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氢能“顶层设计”出炉,未来能源体系将如何构建?
来源:环球网科技 时间:2022-04-25 字体:[ ]

【环球网科技报道 记者 郑湘琪 秦耳】近期,氢能产业的发展步入聚光灯下,引发广泛关注。3月23日,国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》(以下简称《规划》)。作为我国首个氢能产业的中长期规划,《规划》对氢能产业的发展做出顶层设计和积极部署。

随后,工信部、国家发展改革委等六部委联合发布《关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》(以下简称《意见》)。《意见》提出,加快突破“绿氢”规模化应用等关键技术,鼓励石化化工企业因地制宜、合理有序开发利用“绿氢”,推进炼化、煤化工与“绿电”、“绿氢”等产业耦合示范。

关于《规划》的出台,包括学界、市场以及新能源产业上下游都对该规划进行了深入的解读与分析。对于《规划》带来的影响,业内有观点认为,氢能产业《规划》的出台,代表了我国将对“新能源”领域所有技术路线全面下注,通过市场和政策的双重推动,助力我国能源市场多元化运行,确保氢能发展成为未来国家能源体系的重要组成部分。

另外,也有观点认为,虽然《规划》的出台为氢能产业带来了推动,但在发展的过程中还需要谨慎对待产业发展面临的挑战。以日本为例,日本早在十几年前就在氢能领域注重发展,如今在氢能领域相关科技研发以及产业化实践中,均处于产业的头部并拥有大量技术积累。但就目前发展结果来看,氢能产业在日本国内一直没能达到产业化的程度,曾经在氢能源汽车领域下以“重注”的日本车企,如今在丰田的带动下也纷纷“all in”纯电动汽车。

翻看氢能产业发展的相关讨论,讨论的焦点集中在作为未来国家能源体系的重要组成部分,如何让氢能真正成为用能终端实现绿色低碳转型的重要载体;作为战略性新兴产业和未来产业重点发展方向,氢能如何真正实现产业化发展。这些讨论也成为产业聚焦点。

目前,我国的氢能产业发展情况如何?相关顶层设计对氢能产业的高质量发展产生哪些指导作用?为实现《规划》的发展目标,行业又将如何布局?针对上述问题,记者与行业相关人士进行交流。

氢能产业发展迎来新机遇

据国家发改委方面介绍,氢能与电能类似,是常见的二次能源,需要通过一次能源转化获得;不同之处在于,氢能的能量密度高、储存方式简单,是大规模、长周期储能的理想选择,为可再生能源规模化消纳提供了解决方案。随着燃料电池等氢能利用技术逐渐成熟,氢能-热能-电能将实现灵活转化、耦合发展。

作为一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,氢能正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。此次《规划》明确,氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。

作为世界上最大的制氢国,我国年制氢产量约3300万吨,其中达到工业氢气质量标准的约1200万吨。国内氢能产业呈现积极发展态势,已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺,在部分区域实现燃料电池汽车小规模示范应用。全产业链规模以上工业企业超过300家,集中分布在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域。

对此,中集安瑞科副总经理、中集氢能(氢能业务中心)总经理杨葆英表示,“前期行业健康稳健的发展已经为氢能从产业到市场奠定了良好的发展基础,《规划》的出台将明确氢能在我国国家能源体系中的重要地位,指明了氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。可以说,在历经十年的发展积累后,氢能产业将迎来政策性利好带来的全新发展机遇。”

江苏清能新能源技术股份有限公司总经理张弛进一步表示,作为氢能顶层设计的里程碑,《规划》从国家的角度明确了氢能产业的定位。“具体而言,在上游氢源方面,《规划》明确了我国氢气制备的规划和方向,严控化石能源,鼓励绿氢。在下游应用端,《规划》也明确了2025年的具体目标,为行业发展指明了努力的方向。同时,《规划》反复强调安全问题,把亟需解决的管理归口问题提上日程,对今后的体制创新和制度创新提出了要求。”

事实上,在上游氢源方面,我国现有氢气供应体系以化石能源制氢为主。全国政协常委、中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高曾表示,“如果基于化石能源制氢,存在能量利用效率低、二氧化碳排放高等问题,屡遭质疑。可再生能源制氢是坚持绿色低碳发展道路的必然选择。”

