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透過《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃》看氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景

 更新時間:2022-06-10    點擊量:920

氫能具有能量密度大、熱值高、儲量豐富、來源廣泛等特點,是清潔的二次能源,具有能源和儲能雙重屬性,能實現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷,解決新能源消納問題,發(fā)揮長周期調(diào)節(jié)作用。目前國內(nèi)外已將


一、國內(nèi)外氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程


國外發(fā)達國家高度重視氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。美國、日本、韓國和歐盟等發(fā)達國家已將氫能發(fā)展提升到國家戰(zhàn)略高度,制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略,明確產(chǎn)業(yè)定位,推動政策體系不斷完善。早在2002年,美國就已經(jīng)發(fā)布《國家氫能發(fā)展路線圖》,最早提出氫經(jīng)濟發(fā)展藍圖,近年來美國大力支持產(chǎn)業(yè)鏈重點技術(shù)研發(fā)和商業(yè)化。日本將氫能作為保障國家能源安全和實現(xiàn)碳減排目標的重要戰(zhàn)略,2017年日本發(fā)布《氫能基本戰(zhàn)略》,提出構(gòu)建“氫能社會"的宏偉目標。韓國將“氫能產(chǎn)業(yè)"確定為三大創(chuàng)新增長戰(zhàn)略投資領(lǐng)域之一,通過發(fā)展氫能實現(xiàn)能源多元化和碳減排目標,2019年至今,韓國先后發(fā)布《氫經(jīng)濟路線圖》《促進氫經(jīng)濟和氫安全管理法》,旨在打造世界高水平的氫經(jīng)濟國家。歐盟將氫能作為能源安全和能源轉(zhuǎn)型的重要保障,2020年歐盟委員會發(fā)布《歐盟氫能戰(zhàn)略》,提出清潔氫能將成為歐盟脫碳能源體系的重要組成部分和經(jīng)濟增長新引擎。德國是歐洲發(fā)展氫能*代表性的國家,將氫能與可再生能源融合發(fā)展作為可持續(xù)能源系統(tǒng)和低碳經(jīng)濟的重要組成部分,2020年德國發(fā)布《國家氫能戰(zhàn)略》,明確了“綠氫"的優(yōu)先地位以及氫能的主要應(yīng)用領(lǐng)域。


2019年3月,《政府工作報告》提出要推動加氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),標志著氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展正式上升為國家戰(zhàn)略。2020年9月,國家發(fā)改委等四部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于擴大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)投資培育壯大新增長點增長極的指導(dǎo)意見》,明確將制氫加氫設(shè)施、燃料電池系統(tǒng)納入新興產(chǎn)業(yè)范疇,加大產(chǎn)業(yè)發(fā)展力度。2021年8月,國家財政部等五部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于啟動燃料電池汽車示范應(yīng)用工作的通知》,同意廣東、北京和上海3個城市群作為全國示范,啟動實施燃料電池汽車示范應(yīng)用工作,標志著以燃料電池為重點突破的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入加速期,產(chǎn)業(yè)正邁向集群化、規(guī)?;l(fā)展。2021年10月,中共中央、國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作意見》,此次發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021—2035年)》,共同構(gòu)成了氫能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳達峰、碳中和目標的頂層設(shè)計,謀劃了氫能“制儲輸用"全鏈條發(fā)展的主要目標和具體任務(wù),形成了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動綱領(lǐng)。


二、氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的主要問題及破解思路


氫能儲運技術(shù)未突破是關(guān)鍵掣肘,需要堅持安全優(yōu)先的產(chǎn)業(yè)發(fā)展原則。氫氣高密度儲運一直是我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸,目前我國高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)較為成熟,但儲氫壓力較小,且以長管拖車運輸為主,管道運輸仍為短板弱項,在用管道僅百公里左右,輸送壓力為4MPa,與日本等發(fā)達國家氫氣儲運技術(shù)差距較大。如何繼續(xù)增大儲氫壓力,提升儲運效率,同時降低泄露、爆炸安全隱患,提升安全性能,還有待技術(shù)突破。同時金屬鉑作為氫燃料電池的催化劑,面臨資源儲量貧乏(全國已查明鉑族金屬總儲量僅400噸)、對外依存度高的問題,制約著氫能產(chǎn)業(yè)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。規(guī)劃強調(diào),安全性是氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的基礎(chǔ)和內(nèi)在要求,需堅持安全優(yōu)先的基本原則,加強氫安全相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新,加強全鏈條安全監(jiān)管。推進氫能安全與規(guī)模協(xié)同發(fā)展,將成為氫能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要條件。


