氫能是一種來(lái)源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源,對(duì)于構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系,其開(kāi)發(fā)利用具有重要意義。國(guó)家能源局科技司有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,目前,我國(guó)已初步掌握氫能制備、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加注等主要技術(shù)和生產(chǎn)工藝;制備方面,2022年我國(guó)氫氣年產(chǎn)量超3500萬(wàn)噸,是世界最大制氫國(guó)。但總體看,氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期,發(fā)展路徑還需進(jìn)一步探索。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委、國(guó)家能源局等六部門聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南(2023版)》(以下簡(jiǎn)稱《指南》),系統(tǒng)構(gòu)建氫能制儲(chǔ)輸用全產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)體系。首個(gè)國(guó)家層面氫能全產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南將如何帶動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展?
氫能示范應(yīng)用在交通領(lǐng)域有序推進(jìn),在工業(yè)、建筑、儲(chǔ)能等領(lǐng)域積極拓展
氫能將如何走進(jìn)生產(chǎn)生活?一起前往北京大興國(guó)際氫能示范區(qū)一探究竟:展示廳里,加氫站模型、氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、氫能自行車、氫能摩托車、氫能叉車……高科技產(chǎn)品琳瑯滿目。北京大興區(qū)氫能工作專班副主任孫靜介紹,示范區(qū)初步構(gòu)建涵蓋制儲(chǔ)輸用各環(huán)節(jié)的氫能產(chǎn)業(yè)鏈,在交通、建筑和制儲(chǔ)能三大領(lǐng)域開(kāi)發(fā)應(yīng)用場(chǎng)景。
國(guó)家能源局科技司有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,目前,氫能示范應(yīng)用在交通領(lǐng)域有序推進(jìn),在工業(yè)、建筑、儲(chǔ)能等領(lǐng)域積極拓展。行業(yè)報(bào)告顯示:2022年,中國(guó)氫燃料電池汽車銷售量新增3367輛,保有量達(dá)12682輛,同比增長(zhǎng)約36%;建成加氫站358座,同比增長(zhǎng)超40%?!笆奈濉币詠?lái),我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,相關(guān)政策體系隨之建立健全?!吨泄仓醒雵?guó)務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》明確統(tǒng)籌推進(jìn)氫能“制儲(chǔ)輸用”全鏈條發(fā)展;《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》對(duì)氫能技術(shù)創(chuàng)新、示范應(yīng)用等進(jìn)行部署;《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021—2035年)》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》)對(duì)當(dāng)前和未來(lái)一段時(shí)間氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出了系統(tǒng)部署。全國(guó)氫能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書長(zhǎng)鮑威說(shuō):“我國(guó)目前發(fā)布的氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)超過(guò)100項(xiàng),行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等也在快速推進(jìn)。”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,《指南》對(duì)于發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、引領(lǐng)性作用,促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。
