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伴隨新一輪工業(yè)革命,能源開(kāi)發(fā)利用技術(shù)出現(xiàn)深刻變革,綠色低碳成為全球能源發(fā)展大勢(shì).氫能作為２１世紀(jì)人類可持續(xù)發(fā)展的清潔可再生能源,目前已受到全球范圍的高度重視,在我國(guó)也受到廣泛關(guān)注.面對(duì)能源安全、環(huán)境保護(hù)等壓力,氫能有望在能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中扮演重要角色,氫能作為目前最具潛力的二次清潔能源在我國(guó)能源轉(zhuǎn)型中將占據(jù)重要地位。
１ 我國(guó)能源體系正在向 “清潔、低碳、智慧”轉(zhuǎn)型
１１我國(guó)能源發(fā)展的主要矛盾已從供應(yīng)總量不足轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉唇Y(jié)構(gòu)落后
當(dāng)前,我國(guó)能源消費(fèi)總量已由“高增量、高增速” 轉(zhuǎn)變?yōu)?“低增量、低增速”, 能源供需矛盾得到極大緩和。
注:紅色部分為與上一年相比一次能源消費(fèi)增量
圖１ 我國(guó)一次能源消費(fèi)總量增長(zhǎng)情況
由圖１ 可以看出,2001-2007年能源消費(fèi)總量增速呈臺(tái)階式下降,2001-2005年的年均增速為12.3%，2006-2010年的年均增速為7%，2011-2017年的年均增速為3.2%。能源消費(fèi)增速和增量的 “雙回落” 也使得國(guó)內(nèi)煤炭、煤電、煉油生產(chǎn)能力出現(xiàn)較為嚴(yán)重的過(guò)剩,產(chǎn)能利用率已跌落至70％甚至更低.
由富煤缺油少氣能源稟賦條件所致 目前我國(guó)能源結(jié)構(gòu)呈 “一煤獨(dú)大” 的現(xiàn)狀。
圖２ 我國(guó)同其他國(guó)家一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)比
由圖２可以看出,通過(guò)分品種能源結(jié)構(gòu)的國(guó)際對(duì)比,全球已普遍處于油氣時(shí)代,石油和天然氣消費(fèi)占一次能源消費(fèi)比重超過(guò)50％,而部分發(fā)達(dá)國(guó)家已開(kāi)始向可再生能源時(shí)代邁進(jìn),例如德國(guó)的可再生能源占比就已超過(guò)了15％. 相比之下, 我國(guó)仍處于煤炭時(shí)代,煤炭消費(fèi)占比高達(dá)60％以上.
１２ 能源轉(zhuǎn)型肩負(fù)保障能源安全、減少環(huán)境污染和應(yīng)對(duì)氣候變化的使命
我國(guó)能源發(fā)展正面臨著嚴(yán)重的能源安全、環(huán)境污染和溫室氣體排放問(wèn)題.能源安全方面,目前我國(guó)70％以上的石油和40％以上的天然氣依賴進(jìn)口,國(guó)際地緣政治的 “風(fēng)吹草動(dòng)” 以及油氣價(jià)格波動(dòng), 都會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行造成沖擊;環(huán)境污染方面,我國(guó)各種主要污染物排放總量過(guò)高,二氧化硫、氮氧化物、煙 (粉)塵以及可吸入顆粒物長(zhǎng)期高居世界第一位,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)環(huán)境容量,環(huán)境質(zhì)量總體處于歷史上最差的時(shí)期, 目前全國(guó)25個(gè)省份都存在不同程度霧霾污染問(wèn)題,部分城市每年出現(xiàn)霧霾污染達(dá)200d;應(yīng)對(duì)氣候變化方面, 我國(guó)作為世界第一溫室氣體排放大國(guó),排放總量接近美國(guó)及歐盟排放總和,人均排放量將明顯超過(guò)部分歐盟國(guó)家水平,國(guó)際社會(huì)對(duì)我國(guó)的指責(zé)也越來(lái)越多。
綜上所述,為了保障能源安全、減少環(huán)境污染和應(yīng)對(duì)氣候變化,以多元化、清潔化和低碳化為特點(diǎn)的能源轉(zhuǎn)型已迫在眉睫.
