能源終結(jié)者:鴻溝深似海,氫能向陽生
冬奧會(huì)閉幕,冬殘奧會(huì)接棒。細(xì)數(shù)冬奧會(huì)發(fā)生的種種,不僅僅是運(yùn)動(dòng)員帶來的精彩令人感動(dòng),冬奧的綠色科技也是不能讓人忽視的風(fēng)光。從基礎(chǔ)設(shè)施各大場館的改造與建設(shè),到冰場的零排放二氧化碳制冰,冰雪賽道的節(jié)能造雪,全場館綠色電能的供應(yīng),賽事交通服務(wù)等。一場極致的綠色科技賽事,無不展現(xiàn)著綠色冬奧的主旨,讓人大飽眼福。
拿交通運(yùn)輸?shù)姆⻊?wù)來說,各類新能源車齊齊上陣,不僅包括我們常見的純電動(dòng)車,傳統(tǒng)能源車,也包括一些氫燃料車。整體的冬奧運(yùn)輸保障中節(jié)能與清潔能源車輛在小客車中占比100%,在全部車輛中占比85.84%,為歷屆冬奧會(huì)中含綠素最高。
氫燃料車的展示,可謂是目前來全球范圍內(nèi)最大的一次集中示范,吸引了眾多的目光關(guān)注,也是冬奧會(huì)場中不可或缺的一抹亮色。根據(jù)冬奧組委公布的數(shù)據(jù),本屆冬奧會(huì)示范運(yùn)行超1000輛氫能源汽車,并配備30多個(gè)加氫站,積極投入的氫能燃料車的廠商包括豐田汽車、北汽集團(tuán)、宇通客車、福田汽車等車企。在這個(gè)最大的盛會(huì)中,以冬奧為契機(jī)集中展現(xiàn)了氫能產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用潛力。
借助冬奧的機(jī)遇,氫能產(chǎn)業(yè)被推向世界的舞臺,氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在這個(gè)世界窗口中被行業(yè)議論紛紛,那么,在未來碳中和重構(gòu)的新能源格局下,氫能產(chǎn)業(yè)到底將扮演怎樣的角色?
氫能崛起
氫能作為清潔、高效、安全、可持續(xù)的新能源,被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉搭愋椭,在能源、交通、工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,有著巨大的市場潛力。
在歐美日等發(fā)達(dá)國家和地區(qū),早已將氫能納入國家能源發(fā)展戰(zhàn)略,并出臺產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和支持政策。國內(nèi)將氫能定位戰(zhàn)略能源技術(shù),政策利好也在逐步釋放。2019年氫能首次被寫入政府工作報(bào)告,2020年《中華人民共和國能源法(征求意見稿)》第一次將氫能列為能源范疇,同年氫能納入年度國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展計(jì)劃,并啟動(dòng)燃料電池汽車示范推廣及國家氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃編制。
2021年3月,氫能正式被納入“十四五”規(guī)劃綱要草案。截至2021年,我國政府累計(jì)支持氫能及燃料電池研發(fā)經(jīng)費(fèi)超過20億元;2021年12月,工業(yè)和信息化部印發(fā)的《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》也提出,加快氫能技術(shù)創(chuàng)新和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),推動(dòng)氫能多元利用。
追溯本源,氫能產(chǎn)業(yè)得到全世界各國的大力支持與發(fā)展,與能源結(jié)構(gòu)、能源趨勢的變化需求不無關(guān)系。碳達(dá)峰、碳中和的長期發(fā)展目標(biāo),化石能源的枯竭、污染、氣候等問題,都加速著能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。我們自己的能源國情是多煤少氣缺油,石油和天然氣都需要進(jìn)口來解決資源緊缺的問題,其中石油75%依靠進(jìn)口,天然氣50%依靠進(jìn)口,并且進(jìn)口比例仍在逐年增大。
無論是減碳還是能源安全的把控,都在驅(qū)動(dòng)著我們朝著氫能產(chǎn)業(yè)的深處走去。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前,全國有30個(gè)省份、150多個(gè)城市在其“十四五”規(guī)劃中提及氫能發(fā)展,有50多個(gè)城市出臺了地方氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃。根據(jù)各省區(qū)市規(guī)劃目標(biāo),到2025年全國將建成加氫站超過1000座,推廣氫燃料車超過54000輛。
