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中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近年來(lái)，我國(guó)積極推進(jìn)碳減排工作并取得顯著成效，2019年碳排放強(qiáng)度比2005年降低48.1%。未來(lái)，我國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。煤炭等傳統(tǒng)化石能源是碳排放的主要來(lái)源，并處于我國(guó)主體能源地位，“電—?dú)洹瘪詈夏軌騼?yōu)化能源供給與消費(fèi)結(jié)構(gòu)，是助力實(shí)現(xiàn)“碳中和”的關(guān)鍵手段。
“電—?dú)洹瘪詈鲜菍?shí)現(xiàn)“碳中和”的關(guān)鍵
當(dāng)前，我國(guó)的碳排放高居世界第一，我國(guó)在碳減排過(guò)程中遇到了可再生能源消納能力及電能替代能力有限的問(wèn)題，“電—?dú)洹瘪詈夏軌驅(qū)鹘y(tǒng)化石能源進(jìn)行深度替代，實(shí)現(xiàn)深度脫碳。
氫能更適宜在特定場(chǎng)景對(duì)傳統(tǒng)化石能源進(jìn)行替代，填補(bǔ)電能在部分終端領(lǐng)域應(yīng)用的不足。氫能與煤炭、油氣在儲(chǔ)運(yùn)、燃燒等方面的特性相似，更適宜在特定終端領(lǐng)域開展對(duì)傳統(tǒng)化石能源的深度替代，未來(lái)有望廣泛應(yīng)用于航空、鋼鐵生產(chǎn)、高溫工業(yè)熱能、長(zhǎng)途公路運(yùn)輸?shù)入娔芴娲芟薜念I(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)側(cè)的深度脫碳。近期來(lái)看，氫燃料電池商用車是最主要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。相較純電動(dòng)汽車領(lǐng)域重點(diǎn)推廣的乘用車，商用車具有能量消耗大、污染排放重的特點(diǎn)，替代潛力及碳減排潛力巨大。
“電—?dú)洹瘪詈蠈⒂行Ы档蜌淠軐?duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)自身的低碳化轉(zhuǎn)型。目前，全球每年約有96%的氫能由傳統(tǒng)化石能源直接或間接制取，進(jìn)而產(chǎn)生大量二氧化碳排放。受資源稟賦影響，我國(guó)是全球煤制氫最集中的國(guó)家，導(dǎo)致我國(guó)制氫產(chǎn)業(yè)每年排放二氧化碳總量高達(dá)3億噸。一方面可逐步推廣“化石能源制氫+CCUS”的低碳制氫模式；另一方面可在資源富集地區(qū)推廣可再生能源發(fā)電制氫，從源頭實(shí)現(xiàn)零碳?xì)淠苤迫?，且電解水制取的氫氣純度高，?duì)于燃料電池汽車和多晶硅等高純度氫市場(chǎng)具有高適配性。
高滲透率可再生能源為“電—?dú)洹瘪詈咸峁┝似鯔C(jī)，能夠推動(dòng)低碳?xì)淠艿囊?guī)模化發(fā)展。“十四五”期間，消納能力不足將進(jìn)一步制約“三北”地區(qū)可再生能源的規(guī)模化發(fā)展。一方面，電解水制氫能夠作為一種需求側(cè)靈活性調(diào)節(jié)資源，增加電力負(fù)荷并參與需求側(cè)響應(yīng)，提高電力系統(tǒng)對(duì)可再生能源的消納能力，從供給側(cè)增強(qiáng)對(duì)化石能源的替代。另一方面，高滲透率可再生能源能夠提供更為豐富的低價(jià)、零碳電能資源，在推動(dòng)電解水制氫發(fā)展的同時(shí)撬動(dòng)地區(qū)可再生能源發(fā)展規(guī)模。
“電—?dú)洹瘪詈闲枰魑半姟獨(dú)洹备窬?/span>
氫能在儲(chǔ)運(yùn)、應(yīng)用等環(huán)節(jié)與電能的交疊明顯，在缺乏頂層規(guī)劃的情況下，容易無(wú)序、低效發(fā)展，因此要明確“電—?dú)洹卑l(fā)展格局，充分發(fā)揮電能與氫能各自的比較優(yōu)勢(shì)及協(xié)同互補(bǔ)作用。
面向電解水制氫成為制氫主要來(lái)源情景，明晰“遠(yuǎn)電近氫”的能量輸送格局。當(dāng)前，氫氣主要以高溫氣態(tài)及低溫液態(tài)形式進(jìn)行運(yùn)輸。針對(duì)電解水制氫場(chǎng)景，電能是遠(yuǎn)距離（超過(guò)1000千米）輸送場(chǎng)景下一種效率更高、更為安全的氫能輸送載體。尤其是隨著電解水制氫成為制氫主要來(lái)源，電解水所制取的綠氫將成為地區(qū)間貿(mào)易主體，相對(duì)于跨區(qū)輸氫，基于跨區(qū)輸電的需求側(cè)制氫將成為更優(yōu)模式。
