文 景春梅
作為清潔無碳的二次能源,氫能在實現碳達峰、碳中和目標過程中發(fā)揮重要作用。全球氫能產業(yè)目前尚處于產業(yè)化起始階段,我國制氫量占全球1/3,與美國、歐洲主要國家和日本形成多級競爭格局。我國“綠氫”前景廣闊,有望實現快速趕超,在全球氫能產業(yè)競爭中搶占先機。
近幾年,美洲、歐洲、亞洲、大洋洲的主要經濟體競相出臺氫能戰(zhàn)略,特別是新冠肺炎疫情下,紛紛將氫能作為推動經濟綠色復蘇、應對氣候變化的重要抓手。中國雙碳目標的提出,以及2020年財政部等五部委關于燃料電池汽車示范應用政策的出臺,進一步激發(fā)了國內氫能產業(yè)發(fā)展積極性。2020年底,我國氫燃料電池汽車保有量超過7000輛,建成加氫站128座,成為全球最大的燃料電池商用車生產國。目前,我國已基本形成“制-儲-運-加-用”的完整產業(yè)鏈,各地產業(yè)布局加速。長三角、珠三角、環(huán)渤海區(qū)域產業(yè)粗具規(guī)模,匯集多家氫能企業(yè)及研發(fā)機構,呈現集群化發(fā)展態(tài)勢。
國家層面對氫能產業(yè)發(fā)展給予高度重視?!吨腥A人民共和國能源法(征求意見稿)》中,首次提出將氫能納入能源體系管理?!赌茉醇夹g革命創(chuàng)新行動計劃(2016-2030年)》等文件中,明確支持氫能及燃料電池關鍵技術裝備研發(fā)和示范應用。2020年發(fā)布的《新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》,提出突破氫燃料電池汽車應用支撐技術瓶頸?!笆奈濉币?guī)劃和2035年遠景目標綱要提出的“前瞻謀劃未來產業(yè)”部分,氫能赫然在目。
氫源不綠。煤制氫比重過高制約產業(yè)高質量發(fā)展。據測算,到2060年實現碳中和時,我國非化石能源消費占比須從目前不足16%提升至80%以上,非化石能源發(fā)電量需從目前的34%提升至90%左右,這意味著未來必須大幅降低化石能源消費。我國工業(yè)制氫產量每年大約3300萬噸,大多作為工業(yè)原料利用。目前基本上是化石能源制氫,其中煤制氫占比最高,約為62%,技術也最為成熟,而可再生能源電解水制氫在氫氣供應中占比不足1%。由于碳捕捉與封存(CCS)技術尚不成熟且成本偏高,近期無法與大規(guī)模煤制氫形成有效匹配,難以滿足雙碳要求。
創(chuàng)新不強。一方面,核心技術和關鍵材料尚未自主可控,部分環(huán)節(jié)存在“卡脖子”風險。燃料電池的催化劑、質子交換膜及碳紙等關鍵材料大都依賴進口;關鍵組件制備工藝亟須提升,氫氣循環(huán)泵等與國外存在較大差距。另一方面,缺乏統(tǒng)籌,不少企業(yè)扎堆搞燃料電池核心技術研發(fā),人才稀缺、資源分散、各自為戰(zhàn)、重復建設和低效競爭現象比較突出。
成本不菲。核心關鍵技術依賴進口,導致全產業(yè)鏈成本高企,特別是氫氣制取和存儲成本高昂。光伏制氫綜合成本雖能控制在每立方米1.5元,但仍顯著高于煤制氫和天然氣制氫。3.5噸氫燃料電池物流車制造成本達80萬元,終端用氫成本達每千克50元,應用推廣高度依賴政府補貼,商業(yè)化發(fā)展模式尚難建立。