提高產(chǎn)品技術(shù)門檻,降低產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)銜接成本,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展《指南》如何發(fā)揮對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)范和引領(lǐng)作用?國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委相關(guān)負(fù)責(zé)人認(rèn)為,這體現(xiàn)在三大協(xié)同作用:注重產(chǎn)業(yè)鏈上下游標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)同?!吨改稀分攸c(diǎn)面向低碳?xì)渖a(chǎn)、高效氫儲(chǔ)運(yùn)、可靠氫加注、多元化氫能應(yīng)用,系統(tǒng)構(gòu)建了氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系框架,涵蓋了111項(xiàng)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),28項(xiàng)正在制定和19項(xiàng)計(jì)劃制定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
注重創(chuàng)新技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)同。《指南》重點(diǎn)關(guān)注氫能制儲(chǔ)輸用各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵核心技術(shù)、產(chǎn)品,協(xié)同推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)研制、產(chǎn)業(yè)發(fā)展,以標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化。充分調(diào)動(dòng)產(chǎn)學(xué)研用各方的積極性,加快制定一批氫安全、輸氫管道、加氫站設(shè)備、燃料電池系統(tǒng)及其零部件、燃料電池汽車等方面的標(biāo)準(zhǔn)。注重國(guó)內(nèi)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)同。在開(kāi)展國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)研制的同時(shí),《指南》強(qiáng)調(diào)積極提升氫能國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化水平,提高企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、高等院校的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化能力,鼓勵(lì)參與氫能國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作,將我國(guó)氫能領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。“《指南》的發(fā)布,有助于提高氫能產(chǎn)品技術(shù)門檻,降低產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的銜接成本,從而促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展?!甭』鶜淠芸偛民R軍認(rèn)為,產(chǎn)業(yè)化初期,一些環(huán)節(jié)技術(shù)和產(chǎn)品還不成熟,各類示范和應(yīng)用項(xiàng)目開(kāi)始啟動(dòng),標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一將增強(qiáng)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展和規(guī)?;a(chǎn)的動(dòng)力。
氫能開(kāi)發(fā)利用不斷提速,標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程與科技創(chuàng)新協(xié)同發(fā)展
近年來(lái),氫能開(kāi)發(fā)利用不斷提速。今年,在內(nèi)蒙古鄂爾多斯,全球最大綠氫耦合煤化工項(xiàng)目開(kāi)工,可實(shí)現(xiàn)年制綠氫3萬(wàn)噸、綠氧24萬(wàn)噸;在新疆庫(kù)車,我國(guó)規(guī)模最大的光伏發(fā)電直接制綠氫項(xiàng)目全面建成投產(chǎn),每年可生產(chǎn)2萬(wàn)噸綠氫,將全部就近供應(yīng)煉化企業(yè)……馬軍認(rèn)為,標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程與科技創(chuàng)新協(xié)同發(fā)展,對(duì)于新技術(shù)推廣和項(xiàng)目技術(shù)路線的選擇,更具引領(lǐng)和指導(dǎo)作用。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)總體尚處于示范應(yīng)用和商業(yè)模式探索階段,為促進(jìn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,還要深度參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作,逐步提高我國(guó)氫能國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化影響力。