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“双碳”背景下我国氢能产业发展机遇和方向 加速推动可再生能源的大规模化发展

发布时间:2022-07-25作者:科谷摘编

        国际社会普遍认为氢能是未来能源革命的关键技术,2015年,国际能源署发布《氢能与燃料电池技术路线图》报告,全面阐述了氢能发展的技术路线,指出氢能可以连接不同的能源形式,提高未来能源系统运行的灵活性,全球氢能与燃料电池产业迎来了快速导入期,世界发达国家与经济体纷纷布局,预计全球氢能将会呈现发展不断加速、竞争日益激烈的趋势。
       
        2022年3月23日,国家发改委颁布《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》(以下简称《规划》),这是我国氢能产业领域的长期纲领性文件。《规划》对氢能在我国能源的战略地位、发展目标及重点领域应用等都提出了明确的指示,其核心思想是确立了氢能对我国能源绿色转型发展提供重要的支撑作用,为氢能产业的中长期发展提出了明确的路线图,我国氢能产业发展预计迎来重大的机遇。政府这只“看得见的手”在各国推进氢能产业发展中均起到了重要的推动作用,预计我国政策支持体系的稳定性和连续性也势必为氢能高质量发展奠定良好的基础。
氢能产业发展的机遇
        氢能对减少温室气体排放的潜力较大,其应用场景也较为多种多样。预计全球到2050年,若在基础化学品生产、炼油、重型车辆上的燃料电池,以及钢铁工业还原剂等方面利用绿氢,则每年可减少50亿至60亿吨温室气体排放 。根据中国氢能联盟预计,2050年氢能在中国终端能源体系中占比至少达到10%,氢气需求量接近6000万吨,其中交通领域氢气需求约为2458万吨,占比整个氢能需求的40%以上。也有研究预测中国2050年的氢能需求接近8000万吨,显示氢能在中国未来的发展前景非常广阔。
“双碳”目标的现实需求,必然加速推动可再生能源的大规模化发展,而氢能可以成为可再生能源的重要载体,实现能源转型中的大规模和长周期的能源存储与多样化的终端利用。此次《规划》明确了氢能的能源属性与地位,必然进一步释放氢能的发展潜力。国际能源署可持续发展情景中指出,2050年氢价值链各环节所需的设备和部件的潜在市场每年资本支出为2000亿美元,可以为整个氢能产业链的每个环节提供各种机遇。
氢能发展的现状
       氢能产业链涵盖氢能生产、氢能的储运以及下游利用三部分。我国是世界最大的制氢国,当前氢能产业链已经初步形成从基础研究、应用研究到示范演示的全方位格局,布局了相对完整的氢能产业。京津冀、长三角、珠三角等经济发达地区已成为我国氢能产业的领跑者,国内众多企业积极参与氢能产业链的布局与生产,在许多领域逐渐缩小了与国外的技术差距。与发达国家相比,我国氢能发展的特点比较突出,制氢产能与氢能需求的地域叠加程度较低,而且氢能的运输距离较长,使储运成本较高,大部分用于自产自销,尚未发挥氢能在促进可再生能源发展的重要地位和作用。
我国的氢能主要利用化石能源热解/重整、工业副产气提纯及电解水等技术制取和生产,其中化石能源制氢及工业副产气制氢占主导地位,而可再生能源电解水制氢比例不足1%。2020年底,我国风力装机容量为2.3亿kW,光伏装机容量为2.5亿kW,弃风和弃光大约为5%,大力支持可再生能源电解水制氢(绿氢),即可以进一步提高可再生能源的利用效率,提高电网安全运行的稳定性,也可有效解决绿氢的生产制备。
        此次《规划》也明确了未来清洁能源制氢的发展目标,2030年前碳达峰实现广泛的可再生能源制氢技术应用。2020年以来,国内诸多企业预计有466亿元的投资主要在可再生能源高效制氢技术和示范工程上,这势必有利于推动氢能产业的高质量发展。
        高压气态储氢、低温液态储氢和固态合金储氢是目前广泛应用氢气储存的三种形式。其中,最广泛应用的是高压气态储氢形式,该技术环节是氢能得到广泛利用的重要环节。《规划》指出了稳步构建储运体系的任务,提出了掺氢天然气管道、纯氢管道等试点示范,这些为氢能的长距离运输以及大规模利用奠定了坚实的基础。
         氢能的应用场景广泛,目前我国氢能多数用于合成甲醇、合成氨和石油炼化等的气体利用,少量则作为工业燃料使用,交通、发电以及建筑等领域的消费需求较小。燃料电池车的产业链基本已经形成,已经有大约1/3的中央企业布局了氢能产业,2021年底加氢站运营和在建超200座。2020年9月,财政部“以奖代补”方式开展核心技术产业化攻关和示范的补贴,进一步激发了核心技术创新的动力。            另外,《规划》也将交通领域的示范推广应用重点加以明确,重点推进重型车辆应用,实现与电车的互补发展。
我国氢能发展的未来方向
        国家“双碳”目标的提出及这次《规划》的重磅推出,势必使氢能技术研发和产业发展进入提速阶段,预计主要体现在以下四个方面。
1. 关键核心技术和装备攻关为抓手
        氢能产业是一种技术密集型的产业,从制取、储存、运输、加注到终端利用等各个环节都有较高的技术要求,当前制氢技术路线选择众多,需要围绕高质量发展把握氢能产业发展方向。我国可再生能源装机潜力巨大,绿氢的供给潜力大,可以为发展以可再生能源电解水制氢为基础的氢电互变、异质能源跨地域和跨季节优化配置等提供技术
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