本刊記者 王睿佳
當(dāng)前,能源低碳轉(zhuǎn)型訴求愈加明顯,氫能作為一種可儲(chǔ)、可電、可燃燒的能源,以其清潔、靈活高效和應(yīng)用場(chǎng)景豐富的優(yōu)勢(shì)被看作世界能源轉(zhuǎn)型的重要方向。從資源、環(huán)保等角度來(lái)看,氫能是汽油等化石燃料的理想替代品;從能源戰(zhàn)略角度來(lái)看,氫能則是二十一世紀(jì)世界能源轉(zhuǎn)型的焦點(diǎn)之一。我國(guó)是制氫大國(guó),制氫量排名世界首位。2018 年以來(lái),隨著相關(guān)利好政策釋放、各地大力支持,我國(guó)氫能利用迎來(lái)較大幅度發(fā)展,有望邁入世界前列。
位于吉林省西北部的白城市,與我國(guó)東北地區(qū)大部分城市命運(yùn)相似,依托昔日老工業(yè)基地的輝煌走得有條不紊,卻也難以實(shí)現(xiàn)突破性跨越式發(fā)展。2018 年,白城開(kāi)始謀劃利用可再生能源制氫,提出建設(shè)吉林西部重要能源基地的發(fā)展戰(zhàn)略。吉林省委省政府對(duì)此高度重視,將建設(shè)“白城國(guó)家級(jí)高載能高技術(shù)基地”、打造“中國(guó)北方氫谷”上升為省級(jí)戰(zhàn)略。至此,白城開(kāi)啟了新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“氫能時(shí)代”。
白城市的氫能發(fā)展規(guī)劃是我國(guó)各地積極響應(yīng)國(guó)家大力支持氫能利用的一個(gè)縮影。2019年,氫能被首次寫(xiě)進(jìn)了《政府工作報(bào)告》,《報(bào)告》要求“推動(dòng)充電、加氫等設(shè)施建設(shè)”;2019年3月,《綠色產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)目錄(2019版)》發(fā)布,明確燃料電池裝備制造、氫能利用設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營(yíng)等兩項(xiàng)為清潔能源產(chǎn)業(yè),為氫能今后作為清潔能源而應(yīng)享受的政策支持和相關(guān)福利獲取創(chuàng)造了條件;2020 年4月10日,《中華人民共和國(guó)能源法(征求意見(jiàn)稿)》發(fā)布,其中,氫能被列為能源范疇,是中國(guó)第一次從法律上確認(rèn)了氫能屬于能源;2020年9月16日,《關(guān)于開(kāi)展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》出臺(tái),明確中央財(cái)政將采取“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”方式對(duì)示范城市給予獎(jiǎng)勵(lì),爭(zhēng)取通過(guò)4年左右時(shí)間,建立氫能和燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈。
全國(guó)多地不斷吹響發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)的集結(jié)號(hào)。河北省印發(fā)《河北省氫能產(chǎn)業(yè)鏈集群化發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2020~2022 年)》,將推動(dòng)河北建投風(fēng)電制氫工程,預(yù)計(jì)2020 年底前投產(chǎn),新增制氫能力5700 千克/天;北京市發(fā)布《北京市加快新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行動(dòng)方案(2020~2022 年)》指出,在氫能領(lǐng)域,要探索推進(jìn)氫燃料電池綠色先進(jìn)技術(shù)在特定邊緣數(shù)據(jù)中心試點(diǎn)應(yīng)用,組建1~2 家國(guó)家級(jí)制造業(yè)創(chuàng)新中心;四川省發(fā)布《四川省支持新能源與智能汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策措施(征求意見(jiàn)稿)》,提出18 條政策支持,其中有6 條政策涉及氫能與燃料電池發(fā)展;山東省發(fā)布《山東省氫能產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃(2020~2030 年)》,大力支持打造“魯氫經(jīng)濟(jì)帶”;青島市發(fā)布《青島市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2020~2030 年)(征求意見(jiàn)稿)》,提出通過(guò)完成近、中、遠(yuǎn)期目標(biāo),夯實(shí)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ),完成氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈和應(yīng)用體系建設(shè),實(shí)現(xiàn)“東方氫島”的總體發(fā)展目標(biāo);廣州市發(fā)布《廣州市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2019~2030 年)》,明確將廣州建成我國(guó)南部地區(qū)氫能樞紐,力求實(shí)現(xiàn)到2030年,建成集制取、儲(chǔ)運(yùn)、交易、應(yīng)用一體化的氫能產(chǎn)業(yè)體系,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值2000 億元;成都市發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干意見(jiàn)》,立足成都?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)薄弱環(huán)節(jié)和亟待扶持領(lǐng)域提出22 條扶持政策,增加對(duì)氫氣儲(chǔ)存、運(yùn)輸企業(yè)補(bǔ)貼……
