
1月17日電,近年來,在全球推動碳中和的強勁態勢下,氫能產業在全球范圍內深受青睞,獲得了長足的發展。
氫位于元素周期表的第一位,原子序數為1,常溫常壓下為氣態,超低溫高壓下為液態。氫能作為一種理想的新型含能體能源,具有極具競爭力的優勢:一是環境友好。與傳統的化石燃料不同,氫氣和氧氣可以通過燃燒產生熱能,也可以通過燃料電池轉化為電能。但在氫轉化為電和熱的過程中,只產生水,不產生溫室氣體;二是利用效率高。氫氣不僅來源廣泛,而且具有導熱性好、清潔無毒、單位熱量高的優點。氫在相同質量下的熱量約為汽油的三倍,是石化工業的重要原料和航天火箭的動力燃料;最后,儲運方式靈活方便。與化石燃料不同,氫能是二次能源,可以通過分解天然氣、石油、煤和水來制造。除氣態外,氫還可以通過液態或固態氫化物出現。在-263℃液化時,氫的體積會縮小到原來的1/800,在高壓罐中壓縮,便于儲存和運輸。
氫能根據不同的制備方法和碳排放量分為灰氫、藍氫和綠氫。
灰氫是化石燃料燃燒產生的氫氣。這類氫氣約占全球氫氣產量的95%,碳排放量最高。
藍氫以灰氫為基礎,采用碳捕捉、碳封存技術,實現低碳制氫。
世界能源理事會發布的《氫能—工業催化劑:加速世界經濟在2030年前實現低碳目標》報告認為,藍氫可以減少排放,促進氫經濟的建立。通過捕獲和儲存制造過程中排放的二氧化碳,獲得藍氫提供了更可行的減排方法。
藍氫不是綠氫的替代品,而是必不可少的技術過渡,可以加速社會向綠氫的過渡。為了使藍氫的生產更加實用,許多國家政府制定了氫能發展戰略,明確了其社會可接受性,制定了運輸和儲存價格體系,并提供了相應的財政資金。
綠氫是通過光電、風電太陽能等可再生能源電解水制氫,在制氫過程中基本不會產生溫室氣體,因此被稱為“零碳氫氣”。
目前,雖然綠氫缺乏成本競爭力,但未來無疑是一個不斷增長的市場。雖然近年來綠氫市場規模較小、成本較高,但未來在國際投資的推動下,市場規模將大幅增長。隨著一些重點、試點項目的實施和未來項目規模的發展,綠氫成本將有助于降低,氫能可能完全挑戰現有傳統能源的主導地位。
氫能的發展潛力越來越得到國際社會的認可,歐美日韓等地區和國家積極制定支持氫能的投資政策。截至目前,已有18個國家先后制定了氫能發展戰略,約50項政策直接支持氫能發展。自2010年以來,美國每年向氫能和燃料電池資助1~2.8億美元。2019年2月,歐洲燃料電池和氫能聯合組織發布了《歐洲氫能路線圖》研究報告,提出了2030年和2050年歐盟氫能發展路線圖;2020年3月,歐盟委員會宣布成立清潔氫能聯盟;日本將氫能社會納入國家發展戰略。自2014年以來,先后制定了《第四次能源基本計劃》、《氫能基本戰略》和《第五次能源基本計劃》,計劃到2025年,氫能電池汽車達到20萬輛,2030年增加到80萬輛,建立了900座加氫站。川崎重工還建造了世界上第一艘液氫運輸船,裝載了褐煤生產的液氫,這是世界上第一次嘗試。
中國發展綠氫具有良好的資源稟賦。隨著近年來技術的進步,可再生能源的發電成本越來越具有競爭力。同時,中國具有較強的基礎設施建設能力,為綠氫的發展提供了獨特的優勢。
中國政府也高度重視氫能的發展,氫能逐漸進入中央和地方政府的中長期規劃視野。在《中國制造2025》、《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》、《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》等多項國家規劃中,明確提出以氫能與燃料電池為戰略重點,氫能首次被列入《能源法(征求意見稿)》。2019年和2020年的政府工作報告涉及氫能。
中國是世界上最大的氫能生產國和消費國。全球投入運營的煤氣化工廠有130家,其中80%位于中國。國家能源集團擁有80座煤氣化爐,年產氫氣800萬噸,約占全球氫氣總產量的12%。自2017年以來,中國氫能和燃料電池汽車行業發展迅速。截至2021年7月1日,中國已建成165座加氫站,其中當年上半年已建成27座。目前,京津冀、長三角、珠三角、華中、西北、西南、東北已形成7個氫能產業集群。相關產業配套設施和商業應用體系也在探索和完善中。氫燃料電池汽車的生產、銷售和商業示范應用規模位居世界前列。鄭州、張家口、張家港等城市已實現氫能汽車客運。截至2021年9月底,中國已經運營了3390輛氫能汽車。2016-2019年,中國氫燃料汽車產量從629輛增加到2737輛,年均增長率為63%,預計到2025年再增加到10萬輛。
即將到來的北京冬奧會將由816輛氫燃料電池汽車提供服務。除了豐田提供的247輛考斯特和mirai,其余都是中國汽車公司開發生產的,是目前世界上最大的氫燃料電池汽車示范應用。
此前,上海還出臺了氫燃料汽車財政獎勵政策,對加氫站給予財政補貼,將有效降低氫能汽車的運營成本。氫能汽車加氫快,續航里程長,可與電動汽車形成良性互補。
2018年2月,國家能源集團牽頭成立了中國氫能聯盟、國家電網、東方電氣、航太科技、中船重工、寶武鋼鐵等多家央企。當時申請加盟的單位有50多家,主要是能源生產、設備制造、運輸、冶金材料等行業的大型企業、科研機構、高校和投資機構,陣容強大,實力雄厚。
11月30日,成渝氫走廊正式啟動。川渝氫能燃料電池汽車產業鏈上下游重點企業成立了成渝氫走廊技術創新生態系統聯盟和成渝氫走廊物流專線聯盟,建立了成渝氫能產業大數據平臺,簽署了戰略合作協議。同日,中石化新疆綠氫示范項目開工建設,年產綠氫2萬噸。
雖然中國氫能產業的發展有一定的基礎,但中國在全球氫能發展領域的地位遠不如風電、光電等領域,這是一個更有前途的重要領域。中國許多氫相關企業的主營業務仍然是傳統產業,氫能產值所占比例很小,遠未達到商業生產的工業環境。為了解決中國氫能發展的問題,充分發揮其在中國能源轉型中的巨大潛力,仍有許多實際問題需要解決。
中國是世界上最大的能源消費國。能源生產和消費結構主要是化石能源,面臨著應對氣候變化和保護生態環境的巨大壓力和挑戰。氫能的巨大發展潛力為解決中國能源發展問題提供了新的可能性。鑒于氫能技術要求高、產業鏈復雜、投資需求大,政府、企業和行業組織需要共同努力,抓住未來氫能經濟發展的機遇,確保中國在氫能發展領域處于世界領先地位。
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