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國際氫能展訊,當(dāng)前,發(fā)展氫能已成為全球普遍共識和共同行動,成為世界各國加快能源轉(zhuǎn)型升級、培育經(jīng)濟(jì)新增長點(diǎn)的重要戰(zhàn)略選擇。2022年,全球氫氣生產(chǎn)規(guī)模超過10500萬噸,清潔氫項(xiàng)目密集落地,已投運(yùn)電解水制氫項(xiàng)目達(dá)到277個。我國氫氣產(chǎn)量約3533萬噸,整體消費(fèi)領(lǐng)域集中在化工及煉化行業(yè),約2851萬噸。交通方面,新增燃料電池汽車3367輛,保有量突破萬輛,達(dá)到12682輛;工業(yè)方面,聚焦化工、鋼鐵領(lǐng)域,氫基化工和氫冶金項(xiàng)目步入建設(shè)期;發(fā)電方面,累計建設(shè)運(yùn)營燃料電池發(fā)電與熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目57個,總規(guī)模超過12兆瓦。氫能在交通、工業(yè)、發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展正穩(wěn)步推進(jìn)。
扎實(shí)做好氫能自主創(chuàng)新,推進(jìn)試點(diǎn)示范和規(guī)?;瘧?yīng)用
氫能是我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要抓手之一。
我國《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021~2035年)》擘畫了氫能發(fā)展藍(lán)圖,標(biāo)志著氫能產(chǎn)業(yè)“1+N”政策體系初步建立。到2025年可再生能源制氫能力為10萬~20萬噸/年,實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排100萬~200萬噸/年。近日,國家發(fā)展改革委等部門印發(fā)《綠色低碳先進(jìn)技術(shù)示范工程實(shí)施方案》、國家標(biāo)準(zhǔn)委等部門發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》,是對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃的重要響應(yīng)和延續(xù),充分體現(xiàn)了國家持續(xù)扶持氫能高質(zhì)量發(fā)展的決心和信心。
2022年,各地方政府依托政策、資源、資本和技術(shù)裝備優(yōu)勢,扎實(shí)做好氫能自主創(chuàng)新,循序漸進(jìn)推進(jìn)試點(diǎn)示范和規(guī)?;瘧?yīng)用。明確氫能55項(xiàng)細(xì)分技術(shù)方向,涵蓋氫能制取、氫能儲運(yùn)、氫氣加注、燃料電池、前沿交叉、氫安全及品質(zhì)管控六大領(lǐng)域,兩項(xiàng)技術(shù)處于領(lǐng)跑階段、19項(xiàng)技術(shù)處于并跑階段、34項(xiàng)技術(shù)處于跟跑階段。26個省、區(qū)、市公開發(fā)布?xì)淠芗叭剂想姵禺a(chǎn)業(yè)專項(xiàng)政策316項(xiàng),氫能標(biāo)準(zhǔn)體系逐步健全,《加氫機(jī)》《堿性水電解制氫系統(tǒng)“領(lǐng)跑者行動”性能評價導(dǎo)則》等標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)發(fā)布,填補(bǔ)多個領(lǐng)域空白。
各地方政府依托政策、資源、資本和技術(shù)裝備優(yōu)勢,大幅降低成本,推進(jìn)規(guī)?;瘧?yīng)用,初步形成三種氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展集群。
一是可再生氫大基地集群,充分發(fā)揮自身可再生資源優(yōu)勢,通過“風(fēng)光水氫”等多能互補(bǔ)模式制備可再生氫,以低成本制氫為先導(dǎo)方向,引導(dǎo)全產(chǎn)業(yè)鏈布局建設(shè)。二是終端應(yīng)用示范集群,依托扶持政策、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和應(yīng)用場景等優(yōu)勢,以拓展交通、化工、建筑、能源等豐富應(yīng)用場景為抓手,構(gòu)建良好的氫能發(fā)展產(chǎn)業(yè)生態(tài)。三是技術(shù)裝備創(chuàng)新集群,依托資本、人才和技術(shù)等創(chuàng)新要素集聚優(yōu)勢,以全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)裝備研發(fā)突破為重點(diǎn),建立健全產(chǎn)業(yè)技術(shù)裝備體系,支撐供應(yīng)鏈與示范應(yīng)用,提高建設(shè)水平。
氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展集群推動了區(qū)域發(fā)展,可再生能源制氫項(xiàng)目加速推進(jìn),西北、華北地區(qū)引領(lǐng)大型可再生氫基地示范工程規(guī)劃建設(shè),氫能關(guān)鍵技術(shù)持續(xù)迭代,裝備制造成本進(jìn)一步下探,部分制氫技術(shù)路線達(dá)到國際先進(jìn)水平,電解槽出貨量大幅增長,可再生能源制氫規(guī)模呈快速擴(kuò)大趨勢,在制氫、加氫基礎(chǔ)設(shè)施和氫能商用車示范應(yīng)用方面走在全球前列。