根據(jù)《指南》相關(guān)要求,鮑威表示:“一方面,我們將對(duì)標(biāo)國(guó)際先進(jìn)水平,引進(jìn)轉(zhuǎn)化先進(jìn)適用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),帶動(dòng)國(guó)內(nèi)氫能領(lǐng)域技術(shù)提升;另一方面,主動(dòng)提出國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)提案,積極牽頭或參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)起草,培養(yǎng)一批懂標(biāo)準(zhǔn)懂技術(shù)專業(yè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化人才,及時(shí)將我國(guó)先進(jìn)技術(shù)和示范應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)?!痹谏a(chǎn)方面,國(guó)家能源局科技司有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,我國(guó)氫氣產(chǎn)量目前主要以化石能源制氫為主,綠氫制備還面臨生產(chǎn)成本偏高、專用基礎(chǔ)設(shè)施不足、能量損失較大等問(wèn)題,與大規(guī)模商業(yè)化推廣還有距離;氫能產(chǎn)業(yè)鏈配套設(shè)施尚不成熟,應(yīng)用成本較高?!兑?guī)劃》提出,結(jié)合資源稟賦特點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)布局,因地制宜選擇制氫技術(shù)路線:在焦化、氯堿、丙烷脫氫等行業(yè)集聚地區(qū),優(yōu)先利用工業(yè)副產(chǎn)氫,鼓勵(lì)就近消納;在風(fēng)光水電資源豐富地區(qū),開(kāi)展可再生能源制氫示范,逐步擴(kuò)大示范規(guī)模,探索季節(jié)性儲(chǔ)能和電網(wǎng)調(diào)峰……根據(jù)《規(guī)劃》,到2025年,可再生能源制氫量達(dá)到10萬(wàn)噸至20萬(wàn)噸每年,成為新增氫能消費(fèi)的重要組成部分。國(guó)家能源局科技司有關(guān)負(fù)責(zé)人表示,下一步,要強(qiáng)化規(guī)劃引導(dǎo)作用,推動(dòng)地方結(jié)合自身基礎(chǔ)條件理性布局氫能產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)健康有序和集聚發(fā)展;圍繞氫能商業(yè)模式、價(jià)格機(jī)制、市場(chǎng)機(jī)制等全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)發(fā)展和解決方案等,開(kāi)展課題研究和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研。
我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)及政策建議
氫能是一種來(lái)源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源,對(duì)減少二氧化碳等溫室氣體排放、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有重要意義。目前,我國(guó)已初步掌握了氫能制備、儲(chǔ)運(yùn)、加氫、燃料電池和系統(tǒng)集成等主要技術(shù)和生產(chǎn)工藝,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。然而,也應(yīng)看到,我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期,與國(guó)際領(lǐng)先水平相比,在一些領(lǐng)域仍存在產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力不強(qiáng)、技術(shù)裝備水平不高等問(wèn)題,產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑尚需進(jìn)一步探索。在全球氫能產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中,我們要抓住機(jī)遇,搶占國(guó)際前沿陣地,推進(jìn)氫能與燃料電池技術(shù)全面成熟,促進(jìn)氫能在交通、工業(yè)等重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域大規(guī)模市場(chǎng)滲透。
一、我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
(一)我國(guó)已基本構(gòu)建較為完善的氫能產(chǎn)業(yè)鏈
