觀察丨推進(jìn)氫能“制儲輸用”全鏈條發(fā)展
來源：中國電力報 時間：2024-09-24 14:01
推進(jìn)氫能“制儲輸用”全鏈條發(fā)展
中國能源新聞網(wǎng)記者 曲藝
8月11日，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加快經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見》，提出“推進(jìn)氫能‘制儲輸用’全鏈條發(fā)展”“建立健全氫能‘制儲輸用’標(biāo)準(zhǔn)”等。9月7日的全球能源轉(zhuǎn)型大會上，氫能動力摩托艇、現(xiàn)代NEXO氫燃料電池汽車等為代表的氫能產(chǎn)品吸引頗多目光，引發(fā)聚焦關(guān)注。
氫能作為一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次“新質(zhì)”能源，正加快釋放生產(chǎn)力，逐步成為助推全球經(jīng)濟(jì)綠色低碳轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的重要引擎。當(dāng)下，氫能“制儲輸用”全鏈條發(fā)展形勢怎樣？未來又該如何“氫”力推進(jìn)？
此前，由國家能源局科技司會同北京國氫中聯(lián)氫能科技研究院聯(lián)合行業(yè)相關(guān)機(jī)構(gòu)和專家共同編制的《中國氫能發(fā)展報告（2023）》（以下簡稱《報告》）發(fā)布。《報告》聚焦國內(nèi)外技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，系統(tǒng)梳理了2023年氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，并對我國2024年氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行了展望，很好地回答了這些問題。
政策引導(dǎo)體制機(jī)制創(chuàng)新
加速探索體制機(jī)制創(chuàng)新，是推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)。
《報告》稱，截至2023年底，國家層面已發(fā)布3項氫能專項政策，28個省（區(qū)、市）出臺省級氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃或指導(dǎo)意見等，各地方政府公開發(fā)布超400項氫能專項政策，對項目投資、多元化應(yīng)用等進(jìn)行支持，加速破解行業(yè)痛點難點問題。
例如，大連、鄂爾多斯等地著力推動可再生能源制氫和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；吉林、河北明確可再生能源制氫項目和制氫加氫一體站不需在化工園區(qū)內(nèi)建設(shè)；新疆對納入示范區(qū)的風(fēng)光氫制用一體化項目，結(jié)合實際優(yōu)先配置上網(wǎng)風(fēng)光資源，具體電量根據(jù)制氫轉(zhuǎn)化效率及制氫成本進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，克拉瑪依推出針對可再生能源制氫及氫基產(chǎn)品生產(chǎn)端的支持政策；內(nèi)蒙古明確新能源項目投產(chǎn)時間需與制氫負(fù)荷、儲能設(shè)施同步，且應(yīng)與制氫負(fù)荷項目運(yùn)行周期相匹配。
氫能產(chǎn)銷價格穩(wěn)中有降
價格，始終是行業(yè)關(guān)注的焦點。《報告》顯示，隨著交通、發(fā)電等領(lǐng)域氫能應(yīng)用持續(xù)拓展，高純氫成為我國氫氣市場交易重要品種。
“2023年，氫能技術(shù)加速創(chuàng)新，規(guī)模化項目持續(xù)落地，全國高純氫平均價格小幅降低。”《報告》指出，生產(chǎn)側(cè)價格為34元/千克，較去年下降約1.5元/千克；消費側(cè)價格為58元/千克，下降約1.3元/千克。
不僅如此，近年來我國正在逐步完善清潔供給體系。
截至2023年底，我國各地規(guī)劃可再生能源制氫項目超380個，其中建成運(yùn)營項目約60個，累計可再生能源制氫產(chǎn)能超7萬噸/年。2023年新增投產(chǎn)項目約20個，產(chǎn)能超2.2萬噸/年。可再生能源制氫項目在西北、華北、東北等資源優(yōu)勢地區(qū)已率先實現(xiàn)化石能源制氫替代應(yīng)用，已建和在建可再生能源制氫一體化項目產(chǎn)能超90萬噸。工業(yè)副產(chǎn)氫提純項目在廣東、河北、山東等省（區(qū)、市）加快落地，推動工業(yè)副產(chǎn)氫就近消納，降低氫能供給成本。
中國科學(xué)院院士、中國氫能聯(lián)盟戰(zhàn)略指導(dǎo)委員會委員鄭南峰指出，發(fā)展可再生能源是保障我國能源安全的重要戰(zhàn)略，隨著可再生能源大規(guī)模高比例發(fā)展，利用可再生能源直接電解水制氫（綠電可離網(wǎng)制氫）不僅可促進(jìn)可再生能源的大規(guī)模利用，還可大幅降低綠氫成本、實現(xiàn)綠氫制備全生命周期零碳足跡，對我國發(fā)展綠色化工意義重大。