为确保氢能产业向绿色低碳方向更好发展,《规划》也明确提出,构建清洁化、低碳化、低成本的多元制氢体系,重点发展可再生能源制氢,严格控制化石能源制氢。加快提高可再生能源制氢转化效率和单台装置制氢规模,突破氢能基础设施环节关键核心技术。

同时,《规划》对可再生能源制氢量设定了发展目标,到2025年,可再生能源制氢量达到10-20万吨/年,成为新增氢能消费的重要组成部分,实现二氧化碳减排100-200万吨/年。到 2035 年,可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升,对能源绿色转型发展起到重要支撑作用。

国家能源局方面表示,我国可再生能源发电装机规模全球第一,在清洁低碳的氢能供给上具有巨大潜力,这也是《规划》明确鼓励支持的方向。下一步,国家能源局将会同相关部门,按照规划的有关部署,鼓励在风光水电资源丰富地区,开展可再生能源制氢示范,相信未来可再生能源制氢在终端能源消费中的比重会不断提升,为碳达峰、碳中和目标的实现提供有力支撑。

“虽然将真正零排放的绿氢实现产业化,还存在一定距离,但是产业的技术发展还在不断推进。目前,氢能产业正在通过工业废气制氢、天然气制氢等多种方式实现在降低二氧化碳的同时制成氢气。这种蓝氢的制成相较于灰氢已有十足的进步。”杨葆英表示,整个产业还处在发展阶段,需要大家在给予它期待的同时,给予它发展的时间。

氢能应用图景初显

值得一提的是,在应用场景方面,《规划》明确,氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。氢能具有清洁低碳属性和跨界应用潜力,应因地制宜引导多元应用,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,减少温室气体排放。

杨葆英表示,“从目前氢能的应用情况来看,除了氢燃料电池在汽车交通领域的应用,由于氢元素本身的化学特性,氢也被当作储能的重要方向,用于提升新型电力系统的灵活调节能力。除此之外,氢能在冶金、供暖、分布式能源应用等方向都有广泛用途。”

以交通领域为例,张弛表示,我国车用氢燃料电池研发经过了四个“五年计划”的积累,基本建立了具有自主知识产权的车用燃料电池技术平台,并展开了包括公交、卡车、客车、专用车等在内的多层次示范运营。另外,在分布式电源领域,氢燃料电池近年来也受到越来越多的关注,目前已有不少的质子交换膜燃料电池技术成功应用在中小型的分布式电站领域。

对于氢能在交通领域未来的发展,国家能源局方面强调,应有序推进交通领域示范应用,重点推进氢燃料电池中重型车辆应用,有序拓展氢燃料电池大巴/卡车等新能源客货车辆的市场应用空间,探索氢燃料电池在船舶/航空器等领域的示范应用,不断扩大交通领域氢能应用市场规模。

中汽协发布的数据显示,2021年我国燃料电池汽车市场产销分别完成1777辆和1586辆。根据《规划》,到2025年,我国燃料电池车辆保有量将达到5万辆。对此,张弛认为,氢燃料电池汽车示范城市群的落地将对燃料电池汽车的保有量增长起到推动作用。

2022年年初,国家第二批燃料电池汽车示范应用城市群获批。河南、河北示范城市群加入后,氢燃料电池汽车示范城市群“3+2”的格局形成。而作为首批示范城市群的京沪粤三个城市群,已经率先展开氢燃料电池汽车的示范应用。

截至2021年底,京沪粤三大示范城市群相继官宣启动,面向矿石钢材运输、建筑材料运输、整车物流等超过18个应用场景,累计计划推广燃料电池车辆超2万辆,建设加氢站超过306座。

“根据各个示范城市群公布的车辆推广目标,到2025年,5大示范城市群累计将推广33000辆燃料电池车。除此之外,第二批、第三批示范城市群或者示范群外的不少省市也利用自身的资源禀赋,大力推广燃料电池车,包括湖北、四川及山东等。因此,到2025年,燃料电池车的保有量可以达到甚至会超过5万辆。”张弛说。

张弛进一步表示,“从燃料电池整车及核心零部件的角度,要实现5万辆的目标,企业需要加快技术的升级迭代,开拓更多终端应用场景,积极探索产业商业化的模式;资本方面,企业在自有产业基础和财力的基础上,也要大力引进社会资本,加大研发的力度,控制从核心零部件到整车的成本。”

