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產(chǎn)業(yè)|我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特點、問題與定位

發(fā)布日期:2021-11-23  來源:江城子風  作者:中國風光儲網(wǎng)--新聞中心

核心提示:作者:朱 彤早在上世紀90年代中期,氫就作為提供脫碳,可持續(xù)能源系統(tǒng)必不可少的元素而被寄予厚望,但此后20年的發(fā)展進程遠遠低
 作者:朱 彤


早在上世紀90年代中期,氫就作為“提供脫碳,可持續(xù)能源系統(tǒng)必不可少的元素”而被寄予厚望,但此后20年的發(fā)展進程遠遠低于人們的期望。2015年,根據(jù)《巴黎協(xié)定》設(shè)定的1 . 5 ℃ 溫升和凈零排放目標, 2 0 3 0 年前全球脫碳速度需提高5 倍方可實現(xiàn)既定目標。由于交通運輸和工業(yè)領(lǐng)域脫碳的復雜性及難度, 僅靠可再生能源遠不能滿足二氧化碳或溫室氣體凈零排放的“脫碳”要求。氫能由于具備來源多樣、清潔低碳、安全、靈活高效、應(yīng)用場景豐富等特點,再次受到重視,被視為未來十年替代碳氫化合物、應(yīng)對氣候變化的關(guān)鍵要素。

近年來,氫能因其在能源轉(zhuǎn)型和工業(yè)脫碳中的重要作用日益受到關(guān)注, 但氫能作為一個“ 產(chǎn)業(yè)” 在各國都處于初步發(fā)展階段。

我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與特點

氫能產(chǎn)業(yè), 無論從氫的制造、運輸和儲存,還是氫作為能源利用方面都還屬于萌芽狀態(tài)的產(chǎn)業(yè)。目前,我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展表現(xiàn)出如下三個特點。

1.我國氫氣產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好,為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了良好條件

我國存在著一個以化石能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫回收的生產(chǎn)和非能源利用的“氫氣產(chǎn)業(yè)”,并且這一產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有相當規(guī)模。據(jù)中國煤炭工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù), 2012—2020年,中國氫氣產(chǎn)量整體呈穩(wěn)步增長趨勢,年產(chǎn)量從1600 萬噸增加到2500萬噸,是世界第一大產(chǎn)氫國家。其中,中國石化和國家能源集團是國內(nèi)氫氣產(chǎn)量最大的兩家企業(yè)。2020年,中國石化氫氣年生產(chǎn)量達350萬噸, 占全國氫氣產(chǎn)量的14%;國家能源集團年生產(chǎn)400萬噸,占氫氣總體產(chǎn)量的16%。此外,2020年, 我國金屬儲氫材料產(chǎn)銷量已超過日本,成為世界最大儲氫材料產(chǎn)銷國。

與“氫氣”產(chǎn)業(yè)相比,我國“氫能”產(chǎn)業(yè)發(fā)展還處于初級階段。目前2500萬噸氫氣產(chǎn)量中, 僅有1%左右作為能源使用。但我國氫氣產(chǎn)量和儲氫材料產(chǎn)銷量世界第一,為我國氫能技術(shù)開發(fā)利用和氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件,主要表現(xiàn)在:

第一,我國氫燃料電池車產(chǎn)銷量及加氫站數(shù)量居世界前列。與純電動汽車相比,全球氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展還處于萌芽狀態(tài)。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會提供的數(shù)據(jù),2020年,全球共銷售氫燃料電池汽車9006臺。其中韓國是全球最大的氫燃料電池汽車銷售市場, 銷量為5 8 2 3 臺; 中國則是全球第二大氫燃料電池汽車銷售市場,銷量為1177臺。截至2020年底,中國的氫燃料電池汽車保有量僅次于韓國和美國,居全球第三。韓國是全球唯一氫燃料電池汽車保有量超過1萬輛的國家。從氫燃料電池汽車的加氫站數(shù)量看,2020年,日、德、中三個國家加氫站共有311座,占全球總數(shù)的56%。其中中國加氫站為69座,居全球第三。

