稳步推动氢能多元应用 有力支撑实现双碳目标
戴先知 龚娟
近日,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)》(以下简称《规划》),业界欢声一片,欣喜国家层面终于明确了氢能产业的战略定位和发展目标;但是普遍认为“到2025年,燃料电池车辆保有量约5万辆”的发展目标略显保守,原本看好氢能与燃料电池产业的投资界人士更是犹豫不决。
笔者认为《规划》的发布明确了氢能在未来我国能源绿色低碳转型发展的重要地位,同时也体现了燃料电池汽车是我国氢能产业发展的重要切入点,以交通领域为先导,最终推动氢能在能源、工业、交通、建筑等多领域多元化应用,助力我国实现碳达峰、碳中和目标。
一、氢能交通是打开氢能产业发展的门钥匙
以燃料电池汽车为代表的氢能交通领域涉及上游氢能制取、储存、运输、加注,中游燃料电池电堆、系统及关键零部件,下游整车开发与应用,以及全产业链安全监管与标准制定等环节。近年来,我国氢能与燃料电池汽车技术自主创新取得重大突破,但部分关键材料、装备制造等核心技术尚未实现自主可控,与国外先进水平相比还存在一定差距,且产业链各环节成本偏高。
通过氢能在交通领域的示范应用,加速氢能与燃料电池技术更新迭代和商业化步伐,推动产业链各环节成本下降,逐步提高国际市场上“中国制造”的竞争力和话语权,并为氢能拓宽应用领域积累经验和可行性路径。
另一方面,依托车辆示范不断加强氢能基础设施建设,构建安全完备的氢能供应链,为氢能大规模开发和其他领域的应用提供基础设施保障。
据统计,目前已推广的车辆加上5个示范城市群的车辆推广目标,到“十四五”末车辆推广将超过4万辆,笔者认为当前行业可不必过多关注车辆推广目标,应更多地聚焦产业链技术创新以及提升经济性等方面,推动氢能与燃料电池产业逐步发展壮大。
二、氢能是能源绿色低碳转型的重要载体
大力发展可再生能源是构建我国清洁低碳安全高效的现代能源体系的重要途径,电力将是我国终端能源消费的主体,但是风光等可再生能源的波动性、电力的难以储存等问题是能源绿色低碳转型面临的严峻挑战。氢能作为清洁高效的能源载体,可与电、热、气等能源互联,实现跨能源网络协同优化,将在未来国家能源体系中发挥重要的支撑作用。
一方面,高比例可再生能源并网会给电力系统和电网安全带来较大冲击,可利用氢的大规模长周期储能特性,减少弃风弃光,实现可再生能源高效可持续规模化开发利用。
另一方面,利用氢电互转特性可以电解水制氢和燃料电池发电技术为基础实现电网调峰,提高电网的协调性和可靠性。同时,氢能可以实现可再生能源物化输送,解决可再生能源资源地区分布不均、供需错配的问题,在可再生能源资源富集且电力外送通道不足的地区,可以发展可再生能源大规模电解水制氢和储运氢,变输电为输氢,开辟新的能源传输途径。
笔者认为当前是稳步开展绿色低碳(尤其是可再生能源)制氢、氢能安全高效经济储运等核心技术攻关尤为关键的阶段,行业要牢牢把握国家发展动向,紧抓行业发展机会,助力终端用能绿色低碳转型。
三、氢能是工业等难以减排领域实现脱碳的有效选择
工业是氢能多元化应用的重要一环,据统计,2020年,我国钢铁、煤化工、石化化工三个行业碳排放量之和超过我国碳排放总量的20%,碳减排任务艰巨。随着氢能技术的进步以及产业的快速发展,氢能是钢铁、化工等难脱碳领域实现低碳发展的重要选择路径已达成共识。我国在《规划》中对氢能的定位也明确了氢能是能源终端实现绿色低碳转型的重要载体,提出发挥氢能对碳达峰、碳中和目标的支撑作用,深挖跨界应用潜力,推动交通、工业等用能终端的能源消费转型和高耗能、高排放行业绿色发展。
但是《规划》也明确了当前我国氢能产业所处阶段为发展初期,仍存在一些问题和挑战,氢能在工业领域的推广应用还是要采取稳慎应用、示范先行的原则。
一是我国氢能产业发展以交通领域应用为切入口,目前,燃料电池电堆、系统、核心零部件及整车等技术已取得显著进步,在长三角、珠三角、京津冀等地已开展千辆级的示范应用,包括燃料电池汽车在冬奥会上的运营,积累了大量的示范经验,具备大规模推广应用的技术和产业基础,但是氢能耦合钢铁、煤化工、炼化等应用仍存在技术制约,需要技术攻关和工艺优化整合。
二是当前我国氢能产业链经济性有待提升,对工业等大规模用氢行业影响较大,适合通过开展适度示范来打通产业链条,不适宜盲目扩大规模,未来需要通过政策支持、技术迭代、设备降本等多个方面联合发力,推动氢能产业降本增效,从而逐步加大工业领域氢能推广应用的规模。
三是氢能助力工业领域绿色低碳发展,根本是要推动清洁低碳氢在工业领域的应用,当前我国可再生能源制氢仍存在技术、成本、标准法规等制约,不利于工业领域的大规模推广。笔者认为当前行业不宜“求全求大”,应因地制宜,结合当前实际,在条件允许的情况下与工业领域企业探索开展氢能实现深度脱碳的试点示范,实现有序健康发展。
四、绿色经济、稳慎有序、自主安全是发展前提
随着《规划》的发布,氢能的能源属性以及战略定位等得到了明确,有了清晰的规划指导和引领,业界各方推动产业发展信心倍增,产业前景可期。
《规划》中也针对产业高质量发展提出了“安全为先,清洁低碳”、“稳慎应用,示范先行”等发展原则,作为产业健康有序发展的重要前提和基础。
安全是氢能产业发展的底线,要从氢能安全技术创新、全产业链安全监管等方面发力保障产业的安全发展,包括充分利用大数据、人工智能等先进的信息化技术提升全过程安全管理水平。
推动构建清洁化、低碳化、低成本的多元制氢体系的重点是发展可再生能源制氢,严格控制化石能源制氢,助力可再生能源大规模发展以及能源消费结构的绿色转型,切忌本末倒置,以发展氢能产业之名推动煤炭等高碳化石能源的消费。
稳步推进氢能多元化应用是拓展氢能应用端的前提和基础,清洁低碳氢在交通、储能、工业等领域的大规模推广无疑是支撑我国“双碳”目标实现的重要路径,但需避免盲目跟风、大干快上的现象出现,核心技术自主可控、政策体系科学完善、氢能供应低碳低成本才是打开市场商业化发展空间的前提和根本。
笔者认为我国氢能的发展与我国实现双碳目标以及能源高质量发展息息相关,不可割裂去看待;当前行业须不断形成共识与合力,“自下而上”与“自上而下”相结合,合理认识产业发展进程,理性、稳慎参与氢能与燃料电池产业建设发展。
龚 娟
博士,佛山环境与能源研究院北京事业部部长,主要从事氢能领域政策研究及规划编制工作,参与完成多个地方政府及企业的氢能产业政策研究及战略规划布局等相关课题,为地方及企业氢能产业发展提供支撑。
戴先知
佛山环境与能源研究院北京事业部副部长,主要从事氢能产业战略、规划及政策研究与咨询工作,参与完成地方政府和大型能源企业氢能产业战略规划研究课题十余项。