氫能產(chǎn)業(yè)鏈分為制氫、儲(chǔ)運(yùn)、加氫站、氫燃料電池應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié),鏈條長(zhǎng),復(fù)雜度高。在政策持續(xù)釋放驅(qū)動(dòng)力的有利環(huán)境下,做好產(chǎn)業(yè)鏈上下游合理布局、上下聯(lián)動(dòng)、橫向協(xié)同,促進(jìn)各環(huán)節(jié)核心技術(shù)突破,形成產(chǎn)業(yè)合理布局、市場(chǎng)良性循環(huán),是我國(guó)當(dāng)前做好氫能利用的關(guān)鍵。
在制氫產(chǎn)業(yè)端,制備大規(guī)模低成本氫氣是關(guān)鍵。中國(guó)已是世界上最大制氫國(guó)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)評(píng)估,我國(guó)現(xiàn)有工業(yè)制氫產(chǎn)能為2500 萬(wàn)噸/年,可為氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期提供低成本的氫源。制氫技術(shù)路線按原料來(lái)源主要分為化石原料制氫、化工原料制氫、工業(yè)尾氣制氫和電解水制氫幾種。常規(guī)的制氫技術(shù)路線中以傳統(tǒng)化石能源制氫為主,即“灰氫”。我國(guó)制氫路線正在由“灰氫”向“綠氫”轉(zhuǎn)變,也就是著力開(kāi)展以可再生能源電解水制得氫氣。我國(guó)“風(fēng)”“光”資源豐富,且存在“棄風(fēng)棄光”的客觀情況,采用“棄風(fēng)棄光”制氫,既解決了風(fēng)光新能源消納送出難題,又可低成本獲得零碳排的“綠氫”,更可能為可再生能源發(fā)展受限地區(qū)帶來(lái)“氫能經(jīng)濟(jì)”發(fā)展機(jī)遇,可謂一舉多得,多方受益。
在氫能儲(chǔ)運(yùn)端,氫氣的儲(chǔ)存主要有氣態(tài)儲(chǔ)氫、液態(tài)儲(chǔ)氫和固體儲(chǔ)氫三種方式。高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫在世界范圍內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用,低溫液態(tài)儲(chǔ)氫在航天等領(lǐng)域得到應(yīng)用,有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫和固態(tài)儲(chǔ)氫尚處于示范階段。目前,我國(guó)氫能示范應(yīng)用主要圍繞工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫地附近(小于200 千米)布局,氫能儲(chǔ)運(yùn)以高壓氣態(tài)方式為主。以我國(guó)對(duì)未來(lái)氫能發(fā)展的規(guī)劃可以看出,中長(zhǎng)期,儲(chǔ)氫將以氣態(tài)、低溫液態(tài)為主,多種儲(chǔ)氫技術(shù)相互協(xié)同,氫的輸運(yùn)將以高壓、液態(tài)氫罐和管道輸運(yùn)相結(jié)合,并鋪設(shè)氫氣管網(wǎng)聯(lián)結(jié)城市、鄉(xiāng)村。
加氫站是氫能產(chǎn)業(yè)上下游用戶的聯(lián)系樞紐,是產(chǎn)業(yè)鏈中承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。截至2019年底,全國(guó)累計(jì)已建成的加氫站共有61座,已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)的有52座,在建/擬建加氫站數(shù)量為72座。按照《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》規(guī)劃,到2020年底,我國(guó)計(jì)劃燃料電池汽車規(guī)模達(dá)到5000輛,建成加氫站至少100座;到2025年,建成加氫站至少300 座。但是中國(guó)加氫站目前都尚未盈利,從加氫站的營(yíng)運(yùn)模式來(lái)看,能否盈利主要取決于運(yùn)營(yíng)成本(氫氣的價(jià)格)、投資額(設(shè)備)、加氫站運(yùn)行負(fù)荷(燃料電池汽車保有量)。
從氫能實(shí)際應(yīng)用來(lái)看,氫燃料電池是氫能高效利用的最有效途徑。我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)鏈已具雛形,且燃料電池系統(tǒng)性能已滿足商業(yè)化需求。當(dāng)前,多地政府均積極支持燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展,出臺(tái)相關(guān)政策予以支持,“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”、建立示范城市群,氫燃料電池及燃料電池汽車的發(fā)展迎來(lái)機(jī)遇。今后,發(fā)展燃料電池新技術(shù)、新業(yè)態(tài)融合應(yīng)用的商業(yè)化、可持續(xù)模式,將成為氫能利用落地、產(chǎn)業(yè)良性運(yùn)轉(zhuǎn)的重要支撐。
資料圖
“十四五”即將開(kāi)局,低碳發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行,氫能利用是我國(guó)未來(lái)能源技術(shù)戰(zhàn)略性的選擇。我國(guó)氫能及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,應(yīng)繼續(xù)做好統(tǒng)籌整個(gè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理規(guī)劃布局,補(bǔ)齊短板,創(chuàng)新科技、探索更多有效商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式,示范推進(jìn),引領(lǐng)國(guó)家氫能產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。