第二,氫能源作為技術(shù)密集型行業(yè),有著極高的技術(shù)要求。盡管我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈的一些關(guān)鍵技術(shù)與國際先進水平還有差距, 但近年來我國氫能利用技術(shù)研發(fā)能力有了長足進步。

早期,我國氫能源相關(guān)技術(shù)的研發(fā)較為緩慢,專利年申請量不足百件。自2015年開始,國內(nèi)氫能源專利申請數(shù)量迅速攀升。根據(jù)知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)業(yè)媒體IPR daily 與incoPat創(chuàng)新指數(shù)研究中心聯(lián)合發(fā)布的“2020上半年全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)明專利排行榜(T O P 1 0 0)” 全球前100名企業(yè)中, 中國石化的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)明專利申請數(shù)量( 4 3 4 件) 位列第一, 遠高于其他企業(yè)。入榜的前100名企業(yè)主要來自13個國家和地區(qū),中國占比45%,日本占比15%,美國占比13%,德國占比7%;英國和韓國各占比4%。

為推進氫能技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化,2018—2020年,國家重點研發(fā)計劃啟動實施“可再生能源與氫能技術(shù)”重點專項。其中,科技部通過該重點專項部署了27個氫能研發(fā)項目,研發(fā)經(jīng)費投入約5 億元。從重點轉(zhuǎn)向分布的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)來看,下游應(yīng)用是氫能源2018—2020年研發(fā)任務(wù)的重點, 其次是制氫和儲氫技術(shù)。在2018— 2020年國家重點研發(fā)項目中,燃料電池技術(shù)類有14個,占總項目的51.9%;制氫技術(shù)類5個,占比18.5%; 儲氫技術(shù)類6 個, 占比22.2%;加氫站技術(shù)類2個,占比7.4%。2021年, 科技部更加重視重點專項研發(fā)項目分布的均衡性。在2021年2月1日發(fā)布的《關(guān)于對“十四五”國家重點研發(fā)計劃氫能技術(shù)等18個重點專項2021 年度項目申報指南征求意見的通知》中,重點專項研發(fā)項目在燃料電池技術(shù)類、制氫技術(shù)類和儲氫技術(shù)類的分布比例各為32%。

2.我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策框架進一步完善

在2006年國務(wù)院發(fā)布的《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》所確定的發(fā)展重點中,“氫能及燃料電池技術(shù)”被列為國家重點發(fā)展的一種先進能源技術(shù)。不過,這主要停留在科學研究層面,直到2012年國務(wù)院發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012—2020年)》和2014年國務(wù)院辦公廳發(fā)布《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動( 2 0 1 4 — 2 0 2 0 年)》,國家才正式將“氫能與燃料電池”作為能源科技創(chuàng)新戰(zhàn)略的一個方向。

2020年以來,我國出臺了一系列氫能相關(guān)政策,使我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策框架得以進一步完善。主要表現(xiàn)在三個方面。

一是發(fā)布政策文件的政府部門和機構(gòu)多。包括財政部、工信部、科技部、發(fā)展改革委、司法部、國家能源局、國家關(guān)稅稅則委員會、國家標準化委員會等。很多政策文件都是兩個以上的部委局聯(lián)合制定發(fā)布,這表明氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略, 引起相關(guān)部委局的高度重視。

二是政策文件涵蓋了影響氫能產(chǎn)業(yè)的各個方面。既包括氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃與布局,也包括制氫、儲氫、燃料電池、加氫站等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié),還包括氫能技術(shù)研發(fā)支持重點、氫能支持項目申報流程和評價方法等,使我國氫能支持政策的系統(tǒng)性和嚴謹性得到極大改善。

