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政策瞄准氢能“不可替代性” 蓄力产业发展“突破口”

发表于:2021-12-14  来源:中国产业发展促进会氢能分会  

随着国家碳达峰、碳中和“顶层设计”的落地,氢能产业不断获得国家政策的“加持”。其中,氢在多个难以脱碳领域的“不可替代性”正备受关注。近日,工信部印发的《“十四五”工业绿色发展规划》提出,提升清洁能源消费比重,鼓励氢能等替代能源在钢铁、水泥、化工等行业的应用。

“一系列利好政策的密集发布,将对氢能产业可持续高质量发展发挥引领作用。”中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院(简称“中石油石化院”)氢能研究所副所长李庆勋表示,未来,氢能在工业领域推广应用将持续加快,其中,冶金、水泥、化工、建筑和发电等行业将成为产业发展的“突破口”。

政策密集发力

氢能发展迎来“突破口”

氢能产业链条众多、应用场景广泛,在众多涉氢领域中,一些难以脱碳行业的应用正在成为氢能发展的“突破口”。今年10月,联合国气候行动高级别倡导者发布的《与气候目标一致的氢能部署指导原则》提出,氢能目前的部署应主要针对炼钢等不存在其他解决方案的领域,氢能将在支持这些领域深度脱碳目标方面发挥关键作用。

中能建氢能源有限公司董事长李京光表示,传统的冶金、水泥、化工等难以脱碳的领域,正面临着越来越大的压力,一方面,国家的碳达峰、碳中和目标使其减排压力越来越大;另一方面,欧美发达国家设置的绿色能源和绿色产品壁垒,已经影响到这些行业企业的出口和销售,而这类传统工业领域要达到减碳的目的,用氢替代传统化石能源是唯一的选择。

“冶金、水泥、化工均属高能耗行业,传统生产工艺大量使用煤炭等化石能源作为燃料和原料,二氧化碳排放总量大、排放强度高,是脱碳难度最大的终端部门。”李庆勋认为,钢铁、水泥工业的高品位热需要通过专用燃烧器燃烧氢气生产,从而替代天然气等化石燃料;合成氨、合成甲醇和石油精炼等行业所需工业原料,以及冶金工业所需还原剂,很难通过电气化直接替代,低碳清洁氢替代应用潜力巨大。

基于氢能的这些优势,国家政策正在频繁关注难以脱碳领域的氢能应用。此前,国家发改委出台的《“十四五”全国清洁生产推行方案》也多次提出氢在化工、冶金领域的应用;在即将出台的《“十四五”可再生能源发展规划》中,也将这些领域作为氢能发展的重点。李庆勋表示,绿氢炼化、二氧化碳加氢制甲醇将得到规模化发展,氢冶金将迎来工业示范应用,同时,氢能在建筑和发电领域的应用也将提速,这些领域将成为氢能产业发展的“突破口”。

在国家电投集团综合智慧能源科技有限公司(国核电力院)氢能项目设计总工程师任占泉看来,氢能产业谋求进一步的发展,需要通过解决“量”的问题,实现突破。他表示,绿氢在工业和交通这两大领域的推广应用,都能够解决“量”的问题,但交通领域产业链长,涉及环节多,环境复杂,一定时期内氢能规模化推广不易,而工业领域专业化程度高,较独立,氢能替代相对易于实现。

重点行业先行

工业领域需氢量巨大

当前,在一些重点工业领域,氢能应用已存在一定基础。据李庆勋介绍,2020年,中国钢研科技集团有限公司、河钢集团等企业已启动氢冶金项目。今年,宝丰能源宁东化工基地太阳能电解水制氢正式投产,氢气产能达2万标方/小时;中国石油玉门油田清洁能源制氢纳入甘肃省“十四五”规划,并被确立为该省氢能源产业链链主企业。