中國氫能聯(lián)盟戰(zhàn)略指導(dǎo)委員會常務(wù)副主任、中國工程院院士干勇透露,截至目前,我國已規(guī)劃和建設(shè)超過350個可再生能源制氫項(xiàng)目。他說:“堿性電解槽的產(chǎn)能已位居全球第一,質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)也在快速突破,35兆帕制冷快速加氫機(jī)和70兆帕加氫站的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自主國產(chǎn)化。200千瓦以上的燃料電池電堆已逐步投放市場。”
我國氫能由關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)逐步轉(zhuǎn)向規(guī)模化產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段,呈現(xiàn)出以下特點(diǎn):一是綠色發(fā)展,可再生能源制氫規(guī)??焖贁U(kuò)大;二是創(chuàng)新發(fā)展,全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)快速進(jìn)步,自主化水平大幅提高;三是協(xié)同發(fā)展,燃料電池重卡、叉車、機(jī)車在港口、礦山、軌道交通等多場景實(shí)現(xiàn)應(yīng)用,氫儲能、燃料電池?zé)犭娐?lián)供、綠氫煉化等領(lǐng)域應(yīng)用加速示范。
干勇表示:“氫能是一個年輕并充滿無限想象的戰(zhàn)略性朝陽產(chǎn)業(yè),需扎實(shí)做好自主創(chuàng)新,循序漸進(jìn)推進(jìn)試點(diǎn)示范和規(guī)模化應(yīng)用,力爭實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)自主化和產(chǎn)業(yè)鏈自控,掌握國際氫能話語權(quán),這需要業(yè)界形成合力、持續(xù)努力?!?/p>
氫電協(xié)同,為新型能源系統(tǒng)提供有力支撐
構(gòu)建多元化清潔能源供應(yīng)體系,是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的根本措施,加快推動氫電耦合發(fā)展協(xié)同發(fā)展是重要舉措。
氫有能源和資源的雙重屬性,是各類能源的橋梁和紐帶。綠電和綠氫是二次能源的最佳選擇,氫電耦合可以降低或平衡隨機(jī)性、波動性對電力系統(tǒng)的影響,可以消納新能源。與抽水蓄能或其他儲能方式相比,氫電耦合最大的特點(diǎn)就是能夠長時間、大容量、跨季節(jié)儲存。
未來氫電耦合發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動力,首先是區(qū)域能源資源稟賦導(dǎo)致靈活性需求差異明顯;其次是離網(wǎng)—并網(wǎng)型新能源開發(fā)模式逐漸成為挖掘新能源規(guī)?;_發(fā)潛力的重要手段,“沙戈荒”“深遠(yuǎn)?!钡葓鼍俺蔀楦哔|(zhì)量發(fā)展重要抓手?!澳茉磪^(qū)域綜合化”和“源網(wǎng)荷儲一體化”發(fā)展趨勢明顯,進(jìn)一步強(qiáng)化了區(qū)域氫電耦合需求,需要更好地提升氫電耦合的綜合效益。
氫電耦合應(yīng)用的典型場景是新能源大基地“沙戈荒”,通過“發(fā)電上網(wǎng)+離網(wǎng)制氫”耦合化,在滿足項(xiàng)目收益率要求的基礎(chǔ)上,將上網(wǎng)部分獲得收益用來補(bǔ)貼制氫端,是近期支撐綠氫成本下降和規(guī)??焖贁U(kuò)大的重要解決方案。大規(guī)模開發(fā)對制氫電解槽的靈活性及堿性電解和質(zhì)子交換膜電解的聯(lián)合控制技術(shù)提出更高要求,重點(diǎn)研發(fā)任務(wù)是寬范圍、高效率、低能耗堿性電解水制氫,大規(guī)模、低成本、長壽命質(zhì)子交換膜制氫技術(shù),以及兩者耦合的綜合控制技術(shù)。燃?xì)廨啓C(jī)可作為靈活電源,我國目前使用的都是天然氣燃?xì)廨啓C(jī),由于天然氣資源缺乏,用摻氫或純氫燃燒,有一樣的調(diào)節(jié)電網(wǎng)的能力,能增強(qiáng)電網(wǎng)的供電安全性。
我國深遠(yuǎn)海區(qū)域風(fēng)能資源豐富、開發(fā)潛力大,是海上風(fēng)電未來發(fā)展的主陣地,但開發(fā)面臨低成本、大容量、遠(yuǎn)距離輸電等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。依托可再生能源制氫技術(shù)實(shí)現(xiàn)深遠(yuǎn)海區(qū)域就地發(fā)電制氫(氨)后送至岸上,或直接進(jìn)行氫基能源的跨國貿(mào)易,可高效支撐深遠(yuǎn)海能源基地建設(shè)。
此外,推動氫能與工業(yè)耦合應(yīng)用,將綠氫作為“原料或還原劑”替代煤炭,可使煤炭回歸燃料定位,提高終端能源靈活性,引導(dǎo)工業(yè)產(chǎn)業(yè)布局再集聚。以氫能打造可再生能源—電力系統(tǒng)+氫能網(wǎng)絡(luò)—工業(yè)產(chǎn)線的能源循環(huán),將提高我國能源大系統(tǒng)的綜合利用小時數(shù)和利用效率,降低整體能源應(yīng)用成本。