三是政策手段以政府規(guī)劃指導和財政補貼為主。同時,通過推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)標準的制定引導產(chǎn)業(yè)良性競爭,通過降低部分氫能產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵進口零部件關(guān)稅等方式支持國內(nèi)氫能設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展。到目前為止,我國已經(jīng)發(fā)布實施氫能和燃料電池技術(shù)、應(yīng)用、檢測、安全相關(guān)的國家標準80項,行業(yè)標準約40項。這些技術(shù)規(guī)范和標準對氫能和氫燃料電池汽車規(guī)范發(fā)展起到了積極的推動作用。

3.各地氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展以燃料電池汽車為主導方向

除了國家層面的戰(zhàn)略重視之外, 全國3 1 個省( 市、自治區(qū))均發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策。有的地方是在該省的“ 十四五” 規(guī)劃與2 0 3 5 年遠景目標綱要這樣的綜合性政策規(guī)劃文件中對氫能發(fā)展做出部署和規(guī)劃,如安徽、湖南、云南、黑龍江、陜西等省;有的地方則在綜合性規(guī)劃文件之外,發(fā)布了專門的氫能源相關(guān)專項政策或規(guī)劃, 如北京、山東、河北、天津、四川、浙江、寧夏等省市區(qū);一些省市則通過氫燃料汽車等相關(guān)政策規(guī)劃發(fā)布氫能源產(chǎn)業(yè)建設(shè)目標。

值得注意的是,幾乎所有發(fā)布專門氫能產(chǎn)業(yè)政策的省市區(qū)都把氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導方向和重點放在了燃料電池汽車及其產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展上,盡管氫能發(fā)展目前在全球范圍受到高度重視的關(guān)鍵不在于陸地交通,而是因為氫能在一些“脫碳”難度大的工業(yè)部門所體現(xiàn)出的獨特優(yōu)勢。

從主要省市區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃所制定的目標可以清晰地看出,燃料電池汽車及其產(chǎn)業(yè)鏈是各地發(fā)展氫能的主因,甚至是唯一選擇。表1中列舉的13個省市自治區(qū)中,除了寧夏以外,其余省市自治區(qū)的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃都具體為氫燃料電池汽車的生產(chǎn)或推廣目標,其中還有兩個省(山東和浙江)規(guī)劃了氫燃料電池發(fā)動機產(chǎn)能目標。對于氫能在其他領(lǐng)域的應(yīng)用則沒有涉及。


當前我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題

在我國當前氫能利用的技術(shù)、材料和設(shè)備制造水平下,各地紛紛大規(guī)模鼓勵氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策已經(jīng)初步帶來了一些不利影響,突出的問題有三個。

1.我國制氫原料以化石能源為主導,二氧化碳排放量壓力大

中國是世界第一產(chǎn)氫大國,2020年全國氫氣產(chǎn)量約2500萬噸。這些氫氣基本是作為工業(yè)原料,作為能源使用的“氫”微乎其微。從制氫的原料及方式看, 我國和全球一樣,基本是化石能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)品提純制氫。如表2所示,我國化石能源制氫包括煤制氫、天然氣重整制氫和石油制氫,三種制氫原料及技術(shù)路線產(chǎn)量占比分別為43%、16%和13%;工業(yè)副產(chǎn)提出制氫主要是焦爐煤氣和氯堿尾氣制氫,其產(chǎn)量占28%;電解水制氫和其他制氫方式占比微乎其微。