從氫能的產(chǎn)業(yè)政策、研究、基礎(chǔ)設(shè)施的不斷構(gòu)建與完善,到真金白銀的推廣示范區(qū)的建立,都反映著我們對能源系統(tǒng)改革的決心,加速著氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展改造,國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)再度迎來發(fā)展熱潮。
“身份牌”:多能耦合
我們知道氫氣并不是天然存在于自然界的能源,必須通過技術(shù)的制備才能產(chǎn)生,是一種典型的二次能源。因?yàn)橹苽涞哪茉聪奶寂挪煌,也被分為三種類別,用清潔能源電解水的制備被稱為綠氫,用化石燃料煤炭天然氣等制灰氫、藍(lán)氫。煤制氫與天然氣制氫因?yàn)槌杀据^低,應(yīng)用也最為廣泛,是主要的氫氣生產(chǎn)來源,占總產(chǎn)量的90%以上。
在氫能實(shí)際的落地應(yīng)用中,最被人廣泛認(rèn)知的是在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用,相比于電動(dòng)車,氫燃料電池車“加氫5分鐘,續(xù)航800公里”,耐低溫,續(xù)航高,真正規(guī)避了電動(dòng)車的所有痛點(diǎn),還能實(shí)現(xiàn)零排放,無污染,幾乎是完美的能源車。
不過發(fā)展氫能不僅僅是為了交通,雖然出行是萬億級別的消費(fèi)場景,但在氫能源系統(tǒng)的棋局中,在碳中和大循環(huán)的背景下,出行并不是氫能的主戰(zhàn)場。氫能擅長的領(lǐng)域,也包含在能源電氣化后的工業(yè)生產(chǎn)和電網(wǎng)系統(tǒng)的儲能調(diào)配中。
在工業(yè)領(lǐng)域中,現(xiàn)階段約90%的氫氣主要用于化工工業(yè)生產(chǎn)甲醇、氨等工業(yè)產(chǎn)品,約10%的氫氣用于玻璃制造業(yè)、半導(dǎo)體制造業(yè)、多晶硅行業(yè)、食品行業(yè)、航空航天、鋼鐵等行業(yè)。不過受限于目前氫能供應(yīng)波動(dòng)性較大、氫能生產(chǎn)產(chǎn)量與需求不匹配等現(xiàn)實(shí)情況,氫能在化工工業(yè)上的應(yīng)用有限。但可預(yù)見的未來,隨著制氫的成本下降,在耗能大戶的工業(yè)領(lǐng)域,氫能作為清潔能源,將會(huì)是減碳排的主力應(yīng)用能源之一,滿足工業(yè)需求。
除了工業(yè)領(lǐng)域外,在風(fēng)電光伏的可再生能源儲存中,氫能作為優(yōu)質(zhì)的儲能對象也會(huì)發(fā)揮作用。我們知道在能源領(lǐng)域,風(fēng)電與光伏已經(jīng)被大規(guī)模的推廣與應(yīng)用,但因?yàn)槟茉吹挠行鋯栴},已經(jīng)成為其發(fā)展的瓶頸之一。
如果將用不完的電能與風(fēng)能,通過電解水轉(zhuǎn)化成“綠氫”,在夜晚為整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)“削峰填谷”,也可以替代掉部分昂貴的鋰電儲能電池。目前眾多的光伏企業(yè)都開始瞄準(zhǔn)了氫能,作為打開增長的新空間。
2021年3月,隆基股份通過全資子公司隆基綠能創(chuàng)投與上海朱雀投資合資成立西安隆基氫能科技有限公司,計(jì)劃大力發(fā)展光伏制氫;同月,陽光電源也發(fā)布大功率的SEP50 PEM制氫電解槽;5月晶科科技公布了布局光伏制氫的消息;協(xié)鑫新能源隨后也成立高達(dá)100億元的氫能產(chǎn)業(yè)投資基金;林洋能源在8月宣布成立合資公司正式進(jìn)軍氫能。氫能產(chǎn)業(yè)被光伏風(fēng)電企業(yè)們作為價(jià)值投資錨定,開始了爭相的研究與布局。氫能產(chǎn)業(yè)的價(jià)值將會(huì)成為新一輪的投資風(fēng)口。
據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)計(jì),到2050年氫能將在中國終端能源體系中占比至少達(dá)到10%,氫需求量將由目前的2000多萬噸提升至約6000萬噸,產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值約12萬億元。
無論是作為儲能的屬性,還是清潔能源的屬性,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)氫能的地位將變得越來越重要,不過氫能產(chǎn)業(yè)也只是能源系統(tǒng)中的一環(huán),并不能完全代替其他能源,甚至是淘汰掉其他能源。因?yàn)轱L(fēng)光電化石等能源的獨(dú)特屬性,只使用一種能源是不能解決所有的需求問題,未來的能源體系統(tǒng)注定是朝著低碳、多能耦合的方向發(fā)展。而氫能作為能源系統(tǒng)中重要的一環(huán),其產(chǎn)業(yè)的價(jià)值也會(huì)在交通、工業(yè)、電網(wǎng)儲能等全面開花。
