氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,也是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。近年来,氢能被越来越多的国家关注并投入巨大热情,已成为 世界各国能源转型和经济发展的一抹亮色。党的二十大报告指出:“加快发展方式绿色转型。推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键 环节。”2022年3月,国家发展改革委、国家能源局联合发布《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》,明确了氢能产业的战略定位和绿色低碳的发展 方向。以绿色氢能推动新型能源体系建设,旨在促进我国可再生能源规模化高效利用、助力“双碳”目标实现,为加快我国发展方式绿色转型提供强劲动 力。
发挥氢能在新型能源体系建设中的独特作用
党的二十大报告提出,“积极稳妥推进碳达峰碳中和”“加快规划建设新型能源体系”。建设新型能源体系内在地要求以“双碳”为牵引,主要以沙漠 、戈壁、荒漠地区等大型新能源基地为基础,探索形成最大化消纳可再生能源的、新型的能源供给消纳体系。在一定程度上,新型能源体系应是氢电融合 、多能互补的新体系,不仅要部署大基地的新能源集中外送,更要考虑如何就地消纳。
新型能源体系要突出四个融合。一是化石能源与新能源融合。通过化石能源和新能源优化组合,循序渐进推动化石能源减量替代和减碳降碳,发挥煤电 对新能源电力的基础性和调节性作用。二是一次能源与二次能源融合。通过氢电耦合等方式,推动形成煤油气、电热氢等灵活转换、多元互补的现代能源 体系。三是集中式和分布式融合。将大基地电力集中外送和分布式利用、就地消纳结合起来,实现新能源最大化利用。四是“源网荷储”融合。深化电力 体制改革,发展“源网荷储”一体化的配电网络,推动实现虚拟电厂、综合智慧能源、分布式电源等多元融合发展,促进新能源就地消纳。
新型能源体系应具备以下特征。第一,能源结构以绿色低碳能源为主,终端能源消费以电为主、氢电融合为辅。氢能可以通过储能的形式增强风、光等 不稳定新能源电源的稳定性,因此,新型能源体系要实现氢电融合、多能互补。第二,运行安全灵活可靠。运用数字化、智能化电网技术,夯实集中式输 电网络安全基础,大力发展智慧化分布式能源,提高电力系统灵活性和可靠性。第三,科技创新引领发展,市场体系完备有效。深入推进绿色电力交易市 场、碳排放权交易市场协同联动,最大化兑现新能源绿色环保价值。
基于以上新型能源体系的特征,可以看到氢能在建设新型能源体系中发挥着不可替代的作用。氢能作为清洁优质的二次能源,在交通领域可以减少汽柴 油消费;作为高品质热源,在工业领域可以减少煤炭、天然气等化石能源消费;作为大规模、长周期、跨季节储能方式,可以提高电力系统灵活调节能力 ,促进大基地新能源电力集中外送;作为清洁化工原料和还原剂,可以以“风光发电+氢储能”一体化、“绿电—绿氢—绿氨(绿色甲醇)”产业链布局等与 地方工业、农业相融合,既能促进大基地化工等相关产业绿色低碳转型,又能带动相关地区经济社会发展,还能为新能源就地消纳提供解决方案。
氢能绿色发展面临的主要问题
目前,氢能绿色发展还面临一些难点和问题,贯穿于制、储、输、用产业各个环节中。
首先,制氢过程“灰”氢如何变“绿”。目前,全球氢气的生产制造仍以化石能源制氢为主,“绿氢”占比较低。我国是世界最大的制氢国,但是可再 生能源制氢占比有待提高。由于碳捕捉与封存技术尚不成熟且成本偏高,近期无法与大规模煤制氢形成有效匹配,难以满足“双碳”要求。目前,可再生 能源制氢有的难以适应风光电力的间歇性和波动性,有的技术尚未成熟,有待探索出大规模低成本绿氢技术路线。绿氢项目立项多但实际落地较少。
