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氫能是未來國家能源體系的重要組成部分,也是用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體。近年來,氫能被越來越多的國家關(guān)注并投入巨大熱情,已成為世界各國能源轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一抹亮色。黨的二十大報告指出:“加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型。推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展綠色化、低碳化是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。”2022年3月,國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021—2035年)》,明確了氫能產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略定位和綠色低碳的發(fā)展方向。以綠色氫能推動新型能源體系建設(shè),旨在促進(jìn)我國可再生能源規(guī)模化高效利用、助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn),為加快我國發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型提供強(qiáng)勁動力。
發(fā)揮氫能在新型能源體系建設(shè)中的獨(dú)特作用
黨的二十大報告提出,“積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和”“加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系”。建設(shè)新型能源體系內(nèi)在地要求以“雙碳”為牽引,主要以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)等大型新能源基地為基礎(chǔ),探索形成最大化消納可再生能源的、新型的能源供給消納體系。在一定程度上,新型能源體系應(yīng)是氫電融合、多能互補(bǔ)的新體系,不僅要部署大基地的新能源集中外送,更要考慮如何就地消納。
新型能源體系要突出四個融合。一是化石能源與新能源融合。通過化石能源和新能源優(yōu)化組合,循序漸進(jìn)推動化石能源減量替代和減碳降碳,發(fā)揮煤電對新能源電力的基礎(chǔ)性和調(diào)節(jié)性作用。二是一次能源與二次能源融合。通過氫電耦合等方式,推動形成煤油氣、電熱氫等靈活轉(zhuǎn)換、多元互補(bǔ)的現(xiàn)代能源體系。三是集中式和分布式融合。將大基地電力集中外送和分布式利用、就地消納結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)新能源最大化利用。四是“源網(wǎng)荷儲”融合。深化電力體制改革,發(fā)展“源網(wǎng)荷儲”一體化的配電網(wǎng)絡(luò),推動實(shí)現(xiàn)虛擬電廠、綜合智慧能源、分布式電源等多元融合發(fā)展,促進(jìn)新能源就地消納。
新型能源體系應(yīng)具備以下特征。第一,能源結(jié)構(gòu)以綠色低碳能源為主,終端能源消費(fèi)以電為主、氫電融合為輔。氫能可以通過儲能的形式增強(qiáng)風(fēng)、光等不穩(wěn)定新能源電源的穩(wěn)定性,因此,新型能源體系要實(shí)現(xiàn)氫電融合、多能互補(bǔ)。第二,運(yùn)行安全靈活可靠。運(yùn)用數(shù)字化、智能化電網(wǎng)技術(shù),夯實(shí)集中式輸電網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ),大力發(fā)展智慧化分布式能源,提高電力系統(tǒng)靈活性和可靠性。第三,科技創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展,市場體系完備有效。深入推進(jìn)綠色電力交易市場、碳排放權(quán)交易市場協(xié)同聯(lián)動,最大化兌現(xiàn)新能源綠色環(huán)保價值。
基于以上新型能源體系的特征,可以看到氫能在建設(shè)新型能源體系中發(fā)揮著不可替代的作用。氫能作為清潔優(yōu)質(zhì)的二次能源,在交通領(lǐng)域可以減少汽柴油消費(fèi);作為高品質(zhì)熱源,在工業(yè)領(lǐng)域可以減少煤炭、天然氣等化石能源消費(fèi);作為大規(guī)模、長周期、跨季節(jié)儲能方式,可以提高電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力,促進(jìn)大基地新能源電力集中外送;作為清潔化工原料和還原劑,可以以“風(fēng)光發(fā)電+氫儲能”一體化、“綠電—綠氫—綠氨(綠色甲醇)”產(chǎn)業(yè)鏈布局等與地方工業(yè)、農(nóng)業(yè)相融合,既能促進(jìn)大基地化工等相關(guān)產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型,又能帶動相關(guān)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展,還能為新能源就地消納提供解決方案。
氫能綠色發(fā)展面臨的主要問題
目前,氫能綠色發(fā)展還面臨一些難點(diǎn)和問題,貫穿于制、儲、輸、用產(chǎn)業(yè)各個環(huán)節(jié)中。
首先,制氫過程“灰”氫如何變“綠”。目前,全球氫氣的生產(chǎn)制造仍以化石能源制氫為主,“綠氫”占比較低。我國是世界最大的制氫國,但是可再生能源制氫占比有待提高。由于碳捕捉與封存技術(shù)尚不成熟且成本偏高,近期無法與大規(guī)模煤制氫形成有效匹配,難以滿足“雙碳”要求。目前,可再生能源制氫有的難以適應(yīng)風(fēng)光電力的間歇性和波動性,有的技術(shù)尚未成熟,有待探索出大規(guī)模低成本綠氫技術(shù)路線。綠氫項目立項多但實(shí)際落地較少。