１３ 經(jīng)濟(jì)合理、穩(wěn)定安全和綠色低碳的 “不可能三角” 亟待破解
建立多元化、清潔化和低碳化的能源供應(yīng)體系是我國(guó)能源轉(zhuǎn)型的總體戰(zhàn)略目標(biāo),但轉(zhuǎn)型的道路是曲折的.近幾年發(fā)生在能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中的許多問(wèn)題,例如可再生能源發(fā)展遭遇了 “上網(wǎng)難” 的問(wèn)題,雖然經(jīng)過(guò)燃煤機(jī)組深度調(diào)峰改造及體制機(jī)制創(chuàng)新,棄電現(xiàn)象得到了一定的緩解,但未來(lái)可再生能源高比例發(fā)展仍然要面對(duì)消納難、接入難的問(wèn)題. 天然氣方面,北方供暖 “煤改氣” 過(guò)程中的供需脫節(jié),導(dǎo)致部分地區(qū)在采暖季 “斷氣”、用戶燒不起氣等現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)正常運(yùn)行,也造成了諸多負(fù)面質(zhì)疑.基于此,有學(xué)者提出了 “經(jīng)濟(jì)合理、穩(wěn)定安全和綠色低碳” 的 “不可能三角”. 為持續(xù)推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程, 需要重新審視整個(gè)能源系統(tǒng), 將供應(yīng)和需求統(tǒng)籌考慮,以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)和新模式來(lái)破解 “不可能三角”.
２ 氫能將在能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中扮演重要角色
２１ 主要國(guó)家和研究機(jī)構(gòu)都已對(duì)氫能發(fā)展表示出強(qiáng)烈關(guān)注
在積極應(yīng)對(duì)氣候變化背景下,到21世紀(jì)末確保實(shí)現(xiàn)２℃ 甚至1.5℃ 溫升控制目標(biāo),正推動(dòng)全球能源供需體系向低碳化、無(wú)碳化加快轉(zhuǎn)型.主要發(fā)達(dá)國(guó)家把綠色低碳作為保障能源安全、引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新的重要方面,積極謀求新的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。隨著氫能應(yīng)用技術(shù)發(fā)展逐漸成熟,以及全球應(yīng)對(duì)氣候變化壓力的持續(xù)增大,氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在世界各國(guó)備受關(guān)注,氫能及燃料電池技術(shù)作為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保發(fā)展的重要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù),已經(jīng)在全球范圍內(nèi)達(dá)成了共識(shí)。
截至目前,多國(guó)政府都已出臺(tái)氫能及燃料電池發(fā)展戰(zhàn)略路線圖,日本、德國(guó)等國(guó)家更是將氫能規(guī)劃上升到國(guó)家能源戰(zhàn)略高度.日本政府提出了建設(shè)“氫能 社會(huì)” 的宏偉戰(zhàn)略, 于2017年12月份出臺(tái)?氫能源基本戰(zhàn)略?,旨在全球率先實(shí)現(xiàn) “氫社會(huì)”,以實(shí)現(xiàn)社會(huì)低碳發(fā)展目標(biāo)和尋求日本經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)；韓國(guó)政府將氫能作為三大戰(zhàn)略投資重點(diǎn)之一, 于2019年１月發(fā)布了 “氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線圖”,明確了面向2040年的氫能發(fā)展目標(biāo)、戰(zhàn)略及重點(diǎn)任務(wù);美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家都已認(rèn)識(shí)到氫能在未來(lái)能源系統(tǒng)乃至社會(huì)系統(tǒng)中的地位和作用,競(jìng)相開(kāi)始搶占產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)制高點(diǎn),力爭(zhēng)使本國(guó)在此輪氫能變革中占得先機(jī).國(guó)際氫能委員會(huì)、國(guó)際能源署、麥肯錫等研究機(jī)構(gòu),對(duì)于氫能發(fā)展的前景都普遍看好. 其中, 據(jù)國(guó)際氫能委員會(huì)預(yù)計(jì), 到2050年氫能可以滿足全球一次能源總需求的12％,氫能及氫能技術(shù)相關(guān)市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)2.5萬(wàn)億美元.