目前我國(guó)已基本構(gòu)建了較為完善的制氫、儲(chǔ)運(yùn)、加注和應(yīng)用的氫能產(chǎn)業(yè)鏈。在制氫環(huán)節(jié),目前我國(guó)已成為世界上最大的制氫國(guó)。2022年,氫氣年產(chǎn)量超3500萬(wàn)噸,已規(guī)劃建設(shè)超300個(gè)可再生能源制氫項(xiàng)目,72個(gè)在建、建成的項(xiàng)目總產(chǎn)能超20萬(wàn)噸/年,在氫能供給上具有巨大潛力。此外,電解水制氫成本穩(wěn)中有降,在內(nèi)蒙古鄂爾多斯等地,隨著光伏、風(fēng)電度電成本的下降,電解水制氫的經(jīng)濟(jì)性大幅提升。在儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié),目前我國(guó)氫氣的儲(chǔ)運(yùn)主要以20兆帕高壓長(zhǎng)管拖車高壓氣態(tài)運(yùn)輸方式為主,同時(shí)開(kāi)展純氫管道輸氫和天然氣管道摻氫的運(yùn)輸方式。在加注環(huán)節(jié),全國(guó)已建成加氫站數(shù)量超過(guò)350座,約占全球總數(shù)的40%,位居世界第一,35兆帕智能快速加氫機(jī)和70兆帕一體式移動(dòng)加氫站技術(shù)獲得突破。在應(yīng)用領(lǐng)域,我國(guó)氫能以交通領(lǐng)域?yàn)橥黄瓶诳焖侔l(fā)展,其他領(lǐng)域不斷取得突破,部分國(guó)產(chǎn)化裝備競(jìng)爭(zhēng)力提升明顯。交通方面,氫燃料電池汽車保有量超萬(wàn)輛,已成為全球最大的氫燃料電池商用車生產(chǎn)和應(yīng)用市場(chǎng)。工業(yè)方面,氫基化工規(guī)?;圏c(diǎn)落地,氫冶金技術(shù)示范項(xiàng)目開(kāi)啟。能源方面,發(fā)電與熱電聯(lián)產(chǎn)完成重點(diǎn)技術(shù)試點(diǎn)示范。建筑方面,全國(guó)首個(gè)氫能進(jìn)萬(wàn)家智慧能源示范社區(qū)項(xiàng)目在佛山落地,后期將試點(diǎn)光伏發(fā)電耦合電解水制氫裝備,并接入局域氫氣管網(wǎng)。
(二)三大氫能區(qū)域規(guī)?;a(chǎn)業(yè)集群逐步形成
氫能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)集群化發(fā)展態(tài)勢(shì),京津冀、長(zhǎng)三角和粵港澳大灣區(qū)匯集全產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)超過(guò)300家,蘇州、佛山、武漢、成都等地匯集多家氫能企業(yè)及研發(fā)機(jī)構(gòu),形成了領(lǐng)先的氫能產(chǎn)業(yè)集群。一是依托區(qū)域產(chǎn)業(yè)特色優(yōu)勢(shì),聚焦制氫、儲(chǔ)運(yùn)、加氫、氫燃料電池及配件、終端應(yīng)用等諸多環(huán)節(jié),形成了覆蓋技術(shù)研發(fā)、裝備制造等全產(chǎn)業(yè)鏈體系。二是推動(dòng)氫燃料電池汽車示范應(yīng)用,逐漸從以燃料電池為主的交通領(lǐng)域向能源、工業(yè)、建筑等多領(lǐng)域拓展。三是依托“氫進(jìn)萬(wàn)家”和“冬奧會(huì)”等重大工程項(xiàng)目,推動(dòng)了氫能多場(chǎng)景應(yīng)用和推廣。
(三)多主體協(xié)同創(chuàng)新
我國(guó)已逐漸形成多主體、集成創(chuàng)新發(fā)展的氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)。一是氫能市場(chǎng)投融資熱度不斷提高,氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)注冊(cè)的數(shù)量創(chuàng)近十年的新高。據(jù)統(tǒng)計(jì),截至去年底,我國(guó)已經(jīng)有氫能相關(guān)企業(yè)超過(guò)2000家,涉氫上市公司150多家。二是產(chǎn)業(yè)布局全面覆蓋氫能關(guān)鍵技術(shù)、核心部件、先進(jìn)工藝、基礎(chǔ)材料,推動(dòng)氫能市場(chǎng)化規(guī)?;l(fā)展。三是各地紛紛出臺(tái)文件,加快培育一批擁有氫能源產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)、核心裝備和創(chuàng)新能力的企業(yè),并且開(kāi)始布局關(guān)鍵材料和核心部件以及制氫、儲(chǔ)運(yùn)、加氫站、燃料電池汽車、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)等重點(diǎn)項(xiàng)目。
(四)關(guān)鍵領(lǐng)域核心技術(shù)取得突破
電解水制氫和氫燃料電池兩大關(guān)鍵技術(shù)取得重要突破,部分性能參數(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,成本大幅降低,成功打破了國(guó)外企業(yè)壟斷格局。一方面,我國(guó)電解水制氫技術(shù)路線已經(jīng)逐步成熟,其中,堿性電解水技術(shù)設(shè)備基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,已能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模制氫應(yīng)用,國(guó)內(nèi)已實(shí)現(xiàn)兆瓦級(jí)制氫應(yīng)用。質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)取得快速突破,催化劑和膜電極成本顯著降低。另一方面,目前我國(guó)已初步掌握催化劑、質(zhì)子交換膜、碳紙、膜電極組件、雙極板等關(guān)鍵材料的制備技術(shù)和工藝,全面掌握氫燃料電池電堆設(shè)計(jì)與制造技術(shù),基本建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)。