其次,儲氫和輸氫存在堵點(diǎn)。一方面,氫儲能是實(shí)現(xiàn)長周期、季節(jié)性儲能的重要選擇,也是我國氫能發(fā)展的重要目標(biāo)。目前,各國尚未解決大規(guī)模跨季節(jié)儲能的技術(shù)、成本、商業(yè)模式等問題,很多儲氫項目處在實(shí)驗(yàn)探索階段,氫儲能規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用仍然任重道遠(yuǎn)。另一方面,輸氫存在運(yùn)輸不通、供需不暢等問題。在一定程度上,“綠氫”生產(chǎn)和消費(fèi)空間存在錯配。“綠氫”的生產(chǎn)更多分布在風(fēng)、光資源豐富的三北地區(qū),而氫氣消費(fèi)大多集中在東南沿海工業(yè)集聚地區(qū),這客觀上要求儲運(yùn)銜接供需。由于液化儲運(yùn)核心技術(shù)有待突破,并且固態(tài)儲氫材料大多仍處于研發(fā)階段,輸氫成本較高。
此外,工業(yè)領(lǐng)域用氫潛力尚待釋放。我國氫能發(fā)展以交通領(lǐng)域作為先導(dǎo),為氫能發(fā)展奠定了很好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),據(jù)估計,超過80%的氫氣消費(fèi)在工業(yè)領(lǐng)域,我國目前工業(yè)領(lǐng)域主要采用化石能源制氫,碳排放占比高,工業(yè)領(lǐng)域是氫能脫碳的最大潛力所在,用氫潛力尚待進(jìn)一步釋放,以提升需求對供給的牽引。
加快氫能綠色發(fā)展的幾點(diǎn)建議
我國具有良好制氫基礎(chǔ)和大規(guī)模應(yīng)用市場,氫能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)積極發(fā)展態(tài)勢。加快氫能綠色發(fā)展,需解決好氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展各環(huán)節(jié)全過程中存在的難點(diǎn)堵點(diǎn),以綠色氫能推動新型能源體系建設(shè)。對此,可從以下幾個方面著手。
第一,注重標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)產(chǎn)業(yè)。需加強(qiáng)對“綠氫”標(biāo)準(zhǔn)的研究制定,結(jié)合我國發(fā)展實(shí)際,進(jìn)一步明確“綠氫”行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)。同時,要積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)的制定。還要優(yōu)化氫源配置,以“綠氫”為導(dǎo)向,推動新能源大基地積極發(fā)展制氫產(chǎn)業(yè);鼓勵化石能源和新能源優(yōu)化組合,通過“綠電”制“綠氫”,在化工、冶金等領(lǐng)域逐步實(shí)現(xiàn)“綠氫”替代。
第二,多管齊下通儲運(yùn)。支持開展高壓氣態(tài)、有機(jī)液態(tài)、液氫、管道等多種輸氫路線的技術(shù)示范,疏通產(chǎn)業(yè)堵點(diǎn),解決好“綠氫”供需不匹配問題。針對新能源大基地建設(shè),短期內(nèi)鼓勵就近消納,優(yōu)先發(fā)展制氫產(chǎn)業(yè),減少氫能長距離運(yùn)輸,探索培育“風(fēng)光發(fā)電+氫儲能”一體化應(yīng)用新模式;中遠(yuǎn)期考慮長距離外送,研究探索“西氫東送”“北氫南送”的可行性。
第三,規(guī)模化應(yīng)用在工業(yè)。“綠氫”在工業(yè)領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用將帶動大功率“綠氫”制備技術(shù)及裝備、管道輸送及大規(guī)模儲氫技術(shù)發(fā)展。對此,要出臺相關(guān)扶持政策,以“綠氫”在工業(yè)領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用為目標(biāo),促進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域深度脫碳。
第四,千方百計降成本。要促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新降成本,聚焦短板弱項,適度超前部署一批氫能項目,持續(xù)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵核心技術(shù)和顛覆性技術(shù)創(chuàng)新,建立協(xié)同高效的創(chuàng)新體系;要促進(jìn)模式創(chuàng)新降成本,在大基地開展“風(fēng)光發(fā)電+氫儲能”一體化生產(chǎn),降低氫能供給成本,對分布式可再生能源的制加用一體化站內(nèi)制氫模式采取氫能分布式生產(chǎn)和就近利用;要深化改革降成本,進(jìn)一步深化電力體制改革,在風(fēng)光水電資源豐富地區(qū)開展可再生能源制氫示范,對相關(guān)項目給予電價補(bǔ)貼,支持清潔氫減排量納入自愿碳減排市場交易,使氫能綠色環(huán)保價值得以充分體現(xiàn)。
第五,綜合施策推示范。針對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展痛點(diǎn)難點(diǎn),需通過示范不斷積累經(jīng)驗(yàn),形成可復(fù)制、可推廣的經(jīng)驗(yàn)。具體示范類型可分為兩類:一類要基于氫能應(yīng)用為牽引的綜合示范和工業(yè)、交通等不同應(yīng)用場景的減碳需求,發(fā)揮氫能作為用能終端綠色低碳轉(zhuǎn)型重要載體的作用;另一類可就產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵薄弱環(huán)節(jié)、技術(shù)難點(diǎn)問題開展專項示范,如開展可再生能源制氫儲氫技術(shù)示范、規(guī)模化儲氫技術(shù)示范等。
總體而言,發(fā)展綠色氫能,產(chǎn)業(yè)政策應(yīng)關(guān)注綠色氫能在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。氫能是建設(shè)新型能源體系不可或缺的部分,要發(fā)揮好綠色氫能的引領(lǐng)帶動作用,為大基地新能源就地消納提供新方案,為大力發(fā)展清潔能源、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和開辟新空間。
【作者景春梅系中國國際經(jīng)濟(jì)交流中心科研信息部(能源政策研究部)部長】