２２ 當(dāng)前氫能在我國(guó)的主要應(yīng)用
氫氣的利用由來(lái)已久,但并非是當(dāng)前備受關(guān)注的交通和電力領(lǐng)域,而主要作為生產(chǎn)原料應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域.
圖３ 2017年我國(guó)氫氣終端消費(fèi)結(jié)構(gòu)
由圖３可以看出,據(jù)莫尼塔研究分析[３],2017年我國(guó)氫氣消費(fèi)量超過(guò)2500萬(wàn)t,基本全部用于工業(yè).其中, 生產(chǎn)合成氨用氫占比為37％、甲醇用氫占比為19％、煉油用氫占比為10％、直接燃燒占比為15％. 在合成氨和甲醇生產(chǎn)過(guò)程中, 需要使用氫氣與氮?dú)饣蛞谎趸及l(fā)生反應(yīng),而氫氣則由煤炭、天然氣等化石能源制成.在煉油過(guò)程中,需要使用氫氣對(duì)油品進(jìn)行加氫裂化、加氫精制等處理,以獲得更多高附加值產(chǎn)品.此外在發(fā)電行業(yè)、食品加工行業(yè)、電子器械制造業(yè)等行業(yè),也會(huì)使用氫氣作為生產(chǎn)原料或保護(hù)氣.總之,工業(yè)領(lǐng)域主要將氫氣作為原料來(lái)使用,而并非能源,氫氣扮演的依舊是工業(yè)原料的角色.
２３ 氫能未來(lái)將扮演的新角色
為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源系統(tǒng)的多元化、清潔化和低碳化轉(zhuǎn)型,氫能的發(fā)展可以從 “二次能源、能源載體、低碳原料” 這３個(gè)角度切入, 助推能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程.
(１)氫氣可作為高效低碳的二次能源.氫氣本身是一種高能源密度的二次能源 (單位質(zhì)量), 同時(shí)也具有較強(qiáng)的電化學(xué)活性、可通過(guò)燃料電池進(jìn)行發(fā)電.因此氫氣可應(yīng)用于燃料電池汽車從而替代傳統(tǒng)燃油汽車,節(jié)約石油消費(fèi);也可以用于家用熱電聯(lián)產(chǎn),減少電力和熱力需求;還可以直接將氫氣摻入到天然氣管網(wǎng)直接燃燒.此外,氫燃料電池還可被用作備用應(yīng)急電源,在維護(hù)公共安全領(lǐng)域發(fā)揮影響力,未來(lái)隨著５G 基站和大數(shù)據(jù)中心的建設(shè),氫能備用應(yīng)急電源的應(yīng)用場(chǎng)景將進(jìn)一步擴(kuò)展.
(２) 氫氣可作為靈活智慧的能源載體.通過(guò)電解水制氫技術(shù)及氫氣與其他能源品種之間的轉(zhuǎn)化, 可提高可再生能源的消納、提供長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能、優(yōu)化 區(qū)域物質(zhì)流和能量流,進(jìn)而建立多能互補(bǔ)的能源發(fā)展新模式.
圖４ 圍繞氫能的多能互補(bǔ)模式示意
由圖４可以看出,在區(qū)域電力冗余時(shí),可通過(guò)電解水制氫將多余電力轉(zhuǎn)化為氫氣并儲(chǔ)存起來(lái)；在電力和熱力供應(yīng)不足時(shí),氫氣可以通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電、熱電聯(lián)供、直接燃燒等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和熱網(wǎng)供需平衡.氫氣可以以５％ ~２０％ 的比例摻入天然氣管網(wǎng),成為天然氣的替代能源,還可與二氧化碳發(fā)生烷基化反應(yīng)制成甲烷.除此之外,電解水制氫可以協(xié)同生產(chǎn)氫氣和氧氣,后者是很好的化工原料和燃燒介質(zhì)。
(３)氫氣可作為綠色清潔的工業(yè)原料.國(guó)際能源署、麥肯錫等機(jī)構(gòu)都認(rèn)為氫能將實(shí)現(xiàn)工業(yè)部門的深度脫碳,主要方式為應(yīng)用氫能革新型工藝,可以大規(guī)模使用 “綠氫” 替代 “灰氫”(即由焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣等工業(yè)副產(chǎn)氣制取的氫). 氫氣直接還原
鐵是氫能革新型工藝的典型代表,該工藝使用氫氣作為還原劑,將鐵礦石直接還原為海綿鐵,之后進(jìn)入電爐煉鋼,從而節(jié)省了焦炭的使用、減少了因原料帶來(lái)的二氧化碳排放. “綠氫” 替代 “灰氫” 是使用來(lái)自可再生能源的氫氣,來(lái)替代合成氨、甲醇生產(chǎn)過(guò)程中的化石能源制氫,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)深度脫碳.