二、面臨的挑戰(zhàn)
(一)氫能產(chǎn)業(yè)鏈整體成本偏高,尚未突破規(guī)?;当倦y點(diǎn)
首先,我國(guó)可再生能源制氫和大規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)還處于起步階段,氫氣主要以長(zhǎng)管拖車等公路運(yùn)輸方式為主,運(yùn)輸成本高且效率低,多種零部件和材料尚未實(shí)現(xiàn)完全自主可控,致使氫氣制備和儲(chǔ)運(yùn)成本較高。其次,氫氣產(chǎn)、用空間分布不匹配,我國(guó)光伏、光熱、風(fēng)電等可再生能源集中在西北、東北等地區(qū),而高耗能、高碳排放且難以脫碳的鋼鐵、煤化工、水泥等工業(yè)以及氫燃料電池汽車等交通工具,大多集中在東中部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),與可再生能源制氫空間分布上存在不均衡。長(zhǎng)距離輸送能源效率低、能耗損失大,在清潔能源逐漸占主導(dǎo)地位的情況下,靠特高壓和輸氣管道來(lái)輸電輸氣,工程浩大,且時(shí)間緊張,容量不夠。第三,加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施配套不足,建設(shè)資金投入大,建設(shè)成本偏高。
(二)綠氫大規(guī)模制備技術(shù)有待進(jìn)一步突破
綠氫作為最理想能源,是未來(lái)氫能發(fā)展的主要方向。一直以來(lái),技術(shù)和成本制約著我國(guó)氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展,目前綠氫仍面臨生產(chǎn)成本高、缺少專用基礎(chǔ)設(shè)施、制取過(guò)程中能量損失嚴(yán)重等難題,尤其是未來(lái)大規(guī)模的氫氣用量使其對(duì)氫能價(jià)格更為敏感。目前,綠氫制備主要依靠堿性電解水和質(zhì)子交換膜電解水技術(shù),其中質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)因其具有更廣泛的負(fù)載范圍和更短的響應(yīng)啟動(dòng)時(shí)間,具有環(huán)境友好性且運(yùn)維簡(jiǎn)單,更有利于與風(fēng)電、光伏等波動(dòng)性間歇性發(fā)電相耦合,國(guó)外發(fā)展較為成熟,已開(kāi)始商業(yè)應(yīng)用,但我國(guó)尚處于研發(fā)走向工業(yè)化的前期階段。
(三)高壓氫氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)與國(guó)外存在較大差距
目前我國(guó)氫能儲(chǔ)運(yùn)長(zhǎng)管拖車仍以20兆帕的Ⅰ、Ⅱ型瓶為主,單車運(yùn)輸氫氣量260~460千克,儲(chǔ)運(yùn)成本高、效率較低。國(guó)外則采用45兆帕纖維全纏繞高壓氫瓶長(zhǎng)管拖車運(yùn)氫,單車運(yùn)氫可提至700千克。從儲(chǔ)氫密度、輕量化等角度出發(fā),輕質(zhì)Ⅲ/Ⅳ型瓶高壓儲(chǔ)運(yùn)的優(yōu)勢(shì)更為明顯,我國(guó)這一技術(shù)與國(guó)外相比,存在較大差距。日本、韓國(guó)、法國(guó)與挪威等國(guó)的Ⅳ型儲(chǔ)氫瓶均已量產(chǎn)。Ⅳ型瓶中碳纖維復(fù)合材料成本占比較高,當(dāng)前罐體材料已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,但高性能碳纖維材料、碳纖維纏繞工藝設(shè)備和高壓瓶口閥仍依賴進(jìn)口。國(guó)際上已經(jīng)推出50兆帕的氫氣長(zhǎng)管拖車,每次可運(yùn)氫氣1000~1500千克。
(四)地方層面存在產(chǎn)業(yè)同質(zhì)化苗頭
各地培育氫能產(chǎn)業(yè)鏈的積極性愈發(fā)高漲,但產(chǎn)業(yè)發(fā)展同質(zhì)化苗頭有所顯現(xiàn)。燃料電池汽車示范應(yīng)用政策發(fā)布以來(lái),部分地方為搶占先機(jī),紛紛啟動(dòng)氫能規(guī)劃,設(shè)立氫能園區(qū),各企業(yè)也在尋求項(xiàng)目落地。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前全國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)投資超過(guò)千億元,各地已落地氫能產(chǎn)業(yè)園超過(guò)70個(gè),短時(shí)間內(nèi)面臨產(chǎn)能過(guò)剩風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),各地氫能產(chǎn)業(yè)普遍存在重應(yīng)用、輕研發(fā),重短期效果、輕長(zhǎng)期投入,急于求成等問(wèn)題。加之對(duì)攻克關(guān)鍵材料和核心技術(shù)缺乏協(xié)同,國(guó)企民企未形成統(tǒng)一合力,一定程度上出現(xiàn)了“重復(fù)造輪子”,僅關(guān)注氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用,未有效發(fā)掘氫能清潔低碳屬性和多元應(yīng)用的潛力。
三、政策建議
