依托“三北”，“氫”裝上陣

文／羅佐縣

中國未來10年或將經歷“三氫并行”時期，跨區域輸氫、氫儲能及智能優化是區域布局的核心。

●我國氫產業推進從終端消費布局開始，其中助力冬奧，燕山石化可謂“氫”盡全力。攝影/李雪

目前，我國氫產業推進已從終端消費布局開始。2020年底有超過7000輛燃料電池商務車進入示范運營，這些車輛分布在北京、上海、廣州等36個城市，數量較2018年實現翻番。2020年之前氫燃料車型以中輕型客車、公交車和中輕型物流車型為主。2020年之后由于燃料電池發動機技術進步以及效率大幅改進，適應多種場景用途的氫燃料電池車開始投入使用，進一步擴大了應用面。總體看，燃料電池汽車正在向包括長距離運輸及大功率在內的多元方向發展。

接下來，我國氫產業發展估計要經歷10年的“三氫并行”發展時期。目前的加氫站布局處于快速增長期。由于發展基數相對較小，這一時期氫能交通燃料需求增速預計會比較高。風電、太陽能發電裝機容量密集地區比如“三北”（華北、東北、西北）地區由于存在棄風、棄光現象，估計業界會考慮依托棄風棄光電量發展一批小型綠電制氫示范項目。這些項目的重要用途一方面是替代產地附近的灰氫，另一方面也是為將來氫能大規模推廣應用做好技術和商業準備，屬于探路工程。考慮到堿性電解槽等綠氫關鍵設備這一時期或將不能完全實現大規模量產，所以，業界將發展重點放在建設示范項目以探索未來氫能發展模式方面是較為穩妥的。但這個窗口期依據各類技術進入成熟期的判斷，最多持續10年。這一時期的氫能供應基本以就近供應為主，氫能項目將會“遍地開花”，除小規模近距離的輸送之外，大規模、遠距離的跨區域運輸量應該比較小。

三大特征系區域布局核心

綠氫時代跨區域輸氫、氫儲能及智能優化三大特征是區域布局核心。

全國各地雖然都有綠電資源分布，但分布不平衡。風電、太陽能發電作為主體綠電，主要分布在三北地區。而國內經濟發達地區集中在中部及東南部地區，這一地區風光電資源稟賦不及三北地區，這種經濟格局決定了氫在不同區域之間跨區域轉移的必要性。由此判斷未來氫經濟時代我國會出現類似已有能源通道的“西氫東輸”“北氫南輸”之類跨區域輸送的工程。考慮到建設跨區域的長距離氫氣輸送管道將耗費大量成本，可借助天然氣管網摻氫形式實現氫氣運輸。就未來天然氣供應形勢看，國內的東北、西北、華北皆是重要產地。此外，考慮天然氣發電是未來可再生能源電力系統穩定性的重要調峰支撐，未來圍繞可再生能源分布的天然氣發電一定會發展起來，這就決定了未來的天然氣管網建設需要保持相應跟進。這樣，依托天然氣管網布局的氫輸送體系也就可以建立起來，且這個體系與已經建成的天然氣管網互聯互通，可以實現跨區域輸氫。

在可再生能源份額持續提升的形勢下，保障電力系統穩定的各項技術和手段都將被悉數派上用場。氫能的一個重要功能就是氫儲能發電。該項技術利用氫氣作為能源儲存介質，在電力生產過剩時使用冗余電力制造氫氣并儲存，在電網電力供應電力不足時將儲存的氫氣通過燃料電池再次轉化成電力。三北地區是風電、太陽能發電大戶，同時全國各地亦有不同程度裝機容量分布。此外水電、核電等其他非化石能源在全國的分布也是新型電力的重要力量。考慮到全國各地都有不同程度的綠色能源分布，因此從區域角度看，各地不同程度地擁有基于風電、太陽能發電、水電甚至核電的氫的生產和供應能力。氫的產供儲銷體系一旦建立，氫的儲能介質功能的發揮可以成為可再生能源電力體系實現自穩定的重要支撐力量之一。

在智能優化方面，一方面需要提倡氫能在產地以交通燃料、工業原料形式就近消費，以節約氫氣運輸成本，為本地生產和生活提供低成本氫原料以及氫消費品；另一方面需要創造條件發揮好氫儲能介質屬性，穩定本地可再生能源為主體的電力系統。在滿足以上兩個條件的基礎上，再來考慮通過電網以及天然氣管網或者氫網將氫氣外送。實現這一目標需要較高的技術支撐。換而言之，氫能的產供儲銷統籌優化非常關鍵，對智能化的程度要求會非常高。

氫時代氫能項目四大工程

以三北、長江中下游地區為代表的氫走廊工程。三北地區將來是中國的綠電基地，自然也是未來的氫基地。本著就近消費與鼓勵自用的原則，三北地區應盡可能拓寬渠道消費本地氫，通過替代本地工業部門灰氫、藍氫，為本地用戶提供氫能交通燃料，再繼續延伸至各民用領域。其中比較有代表性的實現路徑就是創建“三北”地區交通氫走廊工程，依托氫走廊建設本地區氫能交通運輸線，成為西北、華北、東北地區交通生命線，豐富地區之間的經濟聯系，并繼續向絲綢之路經濟帶地區延伸，創建新的氫經濟增長點。長江經濟帶目前已有創建地區氫走廊的發展規劃，建設基于綠氫的氫能交通線，與長江經濟帶綠色廊道建設目標高度契合，理論上非常有生命力。

依托天然氣管網的氫氣跨區域輸送工程。目前上海、浙江省和江蘇省等長三角地區、廣東省的珠三角地區以及京津冀、海南、山東等30余個省、市出臺了支持氫能產業發展的地方性政策百余項，提出了各自的發展重點，初步形成了長三角、珠三角、京津冀、山東半島及中部地區等氫能產業集群和示范應用。截至2019年底，上述地區加氫站52座已投運；在商業示范區運行的燃料電池商用汽車近4400輛，規模居國內前列。從目前地區經濟發展形勢及資源條件看，中部地區將來可在經濟發展過程中扮演中國氫能輸送的樞紐和中轉站，承接和傳輸來自各方的氫源。考慮毗鄰三北，且天然氣管網動脈通過中部地區，因此在將來中部管網繼續豐富擴建基礎上的“北氫中送”成為可能的氫輸送重點工程。

天然氣氣源集中地的藍氫制氫工程。綠氫成為主體氫源之后，藍氫并不完全失去市場。考慮到國內外中長期天然氣供應充分，依托天然氣制取一定的藍氫可能性完全存在。依托國內天然氣管網沿線地區氣源供應以及東部的LNG接收站氣源可能會發展起一定的天然氣制氫項目。預計將來在內地及上海、廣東、山東等LNG氣源供應充分地區都會建立起相應的基于天然氣制氫的藍氫項目，形成氫氣運輸線“藍氫互動”局面。

在三北、西南等地上馬一批氫儲能工程。發展新型電力系統改變了中西部在中國經濟版圖的經濟地位，中西部的能源供應潛力將被進一步開發。在風電、光電、水電集中的地區尤其是中西部地區建設一批集電網、儲氫設施、加氫站、氫走廊于一體的氫儲能工程，與天然氣發電、可再生能源發電共同形成支撐區域穩定發展的電力供應系統。