２４ 未來(lái)氫能將有望在工業(yè)、交通、建筑等領(lǐng)域“多點(diǎn)開(kāi)花”
在加速推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中,氫能將有望全面融入能源需求側(cè)的各個(gè)領(lǐng)域.在工業(yè)領(lǐng)域,氫能將從原料和能源 “雙管齊下”. 原料方面, 氫能將廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工、石化等行業(yè),替代煤炭、石油等化石能源;能源方面,氫能將通過(guò)燃料電池技術(shù)進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn), 滿足分布式工業(yè)電力和熱力需求,預(yù)計(jì)2050年工業(yè)領(lǐng)域氫能需求將超過(guò)3500萬(wàn)t；在交通領(lǐng)域,氫燃料電池汽車將與鋰電池汽車 “各司其職、各盡所長(zhǎng)”, 共同推動(dòng)新能源汽車對(duì)傳統(tǒng)燃油汽車的替代作用,在交通領(lǐng)域掀起新能源變革浪潮;由于氫燃料電池汽車具有行駛里程長(zhǎng)、燃料加注時(shí)間短、能量密度高、耐低溫等優(yōu)勢(shì),在寒冷地區(qū)的載重貨運(yùn)、長(zhǎng)距離運(yùn)輸、公共交通甚至航空航天等領(lǐng)域更具有推廣潛力; 預(yù)計(jì)2050年交通領(lǐng)域氫氣需求將接近4000萬(wàn)t; 在建筑和其他領(lǐng)域,家用氫燃料電池、燃料電池應(yīng)急電源等技術(shù)設(shè)備也有望實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用, 預(yù)計(jì)2050年氫氣需求將接近2000萬(wàn)t.
綜上所述,2050年全社會(huì)氫氣需求或?qū)⒔咏眱|t (折合約3.8億t標(biāo)準(zhǔn)煤). 若實(shí)現(xiàn) “２℃” 的碳減排情景,氫能需求還將進(jìn)一步增加至1.5億t水平甚至更高,增幅接近60％.
為了實(shí)現(xiàn)氫能的大規(guī)模應(yīng)用, 近期 (2050年)應(yīng)聚焦于工業(yè)領(lǐng)域,圍繞石化、化工等行業(yè)的原料氫氣需求, 在供需匹配、價(jià)格合理的前提下開(kāi)展“綠氫” 替代 “灰氫”,同時(shí)探索氫燃料電池推廣模式和管理體制,推進(jìn)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè);中期(2035年)應(yīng)采用工業(yè)與交通并重策略,在工業(yè)領(lǐng)域推廣氫能冶煉、氫能化工等先進(jìn)技術(shù),交通領(lǐng)域可大規(guī)模普及氫燃料電池重型卡車、物流車等;遠(yuǎn)期 (2050年) 氫能將以全方位實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)為目標(biāo),在工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)原料、燃料 “雙替代”, 交通領(lǐng)域氫燃料電池汽車高比例應(yīng)用,建筑領(lǐng)域推廣家用氫燃料電池和分布式電源.
３ 氫能生產(chǎn)格局需面向綠色低碳變革
３１ 我國(guó)氫氣主要來(lái)自化石能源,氫源需要優(yōu)化
我國(guó)目前所使用的氫氣主要來(lái)自化石能源、尤其是煤炭,氫源結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家、甚至低于全球平均水平.