(一)加大關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān),助力氫能產(chǎn)業(yè)補(bǔ)鏈強(qiáng)鏈
持續(xù)推進(jìn)綠色低碳?xì)淠苤迫 ?chǔ)存、運(yùn)輸和應(yīng)用等各環(huán)節(jié)關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)。在氫能制取環(huán)節(jié),重點(diǎn)突破質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)。在氫能儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié),加快高壓氣態(tài)、低溫液態(tài)核心技術(shù)攻關(guān),推動(dòng)純氫管道和天然氣管道摻氫輸送技術(shù)攻關(guān)和示范,將氫氣由中西部風(fēng)光可再生資源豐富地區(qū)低成本輸送至東部發(fā)達(dá)地區(qū),提高氫能供應(yīng)能力,降低用氫成本。加快推進(jìn)質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)創(chuàng)新,開(kāi)發(fā)關(guān)鍵材料,推進(jìn)核心零部件以及關(guān)鍵裝備研發(fā)制造,加快國(guó)產(chǎn)自主化裝備推廣應(yīng)用。(二)優(yōu)化氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間布局,鼓勵(lì)各地開(kāi)展試點(diǎn)示范在供應(yīng)潛力大、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)、市場(chǎng)空間足、商業(yè)化實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)多的地區(qū)穩(wěn)步開(kāi)展試點(diǎn)示范。支持試點(diǎn)示范地區(qū)發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì),改革創(chuàng)新,探索氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的多種路徑,在完善氫能政策體系、提升關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新能力等方面先行先試,形成可復(fù)制可推廣的經(jīng)驗(yàn)。依托長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)、京津冀集群化優(yōu)勢(shì),通過(guò)“點(diǎn)線面”結(jié)合方式,建立全產(chǎn)業(yè)鏈多主體發(fā)展模式。(三)以市場(chǎng)應(yīng)用為牽引,推動(dòng)氫能多元化發(fā)展堅(jiān)持以市場(chǎng)應(yīng)用為牽引,通過(guò)強(qiáng)化財(cái)政金融支持、推動(dòng)各地創(chuàng)新發(fā)展模式,積極推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。點(diǎn)線結(jié)合、以點(diǎn)帶面,引導(dǎo)各地有序推進(jìn)氫能在交通領(lǐng)域的示范應(yīng)用,因地制宜拓展氫能在儲(chǔ)能、分布式發(fā)電、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景,推動(dòng)規(guī)模化發(fā)展,加快探索形成有效的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的商業(yè)化路徑。
在能源轉(zhuǎn)型和碳減排雙輪驅(qū)動(dòng)下,綠氫成為了全球范圍內(nèi)的熱點(diǎn),也逐漸成為氫能規(guī)模化、多元化高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵支撐點(diǎn)。
近日,在由中國(guó)氫能聯(lián)盟指導(dǎo)舉辦的2023中歐海上新能源發(fā)展合作論壇氫能分論壇上,中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所衣寶廉院士等多位氫能行業(yè)專家和企業(yè)家代表圍繞氫能發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)進(jìn)展、模式創(chuàng)新、應(yīng)用示范以及發(fā)展趨勢(shì)等進(jìn)行了交流和分享,一致認(rèn)為發(fā)展綠氫已成為行業(yè)共識(shí),綠氫技術(shù)進(jìn)步、成本降低以及“綠氫+”應(yīng)用的持續(xù)探索,將為氫能產(chǎn)業(yè)的壯大提供有力支撐,同時(shí)也為解決全球能源危機(jī)、應(yīng)對(duì)氣候變化等重大挑戰(zhàn)提供了新的可能。綠氫提速,進(jìn)入發(fā)展黃金期