在氣候變化和能源轉(zhuǎn)型的大背景下,化石能源制氫必須要考慮其產(chǎn)生的大量二氧化碳排放問題。根據(jù)我國不同技術(shù)路線制氫的產(chǎn)量占比及其碳排放數(shù)據(jù),按照2020年我國氫氣產(chǎn)量2500萬噸計算,2020年我國煤制氫的產(chǎn)量為1 0 7 5 萬噸, 按照每公斤氫氣制備排放20公斤二氧化碳計算, 其二氧化碳年排放量為2 . 1 5 億噸; 天然氣重整制氫產(chǎn)量為400 萬噸, 排放二氧化碳為4 0 0 0 萬噸; 石油制氫產(chǎn)量325萬噸, 排放二氧化碳3 2 5 0 萬噸; 工業(yè)副產(chǎn)提純制氫700萬噸, 排放二氧化碳3500萬噸。2020年化石能源制氫合計排放二氧化碳3 . 225 億噸,大致占我國工業(yè)過程排放二氧化碳量的24.8%。有鑒于此, 在“綠氫”不具備真正的成本競爭力之前,大規(guī)模推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,將導致“灰氫”規(guī)模快速擴張和二氧化碳排放量快速增加,不利于我國“雙碳”工作的推進。

2.地方過快推進氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展導致低水平重復投資

從全球看,歐盟主要國家及美國、日本、韓國等國都發(fā)布了“ 氫能發(fā)展戰(zhàn)略” 或“ 路線圖”,但在氫能開發(fā)方面,基本處于技術(shù)研發(fā)和項目示范階段, 氫能開發(fā)利用技術(shù)總體上還不具備大規(guī)模商業(yè)推廣的條件。

與發(fā)達國家相比,我國在燃料電池技術(shù)發(fā)展、氫能產(chǎn)業(yè)裝備制造等方面相對落后。關(guān)鍵零部件主要依靠進口,燃料電池的關(guān)鍵材料包括催化劑、質(zhì)子交換膜以及炭紙等材料大都采用進口材料; 關(guān)鍵組件制備工藝亟需提升,膜電極、空壓機、雙極板、氫循環(huán)泵等和國外存在較大差距; 氫能技術(shù)標準中關(guān)于氫品質(zhì)、儲運、加氫站和安全標準的內(nèi)容較少,難以滿足國際技術(shù)通則以系統(tǒng)為實驗對象的要求。另外,高精度氫氣品質(zhì)檢測和高靈敏度氫氣泄漏等重要測試裝備欠缺, 權(quán)威檢測認證機構(gòu)仍未形成。從全球范圍氫能專利布局來看,大量核心專利掌握在美國、日本等國手中,我國尚未成為主導國際氫能發(fā)展的技術(shù)來源方。

因此,從技術(shù)研發(fā)實力和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)看,我國氫能產(chǎn)業(yè)2025年之前還不具備大規(guī)模商業(yè)化的條件,但目前各地氫能規(guī)劃和氫能產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)已呈現(xiàn)過熱苗頭。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前發(fā)布氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的省市,地級市以上有50 多個,除大的省區(qū)以外,70%的省都提出要發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè),規(guī)劃氫燃料電池電堆總產(chǎn)能已經(jīng)高達3 0 0 0 兆瓦, 燃料電池汽車總產(chǎn)能超過1 0 萬輛, 規(guī)劃總投資超過2 0 0 0 億。在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍存在自主創(chuàng)新能力不強、國產(chǎn)化率低、成本高等短板明顯的情況下,各地這種一哄而上大規(guī)模布局的做法,將導致氫能產(chǎn)業(yè)低水平重復和資源浪費,影響我國氫能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

3.我國氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的應(yīng)用場景選擇過于單一

氫能具有廣泛的應(yīng)用場景, 因而“綠氫”在一些難以脫碳的領(lǐng)域被寄予厚望。根據(jù)國際氫能委員會(Hydrogen Council)發(fā)布的《氫能洞察》指出,從總體擁有成本( T C O ) 看, 在全球制氫、儲運、配送成本快速下降的趨勢下,氫能在各領(lǐng)域的應(yīng)用潛力將逐步凸顯, 到2 0 3 0 年, 氫能可在22種終端應(yīng)用中成為最具競爭力的減碳解決方案,包括煉油、化肥、商用車、長途卡車運輸、航運和氫冶煉等應(yīng)用領(lǐng)域。

