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“碳中和”目标能否催熟氢能?

06-21 中国能源报
语音播报预计10分钟

“碳中和”目标能否催熟氢能?

“在实现‘碳达峰、碳中和’目标的过程中,氢能将在我国重工业、中重型运输、建筑供暖等难以脱碳的行业中发挥关键作用。”据同济大学教授余卓平,2060年,氢气年需求量将从目前的3342万吨增加至1.3亿吨,在终端能源消费中占比20%。

据记者不完全统计,仅今年4月,河南、山西、湖北等7省出台的“十四五”规划中,均对氢能产业发展作出明确部署。热潮之下,氢能大发展是否还有难题?又该如何破解?

非交通领域探索力度不足

产业发展呼唤路线图

在英美资源亚太区贵金属市场拓展总经理陈卫看来,氢能是电能中唯一可移动、可管理的能源,可成为人工可控的储能介质。他认为,基于这一优势,氢能可实现能源体系多品种大范围互联互补,或成为未来的终极能源。

据了解,占全球GDP 52%份额的27个国家中,有16个制定了国家氢能战略。“当前氢能在工业、建筑领域受到重视。”余卓平称,全球有40多个示范项目在推进天然气网络的氢混合,美国和韩国是大型分布式燃料电池部署的最主要国家。相比而言,我国氢能利用在非交通领域的探索力度尚显不足。

业内人士坦言,我国国家层面的氢能战略尚未出台,氢能生产、储运、应用等环节缺乏专业标准,上下游产业不协调问题较为突出,应尽快明确氢能产业主管部门,制定氢能产业发展规划和路线图。

余卓平分析,在2030年“碳达峰”情境下,我国氢气的年需求量将达到3715万吨,在终端能源消费中占比约为5%;在2060年“碳中和”情景下,我国氢气的年需求将增至1.3亿吨左右,在终端能源消费中占比约为20%。其中,工业领域用氢占比仍然最大,约7794万吨,占氢气总需求量的60%,交通运输领域用氢4051万吨,建筑领域用氢585万吨,发电与电网平衡用氢600万吨。

氢来源亟待“绿”化

未来绿氢供应占比达80%

氢从何处来?回答好这一问题尤为重要。根据不同的制取方式,氢能分为灰氢、蓝氢和绿氢。其中,灰氢通过化石能源制取,蓝氢在灰氢的基础上,通过碳捕捉、碳封存技术制取,绿氢则是通过可再生能源电解水制氢。数据显示,2019年,我国氢气产量为3342万吨。其中,煤制氢2124万吨,天然气制氢460万吨,工业副产氢708万吨,电解水制氢仅为50万吨,氢气亟待“绿”化。

随着技术进步和成本降低,绿氢有能力满足市场需求。余卓平指出,2020年,全国可再生能源发电量22148亿千瓦时,如果按照电解水制氢1%的比例配置,制氢效率5.5千瓦时/标方测算,年制取氢气量约4万吨,可基本满足存量燃料电池汽车使用。2030年,风电、太阳能(000591,股吧)发电总装机量将达到12—16亿千瓦时,按照可再生能源电解水制氢5%比例配置,装机规模有望达到70GW,氢气年产量可达500万吨,占氢气年度总需求的13%;2035年,我国绿氢年产量有望进一步达到1500万吨。

与此同时,化石能源制氢将逐步配套碳捕捉和封存技术,与绿氢共同构成我国氢源供应主体。预计到2060年,我国电解槽装机规模有望达到400GW,绿氢年产量提升至1亿吨,占年度总需求的80%。

经济性方面,余卓平分析,2035年,光伏与风电新增装机发电成本预计达到0.2元/千瓦时,可再生能源电解水制氢成本将降至15元/千克,具备与配套碳捕捉、碳封存的煤制氢进行竞争的条件。

加氢站推广是难题

2060年汽柴油消费量趋近于零

交通行业是当前我国氢能应用的主要领域。中国石化(600028,股吧)副总经理凌逸群坦言,“碳达峰、碳中和”目标下,交通能源低碳转型步伐加快,我国成品油需求峰值或提前至2025年左右,峰值汽油、柴油消费量分别约1.55—1.65亿吨,1.5—1.6亿吨,成品油市场将持续缩小。在他看来,氢能在交通运输领域有较大替代空间。随着燃料电池、储氢等环节技术进步,到2060年,交通领域用氢气需求将达千万吨,汽柴油消费量趋近于零。

中国工程院院士衣宝廉认为,燃料电池汽车产业化将助力“碳达峰、碳中和”目标的实现。在他看来,我国已基本掌握了氢气储运关键技术,但仍存在技术难点,需要企业加大创新投入,突破“卡脖子”技术难题,实现对关键材料与部件的批量生产,以大幅度降低燃料电池汽车和氢气成本。

目前,我国多个城市开展了燃料电池汽车的商业化示范运行。余卓平预测,2035年燃料电池商用车保有量将达120万辆,加氢站规模近万座;2060年中重型燃料电池商用车占全部中重型商用车占比接近65%。道路交通有望在2050年前实现“净零排放”。

车辆推广,基础设施是基本保障。凌逸群介绍,依托全国3万多座加油站的网络优势,目前中国石化在9个省市建成加氢站14座,“十四五”时期,中国石化还将打通交通用氢制备、储运、加注三大环节,建设供氢中心并探索就地“绿电制氢”的运营模式,使2050年交通氢气100%来自于非化石能源,并以京津冀、长三角、珠三角为重点,布局1000座加氢(油氢合建)站。

(责任编辑:李显杰)
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