助力“雙碳”

蘇偉

在北京冬奧會上，氫能首次成為冬奧會火炬燃料，不僅如此，國內首臺氫動力發電車在北京冬奧會上正式投用，北京冬奧會還最大程度利用氫燃料電池汽車等清潔能源車輛作為運輸工具，其規模為歷屆冬奧會之最。

盡管氫能在北京冬奧會上表現如此搶眼，但業內專家認為，氫能距離商業化運行尚存距離?，F階段，氫能產業主要受政策推動，雖然氫能產業鏈已打通，但產業鏈還不具備經濟性，需要依靠各國政府大規模補貼才能發展。要想真正讓氫能在能源轉型過程中發揮重要作用，助力“雙碳”目標達成，氫能尚需在制取、儲運、應用領域等多方發力。

隨著應對氣候變化、實現“碳中和”的呼聲日益高漲，氫能在能源轉型方面被寄予厚望。作為一種清潔、高效、可持續的二次能源，氫能是構建未來以可再生能源為主的多元能源結構的重要載體，專家認為，氫能的制取上要做到綠色低碳和低成本還有很長的路要走。

世界能源理事會的報告將氫氣按照生產來源分為“灰色”“藍色”和“綠色”三類。灰氫和藍氫主要指通過蒸汽甲烷重整（SMR）或煤氣化技術制取氫氣，二者的區別主要在于是否加裝了碳捕集裝置。綠氫指使用可再生能源進行電解制氫，過程中二氧化碳零排放。

清華大學核能與新能源技術研究院副研究員歐訓民認為，當前全球氫氣年產量約為7000萬噸，其中通過化石能源制取、在生產過程中排放二氧化碳的氫氣（灰氫）占比約95%，而制取過程中不排放二氧化碳的綠氫所占比例則較低，目前氫能的制取遠沒有做到綠色低碳，我國也不例外。據中國煤炭加工利用協會統計，2020年我國氫氣產量達2050萬噸，氫源結構目前仍以煤為主，來自煤制氫的氫氣占比約62%，天然氣制氫占19%，電解水制氫僅占1%，工業副產占18%。

為何綠氫產能極低？專家也給出了答案，是由于綠氫制取的主要裝備——電解槽的生產技術要求高、制造成本高。而對我國而言，更是存在不少短板和“卡脖子”現象，部分關鍵材料及核心零部件嚴重依賴進口的局面還沒有得到根本改觀。

可喜的局面是，截至目前，我國已著手開展多個風電制氫項目和光伏制氫項目，其中國家電網、國家電投集團、中國節能環保投資集團、上海電氣等大型央企都參與了“綠氫”項目。

2021年8月12日，全國首個有機液態儲氫及氫儲能研究的綜合性實驗室在西安啟動。這個實驗室的目標就是在氫的存儲運輸環節獲得重大突破，為氫能在全產業鏈的發展掃清道路。

目前，氫的存儲運輸也是制約氫能發展的障礙之一。2021年10月，我國發布《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》提出，統籌推進氫能“制儲輸用”全鏈條發展;推動加氫站建設;加強氫能生產、儲存、應用關鍵技術研發、示范和規?；瘧谩Ｒ庖姵岁P注“制”“用”環節外，也特別提到了儲輸環節。

浙能集團氫能發展戰略部主任王惠挺認為，除了在綠氫的制取上存在短板外，我國在氫能儲運管理、加氫站核心裝備等環節同樣面臨缺少核心技術的問題，核心技術和核心部件嚴重依賴進口導致裝備成本高企。制氫產能（包括工業制氫和可再生能源制氫）和能源消費密集區域重疊程度不高、氫的運輸距離較遠，氫的存儲運輸相比歐美等國成本更高。

歐訓民認為，由于氫氣存在易揮發、易燃的特點，目前在運輸方面還存在“氫脆”現象，存在對輸配管道和容器產生破壞的潛在風險。這對氫能設備的安全性提出了更高的要求。如何實現安全、高效、經濟的氫氣儲存，還有很大的努力空間。

綠氫的制取、存儲、運輸技術獲得突破，只是實現低碳發展的一個方面。真正使氫能在能源轉型的過程中扮演重要作用，助力“雙碳”目標達成，氫能的利用領域亟待拓寬。世界能源理事會的報告指出，氫能除了可以用在燃料電池汽車、軌道交通和船舶交通等領域，還可應用于分布式發電，可為家庭住宅、商業建筑供電供暖;氫能還可以直接為石化、鋼鐵、冶金等化工行業提供高效原料、還原劑和高品質熱源。

王惠挺認為，作為一種二次能源，氫能理應在我國能源（電力和熱力）、工業（鋼鐵、水泥、化工等）、交通等碳排放主要領域的深度脫碳中發揮關鍵作用，成為我國實現碳達峰碳中和愿景的最后一塊拼圖。但遺憾的是，盡管目前的氫能基本用于工業領域（2020年最大應用領域是作為生產合成氨中間原料，為37%;其次是甲醇用氫，占比19%;煉油用氫占10%），但因為氫能產能和技術限制，一方面，氫能在工業領域的應用總量還少得可憐;另一方面，在很多工業領域的應用還是空白。

目前，我國雖然在氫燃料電池汽車領域的布局初見成效，但嚴重依靠補貼的局面沒有改變，2020年氫燃料汽車比上年度下降了50%以上，有些示范城市推廣的汽車沒有正常投運。業內專家估計，要到2025年前后，氫燃料汽車的使用經濟性才將與純電動汽車相當。

氫能冶金領域，近日，工業和信息化部、國家發展和改革委員會、生態環境部三部門聯合印發《關于促進鋼鐵工業高質量發展的指導意見》，鼓勵鋼鐵行業進行氫能冶金，但目前還鮮見應用的例子，氫能在很多領域的應用也是如此。

展望未來，在“雙碳”背景下，我國氫能的未來發展具有良好前景。為了真正使氫能在低碳發展中發揮重要作用，目前，需要從氫的制取、儲輸、應用范圍等多方發力。在綠氫制取方面，需要加強電解水制氫等氫能制取技術的研發布局，力爭在不同類型的多條技術路線上都有所突破;在氫能的儲輸環節，需要科學規劃氫能輸配、加注等基礎設施建設的時間和空間分布，有效匹配氫能制取和應用;在氫能的利用上，除了努力降低氫燃料電池汽車成本外，需要在氫能煉鋼等諸多應用領域邁出堅實步伐。

◎ 來源|中國電力新聞網