完善氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn),發(fā)展規(guī)劃放眼未來(lái)?!安粩嗤晟茪淠芎腿剂想姵囟嘣獦?biāo)準(zhǔn)體系,加快標(biāo)準(zhǔn)供給。根據(jù)氫能產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向和產(chǎn)業(yè)需求,積極采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),開(kāi)展國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制修訂,鼓勵(lì)相關(guān)社會(huì)團(tuán)體修訂標(biāo)準(zhǔn),快速響應(yīng)氫能和燃料電池領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求,實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)多元供給體系,助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展?!眹?guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新司姬二明表示。為保障相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái),我國(guó)已經(jīng)成立了全國(guó)氫能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)和全國(guó)燃料電池及液流電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì),主要負(fù)責(zé)氫能的生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化的制定。但隨著氫能在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的逐步深入和技術(shù)進(jìn)步,需要制定或者修訂越來(lái)越多的新標(biāo)準(zhǔn)。尤其對(duì)不同類型的安全問(wèn)題需要予以足夠的重視,制定嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和完善的管理程序,保證氫能產(chǎn)業(yè)鏈的整體安全。發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)是未來(lái)能源轉(zhuǎn)型的重要路線之一,具有良好的發(fā)展前景。我國(guó)應(yīng)及時(shí)制定氫能全面發(fā)展的目標(biāo)規(guī)劃及線路圖,在清晰目標(biāo)的指導(dǎo)下,更快更好發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)。
加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),穩(wěn)步助推產(chǎn)業(yè)體系發(fā)展完善。早在2018年,時(shí)任全國(guó)政協(xié)副主席、中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主席萬(wàn)鋼就提出:“要抓基礎(chǔ),加快充電加氫等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。”目前我國(guó)輸氫管道只有約100 千米,終端加氫站不到百座,基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,大大制約了氫能產(chǎn)業(yè)鏈的整體發(fā)展。從合理布局角度出發(fā),應(yīng)從國(guó)家層面重點(diǎn)扶持氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),動(dòng)員各方力量,吸引社會(huì)資本參與建設(shè),并在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中給予充分的財(cái)稅惠補(bǔ),同時(shí)支持相關(guān)國(guó)有能源企業(yè)加大對(duì)油氣管道的配套改造與完善,增補(bǔ)管道的氫能輸送功能。
促進(jìn)技術(shù)研發(fā)突破,加快關(guān)鍵部件和設(shè)備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。氫能產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng),制取、儲(chǔ)運(yùn)、加氫設(shè)施及下游應(yīng)用,涉及不同環(huán)節(jié)不同技術(shù)路線。近年來(lái),我國(guó)在科技專項(xiàng)、創(chuàng)新工程等方面重點(diǎn)布局,氫能及燃料電池重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)取得較大進(jìn)展。當(dāng)前發(fā)展階段,應(yīng)推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。制氫環(huán)節(jié),應(yīng)繼續(xù)推動(dòng)以煤制氫為主向可再生能源電解制氫轉(zhuǎn)變;儲(chǔ)運(yùn)方面,需加快高壓、液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)研究,提高長(zhǎng)距離儲(chǔ)運(yùn)水平;氫能應(yīng)用,要支持氫燃料電池多場(chǎng)景應(yīng)用;同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)氫燃料電池基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵零部件和相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)突破并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