場景不多。各地發(fā)展方向局限于燃料電池汽車,示范應用主要集中在以公交車為主要應用場景的交通領域,應用場景單一,產業(yè)同質化突出。實際上,對于燃料電池技術路線更具優(yōu)勢的中重型卡車的示范運營尚未真正開展,而軌道交通、航空航天、分布式發(fā)電、熱電聯供等其他領域仍需全面挖掘氫能價值和潛力。
熱度不減。一些地方政府把氫能產業(yè)作為重要的新動能培育,紛紛開展全產業(yè)鏈布局,缺乏對本地發(fā)展氫能產業(yè)比較優(yōu)勢的客觀分析,呈現多點開花、無序競爭、發(fā)展過熱之勢。據《2020年氫應用發(fā)展白皮書》,截至2020年8月,我國氫能產業(yè)鏈相關企業(yè)數已達2196家,近5年氫能相關企業(yè)新增注冊量增長457%。截至2021年5月,地方已出臺氫能產業(yè)規(guī)劃、實施方案及指導意見近百份,氫能產業(yè)扶持政策近40份,已建成(或規(guī)劃)30余個氫能產業(yè)園區(qū),規(guī)劃的燃料電池、車、站數量遠遠超出市場容量,需警惕產能過剩風險。
政策不全。氫氣的能源屬性正在明確,氫能產業(yè)缺乏獨立、完善的支持政策和具有可操作性的實施細則。產業(yè)標準體系不健全,氫能技術標準中關于氫品質、儲運、加氫站和安全標準的內容較少,高精度氫氣品質檢測和高靈敏度氫氣泄漏等重要測試裝備欠缺,權威檢測認證機構仍未出現。
根據產業(yè)發(fā)展現狀和基礎,預計“十四五”時期,我國氫能產業(yè)發(fā)展將以健全產業(yè)鏈和突破核心關鍵技術為主線,產業(yè)政策應服務主線,并圍繞雙碳目標,推動實現氫能與可再生能源融合發(fā)展。
一是完善政策體系,引導產業(yè)理性發(fā)展。強化規(guī)劃引導作用,推動地方結合自身基礎條件理性布局氫能產業(yè),實現產業(yè)健康有序和集聚發(fā)展。推動完善氫能制、儲、運、加、用標準體系,推進氫能產品檢驗檢測和認證公共服務平臺建設,推動氫能產品質量認證體系建設。在安全前提下布局產業(yè)發(fā)展,建立健全氫能安全監(jiān)管制度和標準規(guī)范,強化全產業(yè)鏈重大安全風險全過程防控。
二是發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢,矯正分散研發(fā)弊病。全面提升基礎研究、前沿技術和原始創(chuàng)新能力,通過產業(yè)聯盟、創(chuàng)新平臺等形式,組織產業(yè)鏈龍頭企業(yè)進行聯合攻關,集中突破關鍵核心技術。加大對氫能產業(yè)基礎研發(fā)的財政資金投入,優(yōu)先支持自主創(chuàng)新。組織科研力量攻克膜電極、雙極板、碳紙、儲氫設備裝備、超高壓壓縮機等關鍵材料和核心技術,加快國產化進程,有效降低終端用氫成本。
三是以“綠氫”(由可再生能源、核能制?。閷?,推動氫能源和新能源耦合發(fā)展。我國可再生能源裝機居全球第一,在“綠氫”供給上具有巨大潛力。隨著可再生能源大規(guī)模推廣,用電成本有望持續(xù)下降,從而進一步降低制氫成本。氫能兼具清潔二次能源與高效儲能載體的雙重角色,是實現可再生能源大規(guī)??缂竟?jié)儲存、運輸的最佳整體解決方案。一方面因地制宜,鼓勵具備風、光、水等清潔能源優(yōu)勢的地區(qū),優(yōu)先發(fā)展制氫產業(yè);另一方面,充分發(fā)揮氫在儲能方面的優(yōu)勢,彌補電力瞬時消費、難以儲存的短板,帶動可再生能源規(guī)模化和高效利用。