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近日，內(nèi)蒙古自治區(qū)能源局發(fā)布《關(guān)于開展2021年度風光制氫一體化示范的通知》，選定2021年太陽能制氫示范項目7個,新能源發(fā)電221.95萬千瓦，電解水制氫6.69萬噸/年。同時，在近期多省發(fā)布的“十四五”規(guī)劃中，制氫成為重點領(lǐng)域，地方政府越來越重視綠色氫能源的生產(chǎn)。
作為實現(xiàn)碳達峰和碳中和目標的重要起點，綠色氫越來越受到青睞。“雖然可再生能源制氫仍處于探索階段，從技術(shù)和經(jīng)濟上來看，距離大規(guī)模推廣還很遙遠，但業(yè)界已經(jīng)看到了前景。”國家發(fā)改委能源研究所副研究員劉堅接受采訪表示，在“碳中和”的目標下，如果可再生能源制氫成本能大幅降低，未來需求量會很大。
綠色氫革命正當時
作為解決風電、光伏等可再生能源間歇性和波動性問題，推動多領(lǐng)域深度脫碳的重要途徑，國內(nèi)對綠色氫產(chǎn)業(yè)的探索正在加速推進。劉堅說：“過去，氫能產(chǎn)業(yè)主要在燃料電池汽車領(lǐng)域受到關(guān)注，但現(xiàn)在許多地方政府開始更加關(guān)注制氫，并作出了部署綠色氫的決策，這是一個大改變。”
在劉堅看來，內(nèi)蒙古“風能太陽能一體化制氫示范工程”要求電網(wǎng)企業(yè)采購新能源發(fā)電量不超過項目總發(fā)電量的20%，表明制氫不再只是消納棄風棄光輔助手段。相反，新能源發(fā)電可以優(yōu)先用于制氫，他介紹，在中國，很多地方和企業(yè)都在探索可再生能源制氫，如河北省張家口市白城風電制氫、寧夏寧東光伏制氫等，已經(jīng)有很好的嘗試，其中寧東基地的可再生能源制氫在當?shù)卣捅姸嘌肫蟮呐嘤拢颜紦?jù)世界領(lǐng)先地位。
記者了解到，在寧夏寧東基地，國家電投集團寧東可再生能源制氫示范項目于2020年9月開工建設，該制氫項目于2021年6月完成首次系統(tǒng)試運行，年制氫能力536噸；支持建設10MW光伏發(fā)電項目作為制氫動力源，年均發(fā)電量1900萬千瓦時，滿足部分制氫電力，該項目利用分布式光伏和自備電站的互補電力作為配套動力源制氫，鎖定精細化工企業(yè)用氫作為市場保障，培育穩(wěn)定綠色氫供應的氫市場。
除了地方和中央國企的進入，一些可再生能源民營企業(yè)也在加速進入制氫行業(yè)。其中，光伏龍頭企業(yè)隆基股份和陽光電源在氫能行業(yè)“一馬當先”。“2020年至2030年，我國將迎來大規(guī)模光伏、風電建設高峰，必然帶來電網(wǎng)消納問題。”陽光電源副總裁、氫能事業(yè)部總裁程程告訴記者，未來大規(guī)模棄用風能和太陽能，用于現(xiàn)場制氫，然后通過氫能儲運網(wǎng)絡進入電網(wǎng)調(diào)峰和豐富的氫能應用場景，解決可再生能源消納問題。
程程指出，在國家“雙碳”、“雙高”政策下，2021年國內(nèi)可再生能源制氫將快速增長，目前已有超過三分之一的央企涉足氫能，國內(nèi)綠色氫市場前景廣闊。他說：“碳達峰和碳中和目標的提出，無疑將有助于綠色氫能的發(fā)展。我們預測，綠色氫將在近五年率先應用于供熱和重卡行業(yè)，到2030年，綠色氫的成本會更低，與灰氫相比，2035年后，綠氫將成為工業(yè)和交通領(lǐng)域大規(guī)模推廣應用的極具競爭力的能源。”
降本增效是關(guān)鍵
雖然從長遠來看，綠色氫的規(guī)模化發(fā)展已成為必然趨勢，但目前可再生能源制氫仍處于發(fā)展初期，其成本和競爭力是亟待關(guān)注的焦點未來，尤其是高消費，電力成本成為目前水電解制氫難以與“灰氫”競爭的主要弱點，隆基氫能科技有限公司副總經(jīng)理王英歌告訴記者，目前國內(nèi)可再生能源制氫還處于試點探索階段，主要是因為中央企業(yè)和地方政府正在推進一些示范項目，大規(guī)模的可再生氫生產(chǎn)仍然相對較少。
據(jù)國家電投公司寧夏能源鋁業(yè)公司（“寧夏能源鋁業(yè)”）相關(guān)負責人介紹，目前我國95%以上的制氫主要依賴化石資源，主要是由于制氫技術(shù)成熟化石資源的加工過程和原材料的價格相對較低，電解水制氫僅占2%-4%，可再生能源制氫則更為罕見。