然而,當前我國各地氫能發(fā)展方向基本局限在燃料電池汽車領(lǐng)域,示范應(yīng)用主要集中在以公交車為主要應(yīng)用場景的交通領(lǐng)域,應(yīng)用場景單一,產(chǎn)業(yè)同質(zhì)化突出。從能源低碳轉(zhuǎn)型的過程看,我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展選擇場景集中在交通領(lǐng)域?qū)⒖赡軐е聝蓚€問題:一是各地規(guī)劃的氫燃料電池汽車發(fā)展集中在乘用車,對于燃料電池技術(shù)路線更具優(yōu)勢的中重型卡車的示范運營卻很少真正開展。根據(jù)行業(yè)的看法,氫燃料電池汽車要到2025—2030年才具備產(chǎn)業(yè)化條件。而且,即使屆時真正具備了產(chǎn)業(yè)化條件,在不斷進步的三元鋰電池和磷酸鐵鋰技術(shù)成本不斷降低的情況下,氫燃料電池車在中短途也并無競爭優(yōu)勢,那么,當前把規(guī)模集中于這一領(lǐng)域的氫能投資可能會“打水漂”。二是一些脫碳困難、需要“氫能”的領(lǐng)域,如化工、冶煉、軌道交通、航空航天、分布式發(fā)電、熱電聯(lián)供等領(lǐng)域反而進展緩慢,無法真正發(fā)揮氫能的價值和潛力。

我國氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略思路

氫能是一種高效、清潔、靈活且應(yīng)用場景廣泛的能源載體, 氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展對推動我國能源轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟“脫碳”意義重大。

1.在能源轉(zhuǎn)型趨勢下,合理確定氫能在我國未來能源系統(tǒng)中的地位

美國、歐盟和日本很早就制定了氫能的國家戰(zhàn)略。這些氫能發(fā)展國家戰(zhàn)略不僅確立了近期、中期和遠期的發(fā)展路線圖,還根據(jù)氫能的三個重要特點明確指出氫能未來發(fā)展的三個重要方向: 一是氫能作為一種能源形式,在氫基交通和作為未來合成動力燃料基礎(chǔ)的應(yīng)用;二是氫能作為一種能量儲存器,它可以根據(jù)供給需求靈活地儲存可再生能源,并起到平衡供求關(guān)系的作用,從而使氫能作為能源轉(zhuǎn)型的一個重要基石;三是氫能作為不同能源行業(yè)耦合的一個重要媒介,在無法直接使用可再生能源—電能的領(lǐng)域中,“綠氫”及其衍生產(chǎn)品是很多工業(yè)部門脫碳的重要途徑。

相比之下,我國從2019年開始在全國很多地方掀起了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱潮,各地氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃千篇一律把發(fā)展方向落在了氫能交通方面,而對氫能作為能量儲存器和不同能源行業(yè)耦合的介質(zhì)這兩個特點的重要性缺乏足夠認識。我們認為,我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須在能源轉(zhuǎn)型趨勢下,合理確定氫能在我國未來能源系統(tǒng)中的地位和發(fā)展重點。

當前的能源轉(zhuǎn)型是為應(yīng)對全球變暖而推動的,其完整的內(nèi)涵包括“一個目標,兩個支柱”。“一個目標”是大幅度降低人類活動排放的二氧化碳量,以減緩全球變暖。兩個支柱分別是:第一,提高能源效率和節(jié)能,降低化石能源消費總量,從而降低二氧化碳排放量。這在我國能源消費以化石能源占主導地位的階段,對減少二氧化碳非常重要。第二,大力發(fā)展可再生能源替代化石能源,從而避免二氧化碳的排放。隨著一次能源消費中可再生能源比重的快速提升,這一支柱將對碳減排起到越來越重要的作用。