2020年9月22日,習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上宣布:“中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值,努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。”為了達(dá)成2030年的碳達(dá)峰以及2060年的碳中和目標(biāo),衣寶廉院士強(qiáng)調(diào),我們必須大力發(fā)展可再生能源。通過(guò)利用可再生能源電解水制備綠氫,不僅可以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能和可再生能源的再分配,同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)在交通、冶金、建筑等難以脫碳領(lǐng)域的脫碳目標(biāo)。
圖|美國(guó)《國(guó)家清潔氫能戰(zhàn)略路線圖》
近年來(lái),全球各國(guó)均在加快綠氫發(fā)展腳步。以歐美為代表的地區(qū)在政策制定、技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)示范等方面均在大力支持綠氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。歐盟先后發(fā)布《REPowerEU》計(jì)劃、《可再生能源指令》,《歐洲氫能銀行》等政策和激勵(lì)措施,推進(jìn)氫谷等代表性項(xiàng)目建設(shè);美國(guó)發(fā)布《國(guó)家清潔氫能戰(zhàn)略路線圖》、《通貨膨脹消減法案》,支持推進(jìn)區(qū)域清潔氫中心建設(shè)。我國(guó)發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021-2035年)》,將氫能定位為未來(lái)國(guó)家能源體系的重要組成部分,設(shè)定到2025年可再生能源制氫量達(dá)10-20萬(wàn)噸/年,到2030年可再生能源制氫廣泛應(yīng)用并有力支撐碳達(dá)峰實(shí)現(xiàn),到2035年可再生能源制氫在終端消費(fèi)比重明顯提升的關(guān)鍵指標(biāo)。為我國(guó)綠氫發(fā)展指明了前景方向。中國(guó)歐盟商會(huì)能源組主席、道達(dá)爾能源集團(tuán)亞洲研發(fā)副總裁徐忠華在交流中表示,道達(dá)爾能源計(jì)劃到2030年將其位于法國(guó)、比利時(shí)、德國(guó)與荷蘭的煉油廠每年使用的50萬(wàn)噸灰氫完全替換為綠氫,這將實(shí)現(xiàn)每年減排近500萬(wàn)噸??伎死麪柛?jìng)立銷售副總經(jīng)理王國(guó)祥也在演講文檔中提到,工業(yè)是當(dāng)前氫能最大的消費(fèi)終端,占據(jù)了氫能總需求量的99%以上。然而,目前主要以灰氫為主,在雙碳背景下,灰氫向綠氫轉(zhuǎn)型是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。綠氫制備多技術(shù)路線協(xié)同并進(jìn)
圖|東臺(tái)海上風(fēng)電項(xiàng)目
綠氫一般指利用風(fēng)電、光伏等可再生能源電力,通過(guò)電解水技術(shù)制取的氫氣。目前,全球相對(duì)主流的電解水制氫技術(shù)包括堿性電解水制氫技術(shù)(ALK)和質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)(PEM)。此外,固體氧化物電解水制氫(SOEC)等新型技術(shù)也在進(jìn)行積極研發(fā)并探索開(kāi)展相關(guān)試點(diǎn)示范。堿性電解水制氫技術(shù)(ALK)是目前全球最為成熟的電解水制氫技術(shù)。我國(guó)當(dāng)前大部分制氫裝備企業(yè)以及已開(kāi)展綠氫項(xiàng)目主要采用了堿性電解水制氫技術(shù)路線,且隨著近年來(lái)我國(guó)綠氫示范的快速推進(jìn),堿性電解水技術(shù)裝備從產(chǎn)氫量、裝備成本等方面均實(shí)現(xiàn)了突破。
圖|考克利爾競(jìng)立向中石化新疆庫(kù)車綠氫項(xiàng)目提供的1000Nm3/h堿性電解槽
王國(guó)祥表示,考克利爾競(jìng)立自1992年開(kāi)始生產(chǎn)電解槽,最初研發(fā)的電解槽產(chǎn)品產(chǎn)氫量?jī)H為20Nm3/h,目前公司分別推出了1200Nm3/h和1300Nm3/h電解槽,正在設(shè)計(jì)中的電解槽產(chǎn)氫量有望突破2000Nm3/h甚至3000Nm3/h。另外,根據(jù)今年以來(lái)相關(guān)綠氫示范項(xiàng)目電解槽公開(kāi)招標(biāo)信息,堿性電解槽單臺(tái)裝備價(jià)格也實(shí)現(xiàn)了大幅度的降低。相較堿性電解水制氫技術(shù),質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)具有流程簡(jiǎn)單、能效更高、土地利用率高、綠電友好度高等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。因此,該技術(shù)已成為全球各企業(yè)考慮綠氫產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展時(shí)的重點(diǎn)研發(fā)方向。
圖|長(zhǎng)春綠動(dòng)“氫涌”兆瓦級(jí)PEM電解槽展覽