該負責人表示，可再生能源制氫競爭力較差的原因是國內(nèi)提案提出時間較短，對該技術(shù)的研究較少，可再生能源受環(huán)境影響較大，導致輸出功率波動大，功率輸出斷斷續(xù)續(xù)，很難單獨大規(guī)模應用，目前的太陽能工業(yè)化制氫、風能制氫、生物質(zhì)氣化制氫在經(jīng)濟上都不盡如人意。他還介紹，寧夏能源鋁業(yè)目前正在利用上述寧東可再生能源制氫項目，進一步總結(jié)光伏制氫耦合系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，研究提高可再生能源制氫效率的途徑，構(gòu)建高效、高可靠性為后期，為大型光伏耦合系統(tǒng)-儲-運-氫一體化系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。
同時，一些民營企業(yè)也在根據(jù)自身經(jīng)驗著力降低制氫成本，王英歌表示，隆基將電解水設備制造作為重點發(fā)展方向，致力于降低可再生能源制氫成本。“要降低可再生能源制氫成本，核心是降低設備的整體功耗，”他說。目前，綠色氫的最終成本主要取決于電價和耗電量，設備制造成本的影響相對較小。“過去十年，裝備制造成本下降了60%以上，未來隨著規(guī)模化制氫的發(fā)展，還會進一步降低。”
在王英歌看來，要推動綠色氫能的發(fā)展，上游可再生能源發(fā)電要不斷降低成本。“十四五”期間，光伏發(fā)電成本將下降到0.1-0.2元區(qū)間，制氫成本可大幅降低。將能夠與天然氣競爭制氫。同時，他也認為，在制氫設備領(lǐng)域，要不斷降低綜合電耗。目前，與理論值相比，設備綜合功耗還有很大的下降空間。
協(xié)調(diào)發(fā)展有待提高
目前，雖然一些地方政府已經(jīng)開始帶頭推動可再生能源制氫發(fā)展，但從長遠來看，產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)調(diào)發(fā)展需要從“國家棋局”考慮，加強頂層設計。劉堅認為，西北地區(qū)風、光資源豐富，具有發(fā)展可再生能源制氫的先天優(yōu)勢。但由于燃料電池汽車的發(fā)展空間較小，氫在工業(yè)領(lǐng)域的使用將是一個重要的應用場景，推進長輸管道氫氣運輸?shù)染€路，促進區(qū)域協(xié)調(diào)。
對此，王英歌也表示，在目前儲運成本居高不下的形勢下，有必要在需求側(cè)建設綠色氫基地。例如，鄂爾多斯是主要的煤化工基地之一，而包頭則是鋼鐵工業(yè)，大量的氫氣需求可以通過工業(yè)應用來吸收，例如氫氣冶煉。同時，對于未來的應用場景，為加強“國棋博弈”，需要探索液氫等儲運方式。
王英歌表示，國家層面需要做一些規(guī)劃和引導，推動跨區(qū)域儲運，比如山東是未來的主要應用市場，但是氫氣的來源是個大問題，需要跨區(qū)域儲運，液氫是發(fā)展趨勢。他還強調(diào)，氫能產(chǎn)業(yè)鏈必須“淘汰”，比如液態(tài)氫的儲運，比如鋼鐵行業(yè)的氫氣冶煉，鼓勵降低成本，同時加氫站的技術(shù)也迫切需要消除瓶頸。
在程程看來，目前國內(nèi)氫能的發(fā)展正進入示范階段，距離市場化還有一段距離。這與氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、上下游技術(shù)水平、各地區(qū)資源不平衡有關(guān)。如果不能滲透到整個產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，氫能很難進入市場。他指出，要統(tǒng)籌制氫、儲氫、用氫協(xié)調(diào)發(fā)展，加強氫能基礎(chǔ)設施建設，豐富氫能應用場景，帶動規(guī)模化發(fā)展、產(chǎn)業(yè)鏈市場化發(fā)展。
“目前，國家已將危險化學品制氫列入能源范疇，關(guān)注程度前所未有。”程程說。“該規(guī)劃在推動氫能發(fā)展方面也給出了很好的思路和政策，頂層設計得到了快速的提升。我們希望在項目實施的時候，政府能夠引導和協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)鏈的資源，實現(xiàn)地方氫能產(chǎn)業(yè)有序高效協(xié)調(diào)發(fā)展。
寧夏能源鋁業(yè)相關(guān)負責人表示，未來要進一步發(fā)揮城市集群效應，各城市要重點發(fā)展不同的氫能產(chǎn)業(yè)，形成從零部件生產(chǎn)到裝備組裝的區(qū)域產(chǎn)業(yè)效應，促進氫能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。在氫能生產(chǎn)、經(jīng)營、使用等方面也應形成區(qū)域協(xié)同，發(fā)揮區(qū)域優(yōu)勢，形成氫能區(qū)域協(xié)同和氫能產(chǎn)業(yè)鏈城市群的雙協(xié)同鏈，實現(xiàn)“全國一盤棋”。
