面對日趨嚴重的能源安全和氣候變化問題以及生態(tài)環(huán)境的挑戰(zhàn)，大力發(fā)展清潔能源已經(jīng)成為世界各國推動能源革命、加快能源轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)綠色發(fā)展的普遍共識和一致行動。隨著我國提出力爭二氧化碳排放2030年前達峰，力爭2060年前實現(xiàn)碳中和，能源領(lǐng)域?qū)⒂瓉砀拘哉{(diào)整，現(xiàn)代煤化工加快綠色轉(zhuǎn)型已成當務之急。
而大力發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，對保障國家能源安全、改善大氣環(huán)境質(zhì)量、推進能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型十分重要。專家建議，氫能具備成為主流能源的基礎(chǔ)條件，符合我國清潔低碳、安全、高效的能源政策和戰(zhàn)略方向，應高度重視“氫源”發(fā)展，特別是打造以無碳綠氫為主、多種制氫方式并存、上下游緊密銜接的氫能產(chǎn)業(yè)鏈，支持部分有條件的地區(qū)先行先試。
發(fā)展氫能時不我待
在近日召開的寧夏寧東氫能產(chǎn)業(yè)與能源轉(zhuǎn)型發(fā)展論壇上，與會專家認為，發(fā)展新能源有效應對全球能源危機和環(huán)境污染是第四次工業(yè)革命的核心任務，其中氫能將扮演重要角色。特別是后疫情期間，世界各國紛紛開始重視氫能發(fā)展，全球氫能產(chǎn)業(yè)布局拉開序幕。
中科院院士、中國石油大學教授徐春明說，盡管屬于二次能源，但氫能在很多應用領(lǐng)域、應用場合都有所體現(xiàn)，因具有低碳、安全、高效和清潔等特性，是未來構(gòu)建清潔社會的重要能源。
國際能源署2020年6月發(fā)布的《全球氫能進展報告》指出，全球電解制氫項目數(shù)量和裝機容量大增，從2010年不足1兆瓦增至2019年的超過25兆瓦，未來氫氣會作為與天然氣同等地位的能源物質(zhì)參與國際貿(mào)易，并可能取代天然氣。
此外，歐盟2020年7月發(fā)布歐盟氫能戰(zhàn)略，計劃到2030年生產(chǎn)1000萬噸氫氣，歐盟或?qū)⒃谖磥?0年向氫能產(chǎn)業(yè)投資4.56萬億元人民幣，保證歐盟國家在2050年實現(xiàn)碳中和。法國、德國兩方也宣布，要合建大型電解水的制氫工程。日本在福島也已建設新能源研究基地，通過光伏發(fā)電電解水制氫。
預計到2050年，氫能在我國能源體系中占比約10%，氫氣需求量將達6000萬噸，年產(chǎn)值超過10萬億元。當前，我國正在積極推動傳統(tǒng)能源向低碳清潔能源轉(zhuǎn)型，氫能產(chǎn)業(yè)化正在起步。
不過，目前我國氫氣制備工業(yè)產(chǎn)能嚴重不足，2050年氫能缺口或?qū)⑦_2500萬噸。中國工業(yè)經(jīng)濟聯(lián)合會會長李毅中說：“部分省份、企業(yè)和機構(gòu)行動起來了，制訂了相關(guān)方案，提出氫能的發(fā)展愿景，但存在盲目性、碎片化的問題，尤其是對‘氫源’研究不夠，難以形成整體概念。”
無碳綠氫是主攻方向
化石能源制氫和電解水制氫是兩個成熟的制備工藝，目前我國更多依賴化石能源制氫，但其弊端是會伴生大量二氧化碳。僅從物料平衡計算，生產(chǎn)1公斤氫，若是煤制氫，會伴生11公斤二氧化碳;若是油制氫，也會伴生7公斤二氧化碳。
“由化石能源制取的氫氣稱為灰氫，灰氫不可取，通過碳捕獲與封存技術(shù)后，可使灰氫變?yōu)樗{氫，但藍氫也只可作為過渡。長遠來看，最終還是要聚焦到可再生能源通過電解水制取無碳綠氫。”李毅中說。
徐春明分析認為，若2050年實現(xiàn)1億噸氫氣的終端應用，通過化石能源制氫需要消耗煤炭、天然氣等化石能源超過5億噸標準煤，排放二氧化碳12億至18億噸，這樣一來，氫能產(chǎn)業(yè)反而成為一個龐大的耗能和碳排放領(lǐng)域。從能源革命和碳排放要求來看，電解水制氫是更好的選擇。
