氫能是未來新能源系統(tǒng)的重要組成部分

2022-03-30 06:10:58來源：21世紀經(jīng)濟報道

林伯強（嘉庚創(chuàng)新實驗室研究員，廈門大學中國能源政策研究院院長）

日前，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》（簡稱《規(guī)劃》），這是中國首個氫能產(chǎn)業(yè)中長期規(guī)劃。《規(guī)劃》明確了氫能在我國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型中的戰(zhàn)略定位、總體要求和發(fā)展目標，為我國氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展描繪了宏偉藍圖。

清潔能源中，水電因潛能限制，核電受安全問題困擾，風電光伏是真正具有大規(guī)模快速增長潛力的清潔能源，將成為能源低碳轉(zhuǎn)型的主要方向。然而，中國2020年風電和光伏發(fā)電總量合計僅占當年發(fā)電總量的9%左右，無法滿足能源電力需求增量。如果難以控制能源需求增長速度，則需加速發(fā)展風電光伏，同時需要盡快布局作為消納和運輸通道的氫能產(chǎn)業(yè)。通過加快推動“三北”（西北、東北和華北）的大新能源（風電、光伏）、大運輸通道（特高壓和氫能）和大電動汽車的戰(zhàn)略，中國既可以滿足今后能源發(fā)展立足于國內(nèi)產(chǎn)能，又同時滿足低碳發(fā)展戰(zhàn)略和保障能源安全雙重目標。

碳中和目標背景下，產(chǎn)業(yè)結構與能源結構向綠色低碳轉(zhuǎn)型已成為必然趨勢。新能源系統(tǒng)的主要成分將是風電光伏、電動汽車、儲能和氫能。作為一種配合大規(guī)模風電光伏發(fā)展且具備諸多優(yōu)點的清潔能源，氫能將迎來重要的發(fā)展機遇期。從國際看，全球眾多國家高度重視氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。例如，德國大力發(fā)展氫能作為深度脫碳的工具；日本積極構建氫能社會，推動氫能成為被廣泛使用的二次能源；沙特與阿聯(lián)酋等油氣出口大國為了擺脫經(jīng)濟增長對化石能源的過度依賴，將氫能作為新的經(jīng)濟增長點。

目前中國是全球最大的氫能生產(chǎn)國家。然而，氫能產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，面臨諸多問題，如產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、應用領域單一、產(chǎn)業(yè)鏈條不連續(xù)、關鍵技術水平不高、產(chǎn)業(yè)鏈缺乏經(jīng)濟性等。因此，盡管氫能領域投資熱情高漲，但要實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化仍有很長的路要走。

“制、儲、運、用”是氫能產(chǎn)業(yè)鏈的四個重要環(huán)節(jié)。氫能產(chǎn)業(yè)鏈較長并且環(huán)節(jié)眾多，同時科技含量較高。無論著眼于早期的技術研發(fā)費用還是后期的運營維護費用，氫能現(xiàn)有技術的經(jīng)濟性還不足以滿足實用需求。總結起來，主要有以下幾方面問題。第一，國內(nèi)綠氫規(guī)模小，產(chǎn)量不足總產(chǎn)量的1%，受制于兩個重要因素：相關技術還不成熟，制取成本很高。第二，基礎設施建設不足，難以實現(xiàn)氫能規(guī)模化儲運。風電光伏資源豐富且制取綠氫潛力大的地區(qū)主要分布在“三北”區(qū)，而氫能的主要消費地區(qū)是東部沿海地區(qū)，地理分布將催生巨大的氫能儲運需求。目前氫能儲運方式滿足不了低成本大規(guī)模儲運，需要巨大的基礎設施建設和投資來推動長距離輸氫管道布局。第三，目前氫能主要應用于工業(yè)生產(chǎn)，應用場景較為單一。氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展只有全面覆蓋“制、儲、運、用”各個環(huán)節(jié)，才能真正具備成本競爭力。總之，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需政府出臺相關支持政策，大力發(fā)展風電光伏制綠氫，有力推動全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，積極探索氫能應用場景，加大關鍵科技研發(fā)投入，力爭盡早實現(xiàn)核心技術突破。

碳中和目標背景下，亟需探索一套能夠減少碳排放和保障能源供應的清潔化轉(zhuǎn)型的綜合解決方案，未來，氫能有望成為該解決方案的重要組成部分。因具有較大的發(fā)展前景與應用價值，近年來氫能受到眾多國家的重點關注，氫能領域投資熱情高漲，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來重要的機遇期。未來的新型電力系統(tǒng)中，供電側(cè)由風電光伏等可再生能源逐漸替代化石能源是必然趨勢。風電光伏的波動性與間歇性容易導致電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定，氫能可儲可運，在未來新型能源系統(tǒng)中大有作為。

具體來說，氫能可細分為綠氫、藍氫和灰氫。藍氫和灰氫主要利用煤炭和天然氣等化石燃料制取，而綠氫主要通過風電光伏發(fā)電，再通過電解水制取。從碳中和的角度看，綠氫是氫能存在的基礎和發(fā)展的方向。綠氫消費可被廣泛應用于眾多脫碳領域，重點應用于高碳排放部門的深度脫碳。交通、工業(yè)、建筑等高碳排放的部門均可應用氫能。例如，交通運輸領域使用氫燃料電池車；氫氣為化工領域提供清潔低碳的原料；天然氣中摻入氫氣為建筑供暖等等。鑒于氫能的眾多優(yōu)點，在未來新型能源系統(tǒng)中，氫能具有較高的應用與投資價值。因此，在碳中和目標背景下，高度重視氫能的發(fā)展?jié)摿哂兄匾默F(xiàn)實意義。

作為清潔的二次能源，氫能具有儲能性質(zhì)：可長時間儲存，遠距離運輸，搭配風電光伏協(xié)同發(fā)展。隨著碳中和目標提出，可再生能源將逐步替代化石能源。由于風電光伏存在著波動性、間歇性與不穩(wěn)定性等特點，風電光伏裝機的跨越式增長會帶來消納難題，而儲能將成為破解這一難題重要途徑。因此，氫能除了具有儲能性質(zhì)，還能夠?qū)崿F(xiàn)跨越空間與時間的靈活使用，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α＝陙碇醒牒偷胤疥懤m(xù)出臺產(chǎn)業(yè)扶持政策，規(guī)劃氫能產(chǎn)業(yè)整體布局。在國家與地方政策的大力推動下，國內(nèi)企業(yè)尤其是可以承受相對長期投入收益的大型能源國企，對于氫能領域投資表現(xiàn)出了極大的熱情。

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