此外，在供需方面，規(guī)模保持平穩(wěn)。截至2023年底，全國氫氣產(chǎn)能超4900萬噸/年，同比增長約2.3%；產(chǎn)量超3500萬噸，同比增長約2.3%，主要作為合成氨、甲醇以及煉化等工業(yè)過程中的中間原料。
自主研發(fā)水平顯著提升
回顧2023年，《報告》認(rèn)為“制儲輸用”全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)和裝備呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢，持續(xù)迭代升級。
制氫方面，20兆瓦方形常壓堿性電解槽模塊實現(xiàn)應(yīng)用；質(zhì)子交換膜電解水設(shè)備單臺突破2.5兆瓦；兆瓦級固體氧化物電解槽在美國、荷蘭等國成功應(yīng)用；陰離子交換膜電解槽在日本應(yīng)用于加氫站內(nèi)制氫。儲運(yùn)方面，奧地利啟動全球首個地下儲氫試點項目，計劃儲存120萬立方米氫氣。應(yīng)用方面，1萬千瓦級純氫工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)在位于法國維埃納河畔的塞拉特紙包裝廠成功運(yùn)營；韓國實現(xiàn)8萬千瓦燃?xì)廨啓C(jī)摻氫比例從60%提高到100%；日本利用并網(wǎng)燃?xì)廨啓C(jī)完成30%氫氣混燃試驗；德國實施1.65萬千瓦燃?xì)廨啓C(jī)25%摻氫測試。
聚焦國內(nèi)，圍繞氫能高質(zhì)量發(fā)展重大需求，我國持續(xù)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)和顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，推動構(gòu)建協(xié)同高效的創(chuàng)新體系。
制氫方面，單槽10兆瓦堿性電解槽完成示范項目招標(biāo)，15兆瓦堿性電解槽研發(fā)成功；兆瓦級質(zhì)子交換膜電解槽產(chǎn)品下線并得到工程驗證；固體氧化物、陰離子交換膜電解槽實現(xiàn)小批量應(yīng)用；海上風(fēng)電海水直接電解制氫技術(shù)完成中試。
儲運(yùn)方面，鎂基固態(tài)儲運(yùn)氫車實現(xiàn)下線交付，單次可運(yùn)氫超1噸；首次非金屬管道純氫高壓測試和爆破試驗，摻氫天然氣管道泄放燃爆試驗成功實施；首套使用連續(xù)型正仲氫轉(zhuǎn)化換熱器的氫液化系統(tǒng)成功開車；首輛民用液氫槽車下線。
多元化應(yīng)用方面，燃料電池系統(tǒng)和電堆功率穩(wěn)步提升，主流產(chǎn)品分別達(dá)到150千瓦和200千瓦水平；首個大F重型在運(yùn)燃機(jī)摻氫技術(shù)完成自主升級及示范驗證，摻氫比例達(dá)到7%；兆瓦級純氫燃?xì)廨啓C(jī)開展研制及應(yīng)用驗證；氫冶金電熔煉工藝與焦?fàn)t煤氣零重整豎爐直接還原兩項氫冶金技術(shù)實現(xiàn)工程驗證。
創(chuàng)新支撐方面，推動國家能源研發(fā)創(chuàng)新平臺、全國氫能信息平臺等建設(shè)，開展能源領(lǐng)域國家重點研發(fā)計劃、首臺（套）重大技術(shù)裝備評定和示范應(yīng)用等工作部署。
“盡管我國在多種電解水技術(shù)方面已具備一定領(lǐng)先優(yōu)勢，但目前尚未有可支撐大規(guī)模離網(wǎng)及適應(yīng)波動的電解水制氫技術(shù)。”鄭南峰坦言。
對此，鄭南峰認(rèn)為，亟須開發(fā)可適用于離網(wǎng)的混聯(lián)制氫技術(shù)，通過從基礎(chǔ)研究的角度開展高性能低成本催化劑、長壽命電極、復(fù)合隔膜等核心材料內(nèi)部演化機(jī)制的研究，攻克波動性綠電到綠氫系統(tǒng)關(guān)鍵核心技術(shù)，支撐綠電可離網(wǎng)混聯(lián)制氫規(guī)模化生產(chǎn)，助力我國在氫能領(lǐng)域的持續(xù)性引領(lǐng)。
四個“強(qiáng)化”勾勒發(fā)展路徑
展望未來我國氫能產(chǎn)業(yè)，《報告》用四個“強(qiáng)化”勾勒出發(fā)展路徑。
強(qiáng)化政策引領(lǐng)，推動產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。各地應(yīng)統(tǒng)籌氫能供應(yīng)能力、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和市場空間，合理布局氫能制備、儲運(yùn)、加注、應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)鏈項目，有序推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展實際需求，制定完善氫能基礎(chǔ)設(shè)施管理辦法。鼓勵產(chǎn)學(xué)研用各方參與氫能基礎(chǔ)與安全、制備、儲運(yùn)、加注、應(yīng)用全鏈條標(biāo)準(zhǔn)研制。支持龍頭企業(yè)、行業(yè)機(jī)構(gòu)針對氫能各環(huán)節(jié)研發(fā)新技術(shù)、新工藝、新方法，布局研制一批關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化市場化應(yīng)用。