多位專家認為，電解水制氫具有三方面核心優(yōu)勢：一是綠色環(huán)保，因其主要雜質(zhì)是水和氧氣;二是生產(chǎn)靈活，可實現(xiàn)大規(guī)模分布式利用;三是產(chǎn)品純度高，氫氣純度可達99%-99.9%。因此，光伏、風電等可再生能源制氫是主攻方向。
而且我國“多氫”的能源稟賦，也可支撐綠氫發(fā)展。“氫是二次能源，可再生能源發(fā)電可驅(qū)動電解水制氫。”國際氫能協(xié)會副主席、清華大學核能與新能源技術(shù)研究院教授毛宗強說，如今我國新能源裝機容量居世界第一，關(guān)鍵技術(shù)基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，但存在區(qū)域產(chǎn)能過剩、棄光棄風棄水現(xiàn)象嚴重等問題，綠氫可成為可再生能源新的輸出路徑。
另外，可再生能源平價上網(wǎng)為電網(wǎng)電力低成本制氫提供了新的選擇。
目前，寧夏寶豐集團正在建設包括10萬千瓦太陽能發(fā)電裝置、每小時1萬標方電解水制氫裝置的太陽能電解水制氫儲能與應用示范基地。寧夏寧東能源化工基地也正在加快布局光伏發(fā)電、電解水制氫、煤化工補氫、加儲氫設施、產(chǎn)業(yè)和重卡應用等全產(chǎn)業(yè)鏈氫能項目，通過可再生能源制備綠氫耦合煤化工，部分替代煤制灰氫，破解能源資源和環(huán)境約束瓶頸。
鼓勵部分地區(qū)先行先試
據(jù)預測，到2050年，我國可再生能源電解水制氫將占制氫總量的70%，現(xiàn)有化石燃料制氫將從2020年的67%降至20%。但氫能是一個戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在制儲運等關(guān)鍵環(huán)節(jié)上還有一些瓶頸亟待突破。
毛宗強等專家認為，西北地區(qū)太陽能、風能資源豐沛，是生產(chǎn)綠氫、使用綠氫的便利之地。國家有關(guān)部門可根據(jù)氫氣應用場景、市場需求等，提出氫能發(fā)展的指導意見及相應標準，鼓勵有綠氫發(fā)展基礎(chǔ)的地區(qū)先行先試，然后在全國推廣。
李毅中等專家認為，很多省市區(qū)已經(jīng)出臺發(fā)展氫能的方案，現(xiàn)在要抓緊對“氫源”的研究，建議國家有關(guān)部門要對工藝路線等提出指導性意見以及制定相應標準，盡快抓好試點、示范工作。
寧夏寧東能源化工基地黨工委常務副書記、管委會副主任陶少華認為，國家有關(guān)部門可支持寧東基地率先開展可再生能源制氫耦合煤化工產(chǎn)業(yè)試點示范。建議國家重視能源“金三角”可再生能源制氫耦合煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展，把寧東基地作為試點示范區(qū)先行先試，降低氫能全產(chǎn)業(yè)鏈成本，為黃河流域生態(tài)保護、能源省區(qū)綠色轉(zhuǎn)型創(chuàng)造可復制推廣的經(jīng)驗。
還有一些專家建議，國家應設立氫能重大科研攻關(guān)項目，支持開展關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)攻關(guān)，建立政產(chǎn)學研用緊密結(jié)合的自主創(chuàng)新體系，優(yōu)化氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展和成果轉(zhuǎn)化應用路徑。
另外，國家應重視建設完善氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)配套設施，統(tǒng)籌氫氣儲運網(wǎng)絡體系建設，根據(jù)產(chǎn)業(yè)布局和產(chǎn)用氫企業(yè)實際，引導各地以點帶面、超前布局建設一批制氫和交換站及輸氫管網(wǎng)，示范推廣油、氣、氫、電綜合能源補給站，形成互聯(lián)互通、內(nèi)外循環(huán)的氫能輸送體系，為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。
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