)零碳排放，獲得真正潔凈的綠氫，還能夠?qū)㈤g歇、不穩(wěn)定的可再生能源轉(zhuǎn)化儲存為化學(xué)能，促進新能源電力消納。
然而，過高的生產(chǎn)成本是清潔綠氫難以大規(guī)模發(fā)展的主要因素之一。當(dāng)前，灰氫、藍氫依然是我國最主要的氫源。根據(jù)中國煤炭工業(yè)協(xié)會公開數(shù)據(jù)，2020年在我國超2500萬噸氫氣產(chǎn)量中，煤制氫占62%、天然氣制氫占19%，工業(yè)副產(chǎn)氣制氫占18%，電解水制氫占1%左右。
武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國家重點實驗室國家特聘教授程一兵表示，電價是決定氫能成本的關(guān)鍵因素。從我國各地工商業(yè)用電價格來看，平均電價約0.66元/千瓦時，國內(nèi)現(xiàn)在綠氫生產(chǎn)成本約為20元/公斤，其中70%以上是電力成本。毛宗強表示，隨著我國新能源的逐步發(fā)展，綠氫的生產(chǎn)成本會逐年下降。
2021年4月，中國氫能聯(lián)盟發(fā)布《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書2020》中所示，可再生能源制氫成本有望在2030年實現(xiàn)平價。
毛宗強建議，為推動氫能發(fā)展，現(xiàn)階段可采取“分步走”的方式，即藍氫先行、綠氫逐步跟上。同時，還應(yīng)關(guān)注氫基化合物的發(fā)展，實現(xiàn)利用綠氫和空氣中的氮氣生產(chǎn)綠色合成氨，綠氫和捕捉的二氧化碳生產(chǎn)綠色甲醇或綠色合成天然氣等。
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