長(zhǎng)春綠動(dòng)?xùn)|北區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)張偉佳表示,PEM電解水制氫技術(shù)在國(guó)際上相對(duì)成熟,康明斯、西門子、普頓、ITM POWER等企業(yè)較早就開(kāi)展了PEM電解槽產(chǎn)品的研發(fā),部分產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。我國(guó)相關(guān)企業(yè)也在積極探索PEM電解制氫技術(shù)路線,國(guó)氫科技、派瑞氫能、陽(yáng)光氫能、億華通等均已布局PEM制氫裝備,部分企業(yè)已有兆瓦級(jí)產(chǎn)品投入運(yùn)行。固體氧化物電解水制氫技術(shù)采用固體氧化物作為電解質(zhì),具有能量轉(zhuǎn)化效率高、無(wú)需使用貴金屬催化劑等優(yōu)點(diǎn),發(fā)展前景廣闊。南方電網(wǎng)廣東廣州供電局氫能源研究中心技術(shù)總監(jiān)區(qū)定容表示,歐盟和美國(guó)長(zhǎng)期重視SOEC制氫技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用,百千瓦級(jí)SOEC樣機(jī)已在美國(guó)、德國(guó)、丹麥等國(guó)家實(shí)現(xiàn)了初步商業(yè)化。我國(guó)清華大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)、中科院大連化物所、中科院上海應(yīng)物所、中科院寧波材料所、潮州三環(huán)、濰柴動(dòng)力等機(jī)構(gòu)及企業(yè)在積極開(kāi)展技術(shù)研發(fā),并已實(shí)現(xiàn)部分小規(guī)模示范。
綠氫降本助力氫能多領(lǐng)域發(fā)展
圖|南方電網(wǎng)公司廣東廣州供電局研制的基于固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)的氫能應(yīng)急電源車
氫能實(shí)現(xiàn)規(guī)?;?、商業(yè)化發(fā)展,成本和商業(yè)模式是至關(guān)重要的兩個(gè)方面,隨著綠氫成本的下降和商業(yè)模式的創(chuàng)新探索,將有效助力氫能應(yīng)用由車輛交通向化工、電力、航運(yùn)等方向的全面發(fā)展。衣寶廉院士指出,目前阻礙燃料電池汽車規(guī)模化發(fā)展的主要因素依然是成本,在推進(jìn)燃料電池電堆和系統(tǒng)成本下降的同時(shí),通過(guò)大力發(fā)展可再生能源制氫,結(jié)合低成本氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù),將加氫站零售氫價(jià)降低至30元/公斤以下時(shí),燃料電池汽車運(yùn)營(yíng)成本可與燃油車競(jìng)爭(zhēng),從而推動(dòng)實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車的規(guī)?;l(fā)展。
圖|全球首次海上風(fēng)電無(wú)淡化海水原位直接電解制氫技術(shù)海上中試
綠氫的成本與可再生能源電價(jià)高度相關(guān)。國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《中國(guó)2050 年光伏發(fā)展展望(2019)》預(yù)測(cè),至2035 年、2050 年,光伏發(fā)電成本相比當(dāng)前預(yù)計(jì)分別下降50%和70%,達(dá)到0.2元/千瓦時(shí) 和0.13元/千瓦時(shí)。王國(guó)祥表示,當(dāng)可再生電力的每度電價(jià)達(dá)到約0.16元/千瓦時(shí),綠氫和灰氫的平準(zhǔn)化成本有望持平。模式創(chuàng)新也是提升綠氫成本競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。氫溯科技高級(jí)經(jīng)理趙東表示,綠氫成本高企是目前制約綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素,通過(guò)氫能與碳市場(chǎng)的高效協(xié)同,利用CCER等碳交易市場(chǎng)將氫能的減排效益通過(guò)交易市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)增益,可有效降低氫氣生產(chǎn)成本。綠氫成本的降低,不僅能夠有效地推動(dòng)氫能在車輛、化工等領(lǐng)域的規(guī)模化發(fā)展,同時(shí),也有望促進(jìn)航運(yùn)業(yè)等潛在的高碳排放領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型和升級(jí)。保勝燃料電池副總經(jīng)理趙杰表示,航運(yùn)業(yè)每年溫室氣體排放量約占全球總量的3% ,若不遏制其溫室氣體排放的上升趨勢(shì),到2050年, 全球航運(yùn)業(yè)溫室氣體排放量與2012年相比將上升50%-250% ,在全球溫室氣體排放總量的占比約上升至17%。國(guó)際海事組織于2018年通過(guò)了《船舶溫室氣體減排初步戰(zhàn)略》,提出航運(yùn)業(yè)在2008年基準(zhǔn)上至2050年總排放量降低50%,并倡導(dǎo)逐步引入氫、甲醇、氨等零碳燃料技術(shù),驅(qū)動(dòng)航運(yùn)業(yè)降低碳排放。
圖|美國(guó)甲醇制氫燃料電池動(dòng)力拖船“Hydrogen One”號(hào)
據(jù)趙杰介紹,目前,PowerCell已攜手行業(yè)伙伴簽署共同開(kāi)發(fā)全球首艘甲醇制氫燃料電池拖船,并與挪威電氣集成商SEAM簽署了兩艘氫動(dòng)力船舶項(xiàng)目協(xié)議,兩艘渡輪總功率約為13兆瓦,綠氫應(yīng)用占比不少于85%,預(yù)計(jì)每年可減少26500噸二氧化碳排放。