除了移动式燃料电池的应用之外,固定式燃料电池的应用也有着举足轻重的意义。“纵观全球,大多数目光聚焦在电解水制氢、氢燃料电池公交车及重卡上。许多示范项目侧重于在船舶、火车、飞机、叉车等交通工具用氢的移动式解决方案。然而,还有数百个其他技术或使用场景的示范。”贵州氢能效率能源科技有限公司联席CEO杜奕樊(Stephan Duch)表示。

杜奕樊说,“作为专注于固定式燃料电池系统研发和生产的中德合资企业,氢能效率相信固定式燃料电池系统将是未来新型能源系统中的重要组成部分。清洁高效的氢气通过固定式燃料电池系统,直接向用户提供电能和热能。其中,分布式布设在酒店、医院、社区、数据中心以及加氢站等场景,通过集中式控制的方式打造虚拟电厂并区域化供热;而集中式布设的固定式燃料电池系统更可作为新型电力系统的组成,配合电网调峰,实现‘双碳’目标。”

加强氢能产业国际合作

虽然我国已成为世界上最大的制氢国,氢能产业呈现积极发展态势,但《规划》也提出,总体看,我国氢能产业仍处于发展初期,相较于国际先进水平,仍存在产业创新能力不强、技术装备水平不高,支撑产业发展的基础性制度滞后,产业发展形态和发展路径尚需进一步探索等问题和挑战。

对此,国家发改委方面表示,必须坚持创新发展道路,加大对科技创新和产业创新的支持力度,不断突破关键核心技术并在市场应用中迭代升级,才能够实现从“跟跑”到“并跑”乃至“领跑”的转换,从而保持产业链供应链安全稳定。

同时,《规划》也强调,鼓励开展氢能科学和技术国际联合研发,推动氢能全产业链关键核心技术、材料和装备创新合作,积极构建国际氢能创新链、产业链。坚持共商共建共享原则,探索与共建“一带一路”国家开展氢能贸易、基础设施建设、产品开发等合作。加强与氢能技术领先的国家和地区开展项目合作,共同开拓第三方国际市场。

杨葆英表示,“以日本为例,日本作为氢能产业发展较为深入的国家,它在制氢、储氢方面的技术如质子交换膜燃料电池技术、光解水制氢催化剂等等,都拥有较强的技术积累,这方面可供我国氢能产业学习借鉴。”

但杨葆英也提到,我国产业界需要谨慎对待产业发展面临的挑战。“日本氢能产业产业化面临的复杂环境是日本氢能产业发展受阻的主要原因,这一方面与国内氢能产业发展环境有本质不同。”

杨葆英认为,日本氢能产业是建立在“对外出口”这个前提下发展的,面对复杂的全球市场形势,一旦出口受阻,日本的氢能源产业发展也必然受到影响。以氢能汽车为例,日企在相关方面投入大量成本,希望押对新能源汽车的发展方向,但从现在的结果来看,全球市场选择了“纯电动”这条发展路线,日本的氢燃料汽车也就此搁置。

同时,在氢能产业全球化合作的过程中,国际标准化也愈发重要。《规划》强调,积极参与国际氢能标准化活动。对此,杜奕樊表示,“氢能标准应尽可能地接轨国际,氢能在多场景的应用需要标准体系支撑,如输氢管道、天然气管网掺氢等标准。”

除此之外,杜奕樊认为,燃料电池应用、发电系统设计、建设及验收标准等形成统一体系,有利于国际氢能产业在技术及产品一体化协同合作,同时也可加速场景应用及产品在“双循环”新发展格局中发挥优势。依托相对统一的标准,氢能装备将能销往不同的国家,迅速达到商业化。但总的来说,目前氢能标准化在燃料电池汽车领域已经取得很好的成果。

在张弛看来,“充分参与全球化的合作和竞争,能使国产的品牌更快接受市场的检验,同时在产品的开发上能做到与国际接轨,进一步提升产品的竞争力。”

中国氢能联盟曾预计,到2025年,我国氢能产业产值将达到1万亿元;到2050年,氢能在我国终端能源体系中占比将超过10%,产业链年产值达到12万亿元。

“未来,氢能源产业可以随着全国统一大市场的建立,做到相关基础设施科学、有效地推进建设,上下游需求实现有效流通,助力实现碳达峰、碳中和目标,构建低碳、安全高效的能源体系。”杨葆英表示。


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