強(qiáng)化基礎(chǔ)研究，提升關(guān)鍵核心技術(shù)水平。面向氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，應(yīng)積極支持龍頭企業(yè)聯(lián)合有實力的科研機(jī)構(gòu)組建創(chuàng)新聯(lián)合體，組織實施關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)項目和國家重大攻關(guān)任務(wù)。電解槽產(chǎn)品持續(xù)迭代，向大容量、長壽命、低能耗等方向演進(jìn)。持續(xù)推進(jìn)高溫氣冷堆制氫技術(shù)基礎(chǔ)研究。持續(xù)提高高壓氣態(tài)儲運(yùn)效率，固態(tài)、液態(tài)、有機(jī)液體等儲運(yùn)技術(shù)開展工程驗證。積極有序開展長距離、大規(guī)模純氫管道輸運(yùn)技術(shù)研究。在確保安全性和適用性的前提下，研究論證摻氫在城鎮(zhèn)燃?xì)忸I(lǐng)域試點應(yīng)用。持續(xù)提升燃料電池穩(wěn)定性、耐久性。燃?xì)廨啓C(jī)完成更高比例摻氫驗證。
強(qiáng)化示范推廣，有序推動多元化產(chǎn)業(yè)化。各地應(yīng)有序推進(jìn)清潔低碳?xì)淠茉诠I(yè)、交通、發(fā)電等領(lǐng)域應(yīng)用，持續(xù)引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈降本。隨著可再生能源制氫示范項目陸續(xù)投運(yùn)，清潔低碳?xì)淠芄┙o能力將進(jìn)一步提升。持續(xù)推進(jìn)氫能供給、消納相結(jié)合的風(fēng)光制氫一體化項目。不斷擴(kuò)大工業(yè)領(lǐng)域煉化、合成氨、甲醇等領(lǐng)域可再生能源制氫替代應(yīng)用規(guī)模。交通領(lǐng)域繼續(xù)呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢，持續(xù)增長燃料電池在重載交通、長途物流和無人機(jī)等領(lǐng)域應(yīng)用規(guī)模。有序布局發(fā)電領(lǐng)域燃料電池分布式熱電聯(lián)供、純氫（摻氫）燃?xì)廨啓C(jī)等項目，發(fā)揮氫能調(diào)節(jié)周期長、儲能容量大的優(yōu)勢，逐步拓展到可再生能源消納、電網(wǎng)調(diào)峰等應(yīng)用場景。
強(qiáng)化合作交流，賦能產(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì)量發(fā)展。氫能科學(xué)和技術(shù)國際聯(lián)合研發(fā)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)，推動氫能全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)、材料裝備和國際項目創(chuàng)新合作。中國技術(shù)和產(chǎn)業(yè)龍頭應(yīng)積極拓展國際市場，提升中國氫能產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。探索構(gòu)建氫能綠色價值實現(xiàn)機(jī)制，推動清潔低碳?xì)淠軜?biāo)準(zhǔn)制定、碳減排效應(yīng)核算。以國際項目示范為抓手，推動在氫能裝備、清潔低碳?xì)淠苜Q(mào)易與產(chǎn)品碳足跡等方面標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則互認(rèn)和認(rèn)證體系互聯(lián)互通。
“傳統(tǒng)能源逐步退出，必須建立在新能源安全可靠替代的基礎(chǔ)上。要加快建設(shè)新型能源體系，注重傳統(tǒng)能源與新能源多能互補(bǔ)、深度融合。”中國工程院院士、中國氫能聯(lián)盟戰(zhàn)略指導(dǎo)委員會委員彭蘇萍指出，氫能是21世紀(jì)極具發(fā)展前景的二次能源，燃料電池是21世紀(jì)的能源革命性技術(shù)，未來10~20年將是我國氫能源與燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要機(jī)遇期，需緊密聯(lián)系我國能源發(fā)展實際，從戰(zhàn)略、政策、技術(shù)、資金、國際合作等方面積極謀劃，通過改革創(chuàng)新破解發(fā)展難題，助力實現(xiàn)氫能源與燃料電池高質(zhì)量發(fā)展。
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