圖５ 全球、日本和中國(guó)氫源結(jié)構(gòu)對(duì)比
由圖５可以看出 從全球平均水平看 氫氣48％來(lái)自天然氣、30％來(lái)自醇類重整、18％來(lái)自焦?fàn)t煤氣.在氫能強(qiáng)國(guó)日本,本國(guó)氫氣產(chǎn)能中電解水制氫占63％、天 然氣重整占8％、 焦?fàn)t煤氣占6％,值得一提的是,日本在本國(guó)大力發(fā)展氫能應(yīng)用技術(shù)的同時(shí), 也在積極尋求海外氫能供應(yīng)合作商,目前已與澳大利亞、文萊等國(guó)簽署了氫能供應(yīng)的合作協(xié)議.而我國(guó)2016年全國(guó)氫氣產(chǎn)量約2100萬(wàn)t,其中來(lái)自煤制氫的氫氣占62％、天然氣制氫占19％,電解水制氫僅占１％.可見(jiàn),我國(guó)的氫源結(jié)構(gòu)目前仍是以煤為主,清潔度不夠.
３２ 能源轉(zhuǎn)型視角下,氫源選擇的 “四要素”
為了滿足未來(lái)全社會(huì)對(duì)于氫能的需求,需要從能源轉(zhuǎn)型的視角出發(fā),從 “資源供應(yīng)、成本效益、能源效率、環(huán)境效益” 這４個(gè)要素入手, 綜合評(píng)價(jià)、統(tǒng)籌考慮后,對(duì)氫源進(jìn)行合理選擇.
具體而言,資源供應(yīng)可理解為適用性,包括制氫原料的可獲得性, 以及氫氣供應(yīng)與需求在數(shù)量、質(zhì)量上的匹配程度,發(fā)展氫能不應(yīng)以犧牲能源安全為代價(jià),同時(shí)在選擇氫源時(shí)也要考慮氫氣的供應(yīng)量和純度等因素,因此適用性是氫源選擇的第一考慮因素;經(jīng)濟(jì)性是指氫氣的生產(chǎn)成本,成本低廉是需求側(cè)使用氫能替代傳統(tǒng)能源時(shí)最現(xiàn)實(shí)考慮因素,一般情況下成本高的氫源將被排除在市場(chǎng)之外;能源效率是指能源投入和產(chǎn)出效率,這里需要使用全生命周期評(píng)價(jià)方法,如果氫氣生產(chǎn)環(huán)節(jié)使用了二次能源,則需要將二次能源生產(chǎn)過(guò)程的能源效率考慮在內(nèi),例如焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫的能效評(píng)估,就需要考慮由煤炭到煉焦和焦?fàn)t煤氣環(huán)節(jié)的能源損失;環(huán)境效益是指氫氣生產(chǎn)所造成的環(huán)境污染物和二氧化碳排放,同樣需要使用全生命周期評(píng)價(jià)方法,例如電解
氫能在我國(guó)能源轉(zhuǎn)型中的地位和作用
水制氫雖然可以實(shí)現(xiàn)無(wú)污染無(wú)排放,但如果電力來(lái)自于煤電,則需要將燃煤發(fā)電環(huán)節(jié)的污染和排放算在內(nèi).