其次,储氢和输氢存在堵点。一方面,氢储能是实现长周期、季节性储能的重要选择,也是我国氢能发展的重要目标。目前,各国尚未解决大规模跨季 节储能的技术、成本、商业模式等问题,很多储氢项目处在实验探索阶段,氢储能规模化和产业化应用仍然任重道远。另一方面,输氢存在运输不通、供 需不畅等问题。在一定程度上,“绿氢”生产和消费空间存在错配。“绿氢”的生产更多分布在风、光资源丰富的三北地区,而氢气消费大多集中在东南 沿海工业集聚地区,这客观上要求储运衔接供需。由于液化储运核心技术有待突破,并且固态储氢材料大多仍处于研发阶段,输氢成本较高。
此外,工业领域用氢潜力尚待释放。我国氢能发展以交通领域作为先导,为氢能发展奠定了很好的产业基础,据估计,超过80%的氢气消费在工业领域 ,我国目前工业领域主要采用化石能源制氢,碳排放占比高,工业领域是氢能脱碳的最大潜力所在,用氢潜力尚待进一步释放,以提升需求对供给的牵引 。
加快氢能绿色发展的几点建议
我国具有良好制氢基础和大规模应用市场,氢能产业呈现积极发展态势。加快氢能绿色发展,需解决好氢能产业发展各环节全过程中存在的难点堵点, 以绿色氢能推动新型能源体系建设。对此,可从以下几个方面着手。
第一,注重标准强产业。需加强对“绿氢”标准的研究制定,结合我国发展实际,进一步明确“绿氢”行业标准或国家标准。同时,要积极参与国际标 准的制定。还要优化氢源配置,以“绿氢”为导向,推动新能源大基地积极发展制氢产业;鼓励化石能源和新能源优化组合,通过“绿电”制“绿氢”, 在化工、冶金等领域逐步实现“绿氢”替代。
第二,多管齐下通储运。支持开展高压气态、有机液态、液氢、管道等多种输氢路线的技术示范,疏通产业堵点,解决好“绿氢”供需不匹配问题。针 对新能源大基地建设,短期内鼓励就近消纳,优先发展制氢产业,减少氢能长距离运输,探索培育“风光发电+氢储能”一体化应用新模式;中远期考虑长 距离外送,研究探索“西氢东送”“北氢南送”的可行性。
第三,规模化应用在工业。“绿氢”在工业领域的规模化应用将带动大功率“绿氢”制备技术及装备、管道输送及大规模储氢技术发展。对此,要出台 相关扶持政策,以“绿氢”在工业领域的规模化应用为目标,促进工业领域深度脱碳。
第四,千方百计降成本。要促进技术创新降成本,聚焦短板弱项,适度超前部署一批氢能项目,持续加强基础研究、关键核心技术和颠覆性技术创新, 建立协同高效的创新体系;要促进模式创新降成本,在大基地开展“风光发电+氢储能”一体化生产,降低氢能供给成本,对分布式可再生能源的制加用一 体化站内制氢模式采取氢能分布式生产和就近利用;要深化改革降成本,进一步深化电力体制改革,在风光水电资源丰富地区开展可再生能源制氢示范, 对相关项目给予电价补贴,支持清洁氢减排量纳入自愿碳减排市场交易,使氢能绿色环保价值得以充分体现。
第五,综合施策推示范。针对氢能产业发展痛点难点,需通过示范不断积累经验,形成可复制、可推广的经验。具体示范类型可分为两类:一类要基于 氢能应用为牵引的综合示范和工业、交通等不同应用场景的减碳需求,发挥氢能作为用能终端绿色低碳转型重要载体的作用;另一类可就产业链关键薄弱 环节、技术难点问题开展专项示范,如开展可再生能源制氢储氢技术示范、规模化储氢技术示范等。
总体而言,发展绿色氢能,产业政策应关注绿色氢能在工业领域的应用。氢能是建设新型能源体系不可或缺的部分,要发挥好绿色氢能的引领带动作用 ,为大基地新能源就地消纳提供新方案,为大力发展清洁能源、实现碳达峰碳中和开辟新空间。