氫能基礎(chǔ)設(shè)施較為薄弱,需要加快構(gòu)建安全、穩(wěn)定、高效的氫能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。目前我國已建成加氫站200余座,但主要以35MPa氣態(tài)加氫站為主,70MPa高壓氣態(tài)加氫站占比小,液氫加氫站、制氫加氫一體站建設(shè)和運營經(jīng)驗不足。從規(guī)劃可以看出,國家支持利用現(xiàn)有加油加氣站的場地設(shè)施改擴建加油站,探索站內(nèi)制氫、儲氫和加氫站一體化的加氫站等新模式。但規(guī)劃并未明確提出加氫站建設(shè)目標,如何做好加氫站基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃布局,增進已有基礎(chǔ)設(shè)施對氫能設(shè)施的適應(yīng)性,探索可持續(xù)運營模式,提升社會資本對加氫站的投資積極性,需要進一步探索研究。


化石能源制氫二氧化碳排放壓力大,需要加強氫能生產(chǎn)端清潔低碳屬性。數(shù)據(jù)顯示,我國制氫原料中,煤炭使用最為廣泛,占比達到64%,其次是工業(yè)副產(chǎn)品占比達21%,天然氣占比達14%,電解水使用最少,占比僅為1%。目前我國年制氫產(chǎn)量約3300萬噸,僅考慮煤制氫,年排放二氧化碳就約2.2億噸,“灰氫"規(guī)??焖贁U張和二氧化碳排放量快速增加,不利于“雙碳"目標實現(xiàn)。規(guī)劃確定了氫能清潔低碳發(fā)展原則,嚴格控制化石能源制氫,重點發(fā)展可再生能源制氫,“十四五"時期初步建立以工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應(yīng)體系,明確到2025年,可再生能源制氫量達到10-20萬噸/年,成為新增氫能消費的重要組成部分。制氫方式轉(zhuǎn)變總基調(diào)已經(jīng)定下,降低可再生能源制氫成本、探索“藍氫(煤制氫+CCUS)"發(fā)展模式都將是制氫方式轉(zhuǎn)變過渡期間需要推進的重點事項。


新能源制氫成本較高,需要探索出臺支持性電價政策。目前,同等規(guī)模的制氫系統(tǒng),新能源電解水制氫的造價約為天然氣制氫的1.5倍、煤制氫的3倍,相較于其他制氫方式,新能源電解水制氫不具價格優(yōu)勢。有關(guān)研究表明,新能源電解水制氫項目成本的2/3來自于電解水能耗,1/3來自于電解槽,新能源發(fā)電成本是目前綠氫生產(chǎn)成本較高的主要原因。規(guī)劃指出,要研究探索可再生能源發(fā)電制氫支持性電價政策。有關(guān)機構(gòu)預(yù)測顯示,伴隨新能源發(fā)電成本逐步下降,預(yù)計到2030年,新能源制氫成本將低至15元/千克,與“藍氫"成本相當,開始具備市場競爭力。


氫能應(yīng)用價值有待挖掘,需要穩(wěn)步推進氫能多元化示范應(yīng)用。從各地發(fā)布的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃來看,當前我國各地氫能發(fā)展方向基本局限在燃料電池汽車領(lǐng)域,示范應(yīng)用主要集中在以公交車為主的交通領(lǐng)域,應(yīng)用場景單一,產(chǎn)業(yè)同質(zhì)化突出。脫碳困難的化工、冶煉、航天航空等領(lǐng)域,氫能應(yīng)用進展緩慢,氫能多元化價值有待挖掘。截止2021年底,全國燃料汽車保有量約9000臺,規(guī)劃明確提出到2025年,燃料電池車輛保有量達5萬輛,從規(guī)劃來看,燃料電池汽車仍然是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要突破口,“十四五"期間將以每年翻倍的速度快速增長。同時規(guī)劃提出,要拓展氫能在儲能、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用,氫能多元化應(yīng)用價值將逐步得到釋放。


氫儲能轉(zhuǎn)換效率有待提升,需要積極開展儲能領(lǐng)域示范應(yīng)用。電解水制氫,效率約70%,再利用氫能燃料電池發(fā)電,效率約50%,從電到氫、氫再到電的轉(zhuǎn)換效率僅35%,轉(zhuǎn)換效率低進一步帶來氫儲能成本上升,制約氫能在長周期儲能領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。規(guī)劃提出,發(fā)揮氫能調(diào)節(jié)周期長、儲能容量大的優(yōu)勢,開展氫儲能在可再生能源消納、電網(wǎng)調(diào)峰等應(yīng)用場景的示范,健全覆蓋氫儲能的儲能價格機制,探索氫儲能直接參與電力市場交易。隨著氫儲能關(guān)鍵技術(shù)、商業(yè)模式、價格機制和交易機制不斷創(chuàng)新突破,經(jīng)濟效益逐步顯現(xiàn),氫儲能將充分發(fā)揮對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的調(diào)節(jié)保障作用,并推動氫能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。


來源:北極星氫能網(wǎng)  作者:朱劉柱 劉麗 王寶 (單位:國網(wǎng)安徽經(jīng)研院)

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