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，能源領域將迎來根本性調整，現(xiàn)代煤化工加快綠色轉型已成當務之急。
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)境質量、推進能源產(chǎn)業(yè)轉型十分重要。專家建議，氫能具備成為主流能源的基礎條件，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，歐盟或將在未來10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年氫能缺口或將達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)和機構行動起來了，制訂了相關方案，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，關鍵技術基本實現(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項目，支持開展關鍵領域技術攻關，建立政產(chǎn)學研用緊密結合的自主創(chuàng)新體系，優(yōu)化氫能產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展和成果轉化應用路徑。
另外，國家應重視建設完善氫能產(chǎn)業(yè)基礎配套設施，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。
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