可見,“脫碳”是當前能源轉(zhuǎn)型的基本動因。為實現(xiàn)碳中和目標,我國能源系統(tǒng)必須提前實現(xiàn)“零碳”。由于目前還不存在成熟的氫能利用場景,因此確定氫能在我國未來零碳能源的地位與作用,必須動態(tài)考慮其他零碳能源既有作用情況下來確定。與其他可再生能源的技術(shù)路徑相比, 氫能盡管有很多“理論上”的優(yōu)勢,但由于其要在5—10年才具有應(yīng)用上的“經(jīng)濟性”,所以,在這5—10年期間,如果其他零碳或低碳能源利用技術(shù)先于氫能獲得技術(shù)和規(guī)模上的競爭優(yōu)勢,等到氫能在一些應(yīng)用場景具備產(chǎn)業(yè)化條件時,就沒有必要再出臺相應(yīng)的政策去推動氫能替代既有的零碳或低碳能源及其利用技術(shù)了。因為它們都符合能源轉(zhuǎn)型和碳中和的要求。

從這個角度看,“氫能”未來價值最大的的應(yīng)用場景不是公路交通,因為目前的純電動汽車技術(shù)不斷迭代, 基礎(chǔ)設(shè)施逐漸完善, 相對氫燃料電池車來說已經(jīng)具有越來越大的競爭優(yōu)勢。因此,氫能在我國未來能源系統(tǒng)中的地位和作用,不是在已經(jīng)具有成熟技術(shù)的交通領(lǐng)域進行大規(guī)模推廣, 而是應(yīng)該彌補現(xiàn)有低碳和零碳能源技術(shù)無法解決的領(lǐng)域和應(yīng)用場景。其中特別重要的是在提高能源系統(tǒng)的靈活性方面, 氫能具有非常重要的優(yōu)勢( 如電力系統(tǒng)中電力供需的季節(jié)性調(diào)節(jié)) , 可以在解決建筑和工業(yè)部門脫碳問題上發(fā)揮獨特的作用。

2.從我國能源產(chǎn)業(yè)實際出發(fā), 選擇氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的切入點

從“綠氫”角度看,氫能產(chǎn)業(yè)從制氫、儲氫和運輸各個環(huán)節(jié)的技術(shù)都還不具備產(chǎn)業(yè)化的條件。因此, 各國從自己實際出發(fā),尋找能夠帶動氫能產(chǎn)業(yè)某個環(huán)節(jié)的應(yīng)用場景, 輔以政府扶持政策的推動,以市場規(guī)模擴張驅(qū)動氫能技術(shù)創(chuàng)新和迭代,從而帶動氫能產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的良性互動。

歐洲從2 0 0 0 年開始就持續(xù)地測試在天然氣中“摻氫”應(yīng)用的可行性,將其作為推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的切入點。這是因為,歐洲天然氣管網(wǎng)非常發(fā)達,天然氣通過管道進入家庭民用,或者進入燃氣輪機發(fā)電。在天然氣中摻入一定比例的氫氣,能夠在不影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的情況下降低氮氧化物的排放。歐洲經(jīng)過多年示范,發(fā)現(xiàn)天然氣系統(tǒng)多數(shù)部件都能比較好地適應(yīng)添加10%的氫氣。不過,天然氣汽輪機適應(yīng)氫氣摻混需小于5%,經(jīng)過整改和調(diào)整后的燃氣輪機能適應(yīng)的摻氫百分比為5%—10%。如果這些被添加的氫氣都是來自綠電制取,則天然氣“摻氫”這一應(yīng)用有利于推動“綠氫”制取技術(shù)的進步和制取成本的下降,從而帶動整體氫氣產(chǎn)業(yè)鏈的成本下降,有利于氫能在其他場景的應(yīng)用。

我國氫能發(fā)展應(yīng)借鑒歐洲的經(jīng)驗,選擇符合中國實際的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展切入點。

一是天然氣“摻氫”直接民用。我國西北地區(qū)太陽能和風能資源非常豐富,光伏發(fā)電和風力發(fā)電度電成本較低。可以考慮在西北部分有水資源的地區(qū), 利用風光電直接電解水制氫, 再以“ 摻氫” 的方式通過西氣東輸天然氣管道輸送到沿途的家庭用于做飯取暖, 可以為我國“ 綠氫” 發(fā)展提供一個啟動市場,這樣可以避開當前氫氣儲存與運輸成本高昂對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不利影響。

