面對日趨嚴(yán)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(dòng)能源革命、加快能源轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的普遍共識和一致行動(dòng)。隨著我國提出力爭二氧化碳排放2030年前達(dá)峰，力爭2060年前實(shí)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(dāng)務(wù)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(jìn)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(yīng)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(shí)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(huì)專家認(rèn)為，發(fā)展新能源有效應(yīng)對全球能源危機(jī)和環(huán)境污染是第四次工業(yè)革命的核心任務(wù)，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(xué)教授徐春明說，盡管屬于二次能源，但氫能在很多應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)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(huì)的重要能源。
國際能源署2020年6月發(fā)布的《全球氫能進(jìn)展報(bào)告》指出，全球電解制氫項(xiàng)目數(shù)量和裝機(jī)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(huì)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?xì)W盟氫能戰(zhàn)略，計(jì)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(shí)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(shè)新能源研究基地，通過光伏發(fā)電電解水制氫。
預(yù)計(jì)到2050年，氫能在我國能源體系中占比約10%，氫氣需求量將達(dá)6000萬噸，年產(chǎn)值超過10萬億元。當(dāng)前，我國正在積極推動(dòng)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(yán)重不足，2050年氫能缺口或?qū)⑦_(dá)2500萬噸。中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會(huì)會(huì)長李毅中說：“部分省份、企業(yè)和機(jī)構(gòu)行動(dòng)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(gè)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(huì)伴生大量二氧化碳。僅從物料平衡計(jì)算，生產(chǎn)1公斤氫，若是煤制氫，會(huì)伴生11公斤二氧化碳;若是油制氫，也會(huì)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{(lán)氫，但藍(lán)氫也只可作為過渡。長遠(yuǎn)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(rèn)為，若2050年實(shí)現(xiàn)1億噸氫氣的終端應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(gè)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(rèn)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(shí)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(dá)99%-99.9%。因此，光伏、風(fēng)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(dòng)電解水制氫。”國際氫能協(xié)會(huì)副主席、清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院教授毛宗強(qiáng)說，如今我國新能源裝機(jī)容量居世界第一，關(guān)鍵技術(shù)基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，但存在區(qū)域產(chǎn)能過剩、棄光棄風(fēng)棄水現(xiàn)象嚴(yán)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(jià)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(tuán)正在建設(shè)包括10萬千瓦太陽能發(fā)電裝置、每小時(shí)1萬標(biāo)方電解水制氫裝置的太陽能電解水制氫儲能與應(yīng)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(bǔ)氫、加儲氫設(shè)施、產(chǎn)業(yè)和重卡應(yīng)用等全產(chǎn)業(yè)鏈氫能項(xiàng)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(lì)部分地區(qū)先行先試
據(jù)預(yù)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(gè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在制儲運(yùn)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)上還有一些瓶頸亟待突破。
毛宗強(qiáng)等專家認(rèn)為，西北地區(qū)太陽能、風(fēng)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(yīng)用場景、市場需求等，提出氫能發(fā)展的指導(dǎo)意見及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)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(rèn)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(dǎo)性意見以及制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，盡快抓好試點(diǎn)、示范工作。
寧夏寧東能源化工基地黨工委常務(wù)副書記、管委會(huì)副主任陶少華認(rèn)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(diǎn)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(diǎn)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(hù)、能源省區(qū)綠色轉(zhuǎn)型創(chuàng)造可復(fù)制推廣的經(jīng)驗(yàn)。
還有一些專家建議，國家應(yīng)設(shè)立氫能重大科研攻關(guān)項(xiàng)目，支持開展關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)攻關(guān)，建立政產(chǎn)學(xué)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(yīng)用路徑。
另外，國家應(yīng)重視建設(shè)完善氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)配套設(shè)施，統(tǒng)籌氫氣儲運(yùn)網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)，根據(jù)產(chǎn)業(yè)布局和產(chǎn)用氫企業(yè)實(shí)際，引導(dǎo)各地以點(diǎn)帶面、超前布局建設(shè)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(bǔ)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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