羈絆與終結(jié)
梳理人類使用能源的蹤跡脈絡(luò),從化石能源到清潔能源的轉(zhuǎn)變,也不過幾十年,小時(shí)候的節(jié)能減排口號逐漸成為戰(zhàn)略與發(fā)展的必需品被強(qiáng)制要求。整個(gè)世界的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展都開始向低碳轉(zhuǎn)變。
氫能成為重要的新能源產(chǎn)業(yè)方向,無論是技術(shù)儲備還是產(chǎn)業(yè)規(guī)模,氫能產(chǎn)業(yè)都開始走向了爆發(fā)的臨界點(diǎn)。目前我國的氫產(chǎn)量大概占世界1/3,是世界上產(chǎn)氫最大的國家。不過也面臨不少的問題,影響最大的一個(gè)根本問題就是產(chǎn)業(yè)鏈未打通,導(dǎo)致用氫的成本非常高。
氫能產(chǎn)業(yè)鏈要成長為雨林滋潤萬業(yè)生長的前提,最先需要解決的就是氫源成本的問題,氫源的成本問題解決了,才會(huì)對下游的應(yīng)用起到支撐和推動(dòng)作用。
很多讀者可能在有關(guān)能源領(lǐng)域的文章中,了解過氫能產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈,其中上游的氫源制備和中游的儲運(yùn)等都存在發(fā)展的瓶頸,這也是氫能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在未規(guī);l(fā)展的主要原因。氫能源的制備,運(yùn)輸?shù)某杀九c技術(shù)等都有很大的提升空間。
拿加氫站舉例來說,國內(nèi)現(xiàn)在的加氫站都是站外供氫,需要把氫運(yùn)到站內(nèi)后再加注,運(yùn)輸成本高,公路運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)大,如果建設(shè)管道運(yùn)輸,投入的資源更深似海。但在國外,都是制氫、加氫一體化的操作方式,既節(jié)約又安全。
在國內(nèi),氫氣是被作為;愤M(jìn)行管理,而不是能源。制氫屬于化工項(xiàng)目,法規(guī)管理要求需要進(jìn)入化工園區(qū)制備,但多數(shù)的氫能應(yīng)用領(lǐng)域都是在商業(yè)用地和工業(yè)用地中,因此這對氫能的使用與發(fā)展帶來限制,也提高了氫能運(yùn)輸?shù)某杀尽H绻胍獙⒏咂蟮募託湔境杀敬蠓迪聛,還需要政策進(jìn)一步放寬對制氫項(xiàng)目的限制,有序引導(dǎo)制氫運(yùn)氫的發(fā)展。而不是長期的輸血補(bǔ)貼,這也不是良性的發(fā)展模式。
不過運(yùn)氫的問題無法避免,終須解決,因?yàn)槟茉吹倪\(yùn)輸流通對發(fā)展非常必要。在氫能產(chǎn)業(yè)的儲存中,也有新的研究方向可以解決運(yùn)氫一些安全問題。研究人員發(fā)現(xiàn),氨是一個(gè)非常好的儲氫介質(zhì),高中化學(xué)告訴我們氨的主要功能是當(dāng)肥料用的。合成氨容易運(yùn)輸、液化,并且安全。
氨的分解比較容易,分解出來是純的氮?dú)夂蜌錃猓迸c綠氫比較容易耦合,很適合用氨來儲存氫。 日本是氫能產(chǎn)業(yè)研究比較先進(jìn)的國家,也將氨儲存氫技術(shù)作為其研究應(yīng)用的重要方向。對于氫能的儲備來說,氨儲氫的技術(shù)研究還是非常值得重點(diǎn)關(guān)注。
回到氫能產(chǎn)業(yè)的原點(diǎn),我們會(huì)發(fā)現(xiàn)政策與戰(zhàn)略層面的疏導(dǎo),產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的深耕,氫能產(chǎn)業(yè)暫時(shí)整體的發(fā)展雖然緩慢,但不會(huì)一直停滯于此?v觀目前氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,無論是從立法、頂層設(shè)計(jì),還是具體落地的示范應(yīng)用等,市場和產(chǎn)業(yè)都給予氫能持續(xù)發(fā)展的肥沃土壤。統(tǒng)籌、規(guī)范、支持氫能產(chǎn)業(yè)向健康的方向持續(xù)發(fā)展。
艱難的初始爬坡期過了,就是迅速開花結(jié)果期,技術(shù)、政策澆灌出的氫能產(chǎn)業(yè)果實(shí)也會(huì)和能源系統(tǒng)的其他關(guān)鍵元素一起潤澤全行業(yè)中的每一環(huán),助力全產(chǎn)業(yè)的深度脫碳,早日實(shí)現(xiàn)“2060 碳中和”的目標(biāo)。
原文標(biāo)題 : 能源終結(jié)者:鴻溝深似海,氫能向陽生
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