氢能产业对国家和地区能源供给的战略作用

发表时间:2021/9/6   来源:《科学与技术》2021年第4月第11期   作者:何韶渺
[导读] 氢能具有清洁无污染、技术含量高、产业链条长、资本需求
      何韶渺
      中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司  广东广州 510799

      摘要:氢能具有清洁无污染、技术含量高、产业链条长、资本需求大和应用范围广的特点,已经成为经济和科技强国进行国家竞争的重要赛道之一。能源短缺、环境污染是制约我国经济、社会、生态发展的长期重大瓶颈,发展氢能具有重大战略意义。
      关键词:氢能;现代能源经济体系;能源保障

      一、氢能在经济发展和能源保障中的战略作用
      1.1氢能是构建现代能源经济的重要方向
      在优化能源结构方面,氢能作为一种二次能源,可从化石能源中获取,有助于煤炭等一次能源清洁高效利用,提升供给侧质量;通过电解水制取,增加电力系统灵活性,有助于实现多异质能源跨地城和跨季节的优化配置,形成可持续高弹性的创新型多能互补系统。在提高能源安全方面,推动氢能及燃料电池技术在交通领域的大规模应用,率先实现消费端清洁化,有助于大幅度减少中国交通运输领域石油和天然气的消费总量,降低能源对外依存度,同时提升大气质量。在促进能源革命方面,氢作为能源互联媒介,通过可再生能源电解制取,可实现大规模储能及调峰,耦合电网和气网,能有效解决电力不易长期存储问题,实现不同能源网络之间的协同优化,促进清洁能源发展。
      1.2降低温室气体排放、促进实现碳中和
      2020年9月22日,习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话,提出中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。氢能作为零碳能源,是实现这一目标的重要载体,可推动我国能源供需体系向低碳化、无碳化加快转型。美、德、日、韩等发达国家把绿色低碳作为保障能源安全、引领技术创新的重要方面,积极谋求新的国际竞争优势。随着氢能应用技术发展逐渐成熟,以及全球应对气候变化压力的持续增大,全球范围内已达成了共识,即氢能是促进经济社会实现低碳环保发展的重要创新技术,其大规模应用有助于大幅减少石油和天然气的消费总量,取代传统化石能源,推动能源体系的变革,在能源转型中将占据重要地位。
      1.3顺应新一轮能源技术变革,提供新的经济增长点
      氢能具有效率高、清洁零碳等多重优势,已经成为新一轮能源技术变革的重要方向,世界各国特别是发达国家不断加大对氢能技术及产业的研发投入,超前
布局这一战略性新兴产业。我国正处在转变发展方式、优化产业结构的关键时期,国家能源局发布的《2020年能源工作指导意见》指出,应制定实施氢能产业发展规划,组织开展关键技术装备攻关,积极推动应用示范,从改革创新和新技术产业化发展角度推动氢能产业发展。

      二、国内氢能产业发展规划
      2.1国内氢能产业发展的政策支撑
      1.国家出台相关政策。截至目前,国家已出台相关支撑政策50余项,涉及科技创新和新兴产业的政策45项,涉及能源保障的5项。
      2.内蒙古出台相关政策。截至目前,内蒙古自治区已发布涉及氢能产业相关支持性政策16项,覆盖产业链发展、氢燃料电池车、加氢站建设、资金补贴等方面。
      2.2氢能产业中长期规划
      1.国家氢能产业规划
      国家提出的目标到2030年中国的氢气需求量将达到3500万吨/年,到2050年中国的氢气需求量将达到6000万吨/年,产业链年产值约12万亿元,其中交通运输方面的氢气需求量将达到2458万吨/年。折合新能源装机约16亿千瓦,产生经济效益2万亿,每年减少碳排放10亿吨标煤。


      2.内蒙古氢能产业规划
      内蒙古自治区充分发挥自然资源丰富、工业基础雄厚、应用场景广泛等综合优势,抢抓氢能产业规模化发展的战略机遇,把发展氢能产业作为助力内蒙古产业转型升级和能源结构调整的重要引擎。计划通过10年左右的努力,实现自治区氢能生产规模从小到大,产业布局从分散到聚集,技术水平从起步到领先的突破性发展,完成“上万辆、千万吨、过万亿”的“三万”目标,即燃料电池汽车总量增加超过一万辆,绿氢生产规模超过千万吨,带动超过一万亿产值的绿氢产业,形成国内领先的氢能制取、储运和应用一体化发展的产业生态集群,构建全国重要的绿氢生产输出基地、燃料电池重卡示范基地、氢能装备生产制造基地。
其中,“十四五”作为自治区氢能产业起步期,计划通过技术引进等方式,突破绿氢生产、高压气态储氢、液氢储运设备的集成设计及制造技术;开展“多能互补+氢”“源网荷储+氢”等类型示范项目15个以上,绿氢供给能力达100万吨/年,制氢成本具有一定竞争力;有序布局加氢站等基础设施建设,加氢站(包括合建站)达到100座;加速推广中重型矿卡替代,在公交、环卫等领域开展燃料电池车示范,累计推广燃料电池汽车10000辆;探索绿氢在储能、冶炼、分布式发电、热电联供等领域示范应用,打造10个以上氢能应用示范项目;培育或引进15-20家氢能相关核心企业,初步形成一定的产业集群。带动氢能产业总产值超过1000亿元。

      三、国内氢能产业形势研判
      结合已经出台的各省市氢能规划,我国国情、各地方具体情况及我国氢能发展的现状,对各省市氢能发展主要有以下三个初步研判:
      1.从各省市支持的力度看
      我国氢能产业发展较快的地区为珠三角、长三角、京津冀和山东等经济发达地区。
      2.从资源禀赋的角度看
      西北地区风光资源丰富,具备发展绿氢的优势,有望加码氢能发展政策,支持地方能源转型。
      3.从氢能全产业链角度看
      倾向于对加氢站、燃料电池车的应用支持,加氢能力为日加注量500公斤和1000公斤的加氢站成为支持的重要方向。

      四、国内氢能产业发展面临的主要问题及发展方向
      1.绿电制氢成本高。目前,煤制氢成本在5元-10元/公斤,工业副产氢为15元-20元/千克,电解水制氢在45元-50元/公斤。电解水制氢成本远高于传统能源制氢成本,但电解水制氢纯度高于煤制氢和工业复产氢。而且随着规模化生产,成本有望降低到20元/公斤以内,将具有很强的市场竞争力。
      2.氢气的存储技术有待突破。
      目前国外已基本具备70Mpa存储技术,我国正在努力研发相关技术,而且在内蒙古已经开始试点。
      3.关键设备仍需进口,技术壁垒短期存在。由于氢能产业刚启动规模化建设,国内设备制造商产能布局不足,造成订货难、排产难,而且关键设备仍需进口。但随着产业得到大力推动,设备研发和制造已在各地启动,规模化生产指日可待。目前,自治区能源局、各盟市发改委已在积极申报以新能源发电为主体,通过电解水制氢手段的氢能项目。通过先行先试,促进大规模开发氢能产业,推动引入相关装备制造业,实现全产业链协同发展,努力在“十四五”实现绿氢经济快速、高质量发展。


      参考文献:
      [1]中国氢能源及燃料电池产业[OB/OL],https://max.book118.2020.
      [2]马明轩.“氢能社会”,30年后到来[N].中国石化报,2020-10-23.
      [3]于大勇.理想丰满现实骨感燃料电池汽车何以圆梦[N].中国高新技术产业导报,2020-11-23
      [4]吴博峰.“氢”装上阵开启新能源车新时代[N].中国消费者报,2020-10-20.
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