二是在鋼鐵領(lǐng)域推動氫還原鐵技術(shù)減碳。中國石油大學利用煤復產(chǎn)焦爐氣制氫還原鐵技術(shù), 能夠?qū)⑽覈L流程煉鋼的噸鋼二氧化碳排放量從目前的1.8噸左右下降到0.6噸左右,同時具備商業(yè)盈利性。這一技術(shù)的示范項目已經(jīng)在山西落地,一旦成熟推廣, 將極大促進我國鋼鐵工業(yè)在低碳轉(zhuǎn)型中的競爭力。

3.構(gòu)建創(chuàng)新驅(qū)動的氫能產(chǎn)業(yè)政策框架

目前我國促進氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策方向過于狹窄,基本圍繞氫燃料電池汽車展開,對氫能技術(shù)創(chuàng)新的驅(qū)動作用有限。從氫能在我國未來能源系統(tǒng)中的地位和作用看,一個以創(chuàng)新驅(qū)動為導向的完整氫能產(chǎn)業(yè)政策框架,至少應(yīng)該包括三個方面的體制改革和機制構(gòu)建。

一是基于傳統(tǒng)化石能源的生產(chǎn)、運輸和消費的能源市場化改革和監(jiān)管機制重構(gòu)。傳統(tǒng)化石能源市場體制與機制構(gòu)建極其完善, 是確保包括氫能在內(nèi)的綠色能源和碳市場效率的基礎(chǔ)制度條件,這一點在國內(nèi)相關(guān)討論中往往被忽略。傳統(tǒng)化石能源市場化改革和監(jiān)管機制重構(gòu),包括電力現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場及其監(jiān)管機制重構(gòu),油氣體制市場化改革與監(jiān)管機制重構(gòu),應(yīng)向以市場起決定作用的能源體制機制轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)能源市場配置的效率優(yōu)化。

二是建立和完善與氫能應(yīng)用場景相關(guān)的市場機制與技術(shù)標準。如,與氫能作為能量儲存介質(zhì)在電力供需季節(jié)性調(diào)節(jié)有關(guān)的市場機制的構(gòu)建,這是發(fā)現(xiàn)氫能在這一“服務(wù)”市場的價值及其實現(xiàn)所必要的機制;與氫能相關(guān)的技術(shù)標準則包括氫能制取、運輸和存儲方面的設(shè)備技術(shù)標準、檢測標準和安全標準等。

三是加快碳的外部性內(nèi)在化的制度建設(shè),包括碳減排交易市場及其相關(guān)制度和碳稅等。這是給化石能源利用排放的“碳”合理定價,使碳排放成本成為企業(yè)決策的重要因素,促進包括“綠氫”在內(nèi)的可再生能源發(fā)展和低碳技術(shù)創(chuàng)新的重要制度安排。為了使二氧化碳排放主體的碳排放成本內(nèi)部化,需要在逐步完善碳減排市場的同時,逐步將碳排放權(quán)交易的行業(yè)從電力擴大到鋼鐵、水泥、化工等,驅(qū)動這些行業(yè)從高碳向低碳轉(zhuǎn)型。比如,合理碳價會加快氫還原煉鐵技術(shù)落地,加快商業(yè)化進程,推動高碳鋼鐵工業(yè)向低碳鋼鐵工業(yè)轉(zhuǎn)型。(參考文獻略)

【本文是國家社科基金重點項目“促進能源轉(zhuǎn)型的能源體制革命理論框架與實現(xiàn)機制研究(批準號18AGL016)的階段性成果】

作者單位:中國社會科學院工業(yè)經(jīng)濟研究所

本文刊于《中國發(fā)展觀察》2021年第19-20期合刊


 
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