中國工程院院士黃其勵認(rèn)為,氫電耦合作為新能源發(fā)展的重要支撐,未來有望打造新型能源依賴關(guān)系,持續(xù)推動能源系統(tǒng)的優(yōu)化轉(zhuǎn)型。為進(jìn)一步加快氫電耦合發(fā)展,他建議加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)、協(xié)同創(chuàng)新、示范先行、完善標(biāo)準(zhǔn)。聚焦產(chǎn)業(yè)鏈重點(diǎn)環(huán)節(jié)加大氫電耦合關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)力度,設(shè)立并實(shí)施一批前瞻性、戰(zhàn)略性的重大科技專項(xiàng),穩(wěn)步增加氫電耦合領(lǐng)域科技研發(fā)投入強(qiáng)度;骨干企業(yè)加強(qiáng)協(xié)同創(chuàng)新打造綠色氫能關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)合體,開展覆蓋基礎(chǔ)材料、零部件、系統(tǒng)裝備等全產(chǎn)業(yè)鏈合作,共同發(fā)力引導(dǎo)市場進(jìn)步;積極發(fā)揮地區(qū)資源優(yōu)勢,打造規(guī)模化、低成本可再生氫大基地,推動“源網(wǎng)荷儲”“風(fēng)光氫儲一體化”項(xiàng)目,支撐風(fēng)光資源消納和先進(jìn)技術(shù)先行先試;積極參加國際氫能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制修訂,梳理中國氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系缺口,加快推動制定面向氫電耦合場景的綠色氫能行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系。
推進(jìn)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化,是擴(kuò)大氫能應(yīng)用的突破口
2022年,依托“燃料電池汽車示范城市群”等重大示范項(xiàng)目,我國燃料電池汽車加速推廣,逐步實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)突破,構(gòu)建了完整產(chǎn)業(yè)鏈,新增燃料電池汽車3367輛,保有量突破萬輛,達(dá)到12682輛,比上年增長36%;建成加氫站358座,比上年增長40%;累計建設(shè)運(yùn)營燃料電池發(fā)電與熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目57個,總規(guī)模超過12兆瓦。
燃料電池車?yán)密囕d燃料電池裝置產(chǎn)生的電力作為行駛動力,與傳統(tǒng)的燃油車相比,具有零排放、高能量利用率、快速加注、長續(xù)航里程等優(yōu)點(diǎn),有望成為解決能源和環(huán)境問題的重要方案。但燃料電池汽車發(fā)動機(jī)比較貴,導(dǎo)致整車售價是燃油車的兩倍多。
我國出臺了“燃料電池汽車示范城市群”計劃,每個示范城市群至少示范1000輛車,單車行程大于3萬公里,建成加氫站15座。國家“以獎代補(bǔ)”,推進(jìn)燃料電池汽車的普及。
中國氫能聯(lián)盟戰(zhàn)略指導(dǎo)委員會委員、中國工程院院士衣寶廉指出,燃料電池車的產(chǎn)業(yè)化是氫能應(yīng)用的突破口,應(yīng)堅持自主創(chuàng)新,突破“卡脖子”技術(shù),實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料與部件的批量生產(chǎn),降低燃料電池汽車、加氫站建設(shè)和氫源成本,推動燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化。
他建議推進(jìn)燃料電池關(guān)鍵材料及部件國產(chǎn)化,提高電堆的比功率及電流密度,降低電堆成本和鉑載量,將燃料電池汽車成本降至鋰離子電動車水平;大力發(fā)展可再生能源制氫,采用天然氣或純氫管網(wǎng)輸氫,加氫站加氫成本降至30元/千克以下,燃料電池汽車運(yùn)營成本可與燃油車競爭;推進(jìn)高壓儲氫瓶、加氫機(jī)等國產(chǎn)化和批量生產(chǎn),加快油氫電合建站建設(shè),大幅降低加氫站建設(shè)成本,并同步推進(jìn)燃料電池乘用車示范。
衣寶廉表示:“到2025年,如果既把電流密度提高了,又實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn),電堆的費(fèi)用就可以降至500元/千瓦以下,發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的成本就可以降至1000元/千瓦以下,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將燃料電池車的成本降至鋰離子電池車成本的水平?!?/p>
當(dāng)前,國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展正處在降本增效、技術(shù)創(chuàng)新以及協(xié)同推進(jìn)的初期探索階段,氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同聯(lián)動效果還未完全顯現(xiàn)出來。燃料電池汽車成本何時能夠下降?氫能核心技術(shù)問題何時能夠攻破?氫能應(yīng)用何時能夠真正落地等問題逐步顯現(xiàn)……