加快構(gòu)建氫能供應(yīng)體系,降低氫能供給成本。我國(guó)北方地區(qū)市場(chǎng)終端的氫氣價(jià)格在70 元/千克,長(zhǎng)三角和珠三角區(qū)域價(jià)格在80~120 元/千克,與汽柴油的價(jià)格相比競(jìng)爭(zhēng)力嚴(yán)重不足。根據(jù)國(guó)際能源署、國(guó)際可再生能源署最新報(bào)告,到2030年可再生能源制氫成本將大幅下降(可能下降30%),氫能將在全球?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模利用,可再生能源制取的綠氫將成為最主要的氫源。因此,我國(guó)應(yīng)因地制宜,加大力度探索發(fā)展光伏、風(fēng)電、水電等可再生能源制氫,支持光解水、生物發(fā)酵等綠色制氫技術(shù)示范及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,形成氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈和供應(yīng)體系建設(shè),真正成為“氫能大國(guó)”。
防范產(chǎn)業(yè)無(wú)序競(jìng)爭(zhēng),探索有效商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式。氫能產(chǎn)業(yè)橫跨能源、材料、裝備制造等多個(gè)領(lǐng)域,既能有效帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),又能催生新產(chǎn)業(yè)鏈,整合帶動(dòng)效果突出。我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)化并未完全成熟,要通過(guò)出臺(tái)相應(yīng)政策法規(guī)合理約束整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的上下游利益相關(guān)方,避免無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)擾亂市場(chǎng)良性循環(huán)發(fā)展。同時(shí),積極探索實(shí)踐基于氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的成熟可行的商業(yè)模式,建立氫能產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化發(fā)展機(jī)制。例如支持以工業(yè)副產(chǎn)氫(僅限于既有產(chǎn)能)、可再生能源制氫替代煤炭或天然氣制氫,應(yīng)用于傳統(tǒng)煉鋼、化工等行業(yè),開(kāi)展綠色化工(合成氨、甲醇等)試點(diǎn)示范。
培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)優(yōu)秀人才,擴(kuò)大氫能領(lǐng)域?qū)I(yè)人才隊(duì)伍。我國(guó)龐大的工業(yè)實(shí)力和消費(fèi)基礎(chǔ)為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了規(guī)模優(yōu)勢(shì)。但是,往往伴隨新產(chǎn)業(yè)發(fā)展而來(lái)的是人力資源供給的滯后。我國(guó)目前缺少氫燃料電池專家,也很少有大學(xué)提供相關(guān)課程;加氫站的維護(hù)、運(yùn)營(yíng)、氫燃料電池的安裝和運(yùn)行均需要熟練的技術(shù)人員進(jìn)行操作。因此,加強(qiáng)氫能領(lǐng)域?qū)I(yè)人才培育,引進(jìn)國(guó)外優(yōu)秀的專家學(xué)者來(lái)華,勢(shì)必是我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
順應(yīng)全球融合發(fā)展潮流,整合對(duì)接全球氫能和燃料電池資源,開(kāi)展高層次的國(guó)際合作。在經(jīng)濟(jì)全球化的大局中,與世界深度融合是國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然選擇。面向未來(lái),我們要繼續(xù)開(kāi)放合作,充分利用國(guó)內(nèi)外的優(yōu)勢(shì)資源,重點(diǎn)在氫能基礎(chǔ)建設(shè)、燃料電池汽車示范推廣、商業(yè)化模式等領(lǐng)域,共同推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。國(guó)際氫能委員會(huì)預(yù)計(jì),要建立氫能經(jīng)濟(jì),在2030 年之前,全球每年需要投資200~250億美元,同時(shí)需要各國(guó)在長(zhǎng)期的政策框架支持下大規(guī)模部署氫能,通過(guò)規(guī)模效應(yīng)降低氫能生產(chǎn)和應(yīng)用成本,這樣才能全面實(shí)現(xiàn)大規(guī)??稍偕茉吹恼虾桶l(fā)電、跨部門和跨地區(qū)的能源分配,提高能源系統(tǒng)的抗御能力,加速在氫能運(yùn)輸、建筑熱能、電力及工業(yè)領(lǐng)域的脫碳過(guò)程以及為工業(yè)提供清潔的原料等氫能發(fā)展的總體目標(biāo)。