３３ 不同制氫工藝綜合評(píng)估結(jié)果
注:綠色為較好,黃色為一般,紅色為較差.評(píng)價(jià)結(jié)果因能源、原料價(jià)格和樣本選取等原因存在差異
圖６ 基于四要素對(duì)不同氫源綜合評(píng)價(jià)結(jié)果
由圖６可以看出,從當(dāng)前情況來(lái)看,煤制氫在 資源供應(yīng)方面比較有保障 (我國(guó)煤炭資源相對(duì)豐富)、具有明顯的成本優(yōu)勢(shì) (10~15 元/kg 氫氣)、能源效率一般 (58~66％)、碳排放問(wèn)題比較大 (20~25kg二氧化碳/kg 氫氣);天然氣制氫在資源供應(yīng)上存在明顯短板 (天然氣對(duì)外依存度高、采暖季天然氣供應(yīng)短缺等)、成本效益一般 (20~30元/kg氫氣)、能源效率一般 (70~75％)、存在碳排放問(wèn)題 (７~10kg 二氧化碳/kg 氫氣); 可再生能源制氫的資源供應(yīng)一般 (可再生能源生產(chǎn)主要集中在東北、西北、西南等地區(qū),與氫氣需求端存在空間分離)、 成本效益較差(電價(jià)為0.5元/kWh時(shí),制氫成本高達(dá)40元/kg 氫氣以上)、能源效率較高 (可達(dá)７５％ ~８０％)、無(wú)碳排放 (采用先進(jìn)技術(shù)工藝). 值得一提的是, 使用煤電來(lái)電解水制氫,除了在資源供應(yīng)方面具有一定優(yōu)勢(shì) (煤電機(jī)組閑置情況嚴(yán)重),制氫成本超過(guò)40元/kg氫氣、全生命周期能源效率低于30%、碳排放量超過(guò)70kg二氧化碳/kg氫氣, 是最不宜發(fā)展的制氫工藝.
３４ 近期、中期和中長(zhǎng)期各制氫路線的發(fā)展重點(diǎn)
(１)煤制氫.考慮到巨大的煤制氫產(chǎn)能存量和煤制氫低成本特點(diǎn),近期、中期煤制氫仍然將是我國(guó)氫氣的最主要來(lái)源,應(yīng)立足存量,滿足工業(yè)領(lǐng)域中化工、石化等行業(yè)規(guī)模化氫氣需求,同時(shí)應(yīng)注重碳捕捉、封存和利用技術(shù) (CCUS) 與煤制氫的整合應(yīng)用,降低項(xiàng)目總體成本、提高煤炭利用效率. 中長(zhǎng)期可將 “煤制氫＋CCUS” 作為我國(guó)氫源的重要組成部分之一.
(２)天然氣制氫.考慮到資源供應(yīng)約束和成本問(wèn)題,近期和中期不宜大規(guī)模發(fā)展天然氣制氫,已有產(chǎn)能應(yīng)注重發(fā)揮設(shè)備的靈活性和清潔性,在環(huán)境污染嚴(yán)重地區(qū)提供氫氣供應(yīng).中長(zhǎng)期則可通過(guò)固體氧化物燃料電池 (SOFC) 等技術(shù), 在終端需求側(cè)通過(guò)天然氣重整 “制氫＋SOFC” 模式, 構(gòu)建分布式熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng).
(３)甲醇制氫.甲醇價(jià)格近幾年波動(dòng)明顯,給甲醇制氫造成了嚴(yán)重影響.近中期應(yīng)謹(jǐn)慎發(fā)展,并注重甲醇重整制氫＋燃料電池一體化應(yīng)用技術(shù)的研
發(fā)和示范.甲醇還有望成為氫氣儲(chǔ)存的介質(zhì),可探
索 “氫氣生產(chǎn)－合成甲醇－甲醇運(yùn)輸－重整制氫” 的模式,為氫能大規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)提供可能.
(４)工業(yè)副產(chǎn)氫.我國(guó)氯堿、煉焦以及鋼鐵等行業(yè)有大量工業(yè)副產(chǎn)氫資源,足以滿足近期和中期氫氣的增量需求. 但因渠道、價(jià)格、信息等原因, 這些副產(chǎn)氫很大一部分被用來(lái)直接燃燒甚至排空.因此,未來(lái)應(yīng)探索將工業(yè)副產(chǎn)氫高值化利用的商業(yè)模式,將副產(chǎn)氫提純并運(yùn)輸至氫氣需求側(cè),更好的發(fā)揮氫能價(jià)值.
(５)可再生能源制氫.作為 “綠氫” 的典型代表 成本高是可再生能源制氫發(fā)展的最大障礙.近期和中期應(yīng)在 “降成本” 上做足文章,在可再生能源資源豐富地區(qū),探索現(xiàn)場(chǎng)制氫、電力直接交易、 提供電力輔助服務(wù)、移峰填谷等模式,爭(zhēng)取獲得相對(duì)較低的電價(jià).同時(shí)還應(yīng)加大氫能儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),提高氫能的空間調(diào)配能力.隨著可再生能源的高比例發(fā)展,可再生能源制氫將有望成為綠色氫氣規(guī)模化供應(yīng)的最重要來(lái)源.