面向高滲透率可再生能源情景，明晰“短電長(zhǎng)氫”的能量存儲(chǔ)格局。相較其他儲(chǔ)能，氫儲(chǔ)能在大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能方面優(yōu)勢(shì)明顯，然而“電—?dú)洹姟比h(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換效率較低，當(dāng)前缺乏可大規(guī)模應(yīng)用的場(chǎng)景。未來(lái)，隨著電化學(xué)儲(chǔ)能等靈活性資源發(fā)展，短時(shí)調(diào)峰需求將得以緩解，受可再生能源的季節(jié)特性影響，跨季節(jié)的長(zhǎng)時(shí)調(diào)峰需求將凸顯。“電—?dú)洹瘪詈夏軌蛞劳袣鋬?chǔ)能提供跨季節(jié)儲(chǔ)能服務(wù)，甚至推動(dòng)電、氣系統(tǒng)間跨季節(jié)調(diào)峰互濟(jì)。
面向新能源汽車大規(guī)模發(fā)展情景，明晰“南電北氫”的區(qū)域布局格局。近期來(lái)看，北方地區(qū)冬季寒冷，可再生能源資源豐富，由于純電動(dòng)汽車耐低溫特性差，適宜推廣氫燃料電池汽車，并在可再生能源富集地區(qū)打造綠氫生產(chǎn)基地；南方地區(qū)氣候適宜，且主要需求地區(qū)可再生能源資源有限，應(yīng)優(yōu)先推廣基礎(chǔ)設(shè)施完善、經(jīng)濟(jì)性好的純電動(dòng)汽車，在純電動(dòng)汽車難以應(yīng)用的場(chǎng)景推動(dòng)氫燃料電池汽車。
“電—?dú)洹瘪詈闲璐蛲P(guān)鍵堵點(diǎn)
當(dāng)前，“電—?dú)洹瘪詈仙星姨幱谑痉峨A段，相關(guān)配套政策等尚需完善。未來(lái)，“電—?dú)洹瘪詈闲枰M(jìn)一步聚焦綠氫生產(chǎn)以及可再生能源消納，打通相關(guān)政策、管理模式及技術(shù)等方面的關(guān)鍵堵點(diǎn)。
加強(qiáng)氫能關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和應(yīng)用，注重通過(guò)聯(lián)合攻關(guān)等加強(qiáng)質(zhì)子交換膜制氫技術(shù)布局。當(dāng)前，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)部分關(guān)鍵技術(shù)與領(lǐng)先國(guó)家存在差距，核心競(jìng)爭(zhēng)力缺乏。電解水制氫是“電—?dú)洹瘪詈详P(guān)鍵環(huán)節(jié)，從技術(shù)來(lái)看，堿性電解水制氫更為成熟，且技術(shù)水平同國(guó)外總體相近，可優(yōu)先開展示范應(yīng)用；質(zhì)子交換膜電解水雖然處于產(chǎn)業(yè)化前期階段，但負(fù)載范圍廣、響應(yīng)速度快、占地面積小、降本潛力大、電解質(zhì)無(wú)害，與可再生能源發(fā)展適配性好，但技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)企業(yè)相差較遠(yuǎn)，應(yīng)通過(guò)聯(lián)合攻關(guān)等方式加快技術(shù)布局。
加快氫能管理破冰及政策傾斜，為綠氫生產(chǎn)及可再生能源消納釋放空間。一方面，氫氣依然被歸為危化品，其制取、儲(chǔ)運(yùn)方式受限，制約了需求側(cè)制氫模式推動(dòng)，應(yīng)推動(dòng)氫氣管理定位向能源轉(zhuǎn)變，或在綠氫生產(chǎn)示范區(qū)批準(zhǔn)特許；另一方面，電價(jià)機(jī)制不靈活使得對(duì)于棄電及低谷電利用不足，制約了需求側(cè)制氫模式推廣及參與需求側(cè)響應(yīng)積極性，應(yīng)通過(guò)電力市場(chǎng)等形式推動(dòng)需求側(cè)制氫企業(yè)直購(gòu)電，并推動(dòng)電解水制氫納入需求側(cè)響應(yīng)參與主體。
科學(xué)制定電解水制氫運(yùn)行模式，多措并舉推動(dòng)電解水制氫規(guī)?；?、低成本應(yīng)用。成本過(guò)高是當(dāng)前電解水制氫推廣的瓶頸，主要包括電價(jià)成本和初始投資成本。一方面，電解水制氫設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)處于3000~4000水平時(shí)經(jīng)濟(jì)效益最佳，由于可再生能源棄電隨機(jī)、量?。夒娐实陀?%）、集中（主要在西部地區(qū)）、波動(dòng)大，應(yīng)在充分利用棄電量的同時(shí)，以當(dāng)?shù)氐凸入娮鳛槔弥黧w；另一方面，未來(lái)電解水制氫的規(guī)模化發(fā)展，有賴于自身技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的效率提升、設(shè)備成本下降以及單體制氫能力提高，同時(shí)依托規(guī)模效應(yīng)提高經(jīng)濟(jì)性。
（作者系國(guó)網(wǎng)能源研究院能源戰(zhàn)略與規(guī)劃研究所研究員）