４ 主要結(jié)論和建議
(１)在我國(guó)能源轉(zhuǎn)型中,氫能將扮演 “高效低碳的二次能源,靈活智慧的能源載體,綠色清潔的工業(yè)原料” 的角色,在我國(guó)交通、工業(yè)、建筑、電力等部門得到廣泛應(yīng)用.預(yù)計(jì)2050 年全國(guó)氫能需求將接近1億 t, 在積極應(yīng)對(duì)氣候變 化、 實(shí) 現(xiàn)“２℃” 目標(biāo)情景下,需求有望超過(guò)1.5億t. 面對(duì)如此規(guī)模的氫氣需求,氫源結(jié)構(gòu)也需在現(xiàn)有 “以煤為主” 的格局基礎(chǔ)上進(jìn)行綠色低碳變革.
(２)可再生能源制氫、 “煤制氫＋CCUS” 等技術(shù)將共同構(gòu)成未來(lái)氫能供應(yīng)體系.在多元化的供應(yīng)格局中,哪種技術(shù)發(fā)展到什么程度,取決于各自的適用性、經(jīng)濟(jì)性、能源效率和環(huán)境效益.對(duì)于煤制氫而言, 重點(diǎn)是研發(fā) CCUS 技術(shù)來(lái)控排放; 對(duì)于可再生能源制氫而言,重點(diǎn)是創(chuàng)新商業(yè)模式來(lái)降成本; 天然氣制氫和甲醇制氫的發(fā)展將取決于SOFC、甲醇燃料電池等技術(shù)的進(jìn)展; 工業(yè)副產(chǎn)氫應(yīng)該得到優(yōu)先、高值化的利用.
(３)煤炭企業(yè)應(yīng)以審慎而樂(lè)觀的態(tài)度參與到氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展浪潮之中.首先,做好氫能供應(yīng)和需求的研判和對(duì)接.煤制氫項(xiàng)目投資強(qiáng)度高、產(chǎn)能規(guī)模大,在儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)的技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施約束沒(méi)有打破以及下游市場(chǎng)規(guī)模有限的情況下, 不應(yīng) “一窩蜂” 上馬煤制氫項(xiàng)目; 其次, 做好 CCUS 等低碳技術(shù)的儲(chǔ)備,降低應(yīng)用 CCUS 技術(shù)的成本和能效損失. 此外,還需探索污染物聯(lián)合處理和利用商業(yè)模式, 處理好煤制氫過(guò)程產(chǎn)生的高鹽、酸性廢水和廢渣.
(４)政府層面首先應(yīng)明確氫能發(fā)展定位,形成清晰的戰(zhàn)略導(dǎo)向,避免產(chǎn)業(yè)低水平、無(wú)序發(fā)展.其 次應(yīng)理清氫能管理體制,明確監(jiān)管部門和管理流程.再次,可以以 “政策紅包”替代 “現(xiàn)金紅包”,通過(guò)加強(qiáng)能源、環(huán)境領(lǐng)域的監(jiān)管,倒逼能源轉(zhuǎn)型,為氫能打開(kāi)終端應(yīng)用市場(chǎng),而非傳統(tǒng)的財(cái)政補(bǔ)貼模式.
參考文獻(xiàn)：
[１] 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒 [M].北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,2018
[２] BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒 [EB/OL]
[３] 莫尼塔研究.氫能在中國(guó)能源市場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的社會(huì) 和經(jīng) 濟(jì) 分 析
[４] hydrogen analysisresourcecenter
[５] 中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司 中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā) 展藍(lán) 皮 書(shū) [M] 北 京: 社會(huì)科學(xué)文獻(xiàn)出版社, 2018.
本篇內(nèi)容來(lái)源于中國(guó)煤炭第45卷第10期2019年10月，本站想讓更多人了解氫能，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我方刪除。