“氢对工业领域来讲,并不是新鲜事物,”任占泉指出,以氢为原材料或保护气的领域非常多,需氢量也很大,我国氢气产量及消费量已居世界首位多年,超过9成应用在工业领域。他介绍,在重点工业领域布局,正是国家电投集团综合智慧能源科技有限公司发展氢能的重要路径,该公司主要研究方向包括可再生能源制绿氢、天然气掺氢、化工冶金行业绿氢替代等,并且在应用方面已有诸多清洁能源制氢项目落地。

在重点领域寻求突破,目前已成为众多大型能源央、国企布局氢能产业的方向。据了解,中国能源建设集团有限公司自2010年就开始对氢能进行前瞻性研究,在绿氢生产、氢能储运、氢能高值利用等领域都进行了多个EPC总包建设和自主项目开发,近期更是投资50亿元成立中能建氢能源发展有限公司。“我们将聚焦电解水制氢装备、副产氢高效利用、液化氢储运、大规模绿氢应用和氢能商业模式,做大做强集团氢能产业。”李京光表示。

不过,当下氢能在工业领域的应用仍然存在诸多挑战。任占泉认为,目前,绿氢推广的主要制约因素在于价格:对于部分精细化工领域,其产品附加值较高,用作保护气的氢总量不大,现阶段就能够实现绿氢替代,国内已有多个相关项目落地投产,国家电投铝电公司建设的宁东可再生能源制氢项目,就属于此类;而在大宗商品生产如钢铁、水泥和需氢化工等领域,对成本更加敏感,采用绿氢会显著推高产品价格,现阶段尚不具备大规模绿氢替代的条件。

“目前,氢气几乎都来自化石能源制氢,制氢过程排放大量二氧化碳,”李庆勋表示,氢的来源是氢能应用推广的瓶颈之一,同时,绿色氢气则面临生产使用成本较高的困境,预计2025年,可再生能源电解水制氢成本有望低于25元/千克。此外,他还指出,高效、长寿、低成本电解槽和氢专用燃烧器等关键设备仍需进一步技术攻关。

实现深度融合

打造产业“不可替代性”

以“绿氢”为主的氢能产业的发展对降低二氧化碳排放、应对气候变化的作用,目前已成为共识。而面对现阶段“绿氢”成本高等发展瓶颈,通过政策引导,将难脱碳领域的“不可替代性”转变为氢能发展优势,实现氢能与诸多重点行业的“深度融合”,对于氢能产业的发展和实现碳达峰、碳中和目标都有着关键意义。

为此,李庆勋指出,政策应该鼓励电解槽和CCUS等低碳清洁氢装备技术应用,支持有条件地区和企业通过发展低碳清洁氢气生产使用率先碳达峰;加快培育清洁氢气市场体系,并设立重点领域碳达峰碳中和情景氢能利用国家重大专项,由重点企业牵头、产学研用结合,围绕产业链部署创新链、围绕创新链布局产业链,实现产业链与创新链深度融合。

李庆勋认为,加大氢能科技创新至关重要。据他介绍,2021年5月,中国石油正式成立氢能研究所,布局氢气制取储运及高效利用、燃料电池及储能技术等氢能全产业链研发,服务氢能等新能源业务“清洁替代、战略接替、绿色转型”三步走总体部署,将助力中国石油向“油气热电氢”综合性能源公司转型。

“为实现我国‘30·60’双碳目标,大工业深度脱碳势在必行,”任占泉强调,推行绿氢替代,需要在生产环节进行碳排放总量控制,对高碳排企业及生产工艺进行限产、减产,同时推行碳汇碳交易,倒逼上游生产企业降低产品生产全周期碳排放。此外,还可以制定过渡期扶持政策,鼓励先行先试,给与相关企业及示范项目一定的政策及资金支持,减小企业转型期负担。

任占泉表示,绿氢产业的发展,核心问题在于应用端对绿氢的实际需求量。“工业领域总体量大、覆盖面广、不受地域因素制约,将催生巨大的绿氢市场,带动氢能制取-存储-运输-应用全产业链及上游可再生能源发电产业链协调发展。”他认为,“有了规模效应,氢能全产业链成本会有显著下降,进而形成产业发展的良性循环,绿氢将不再是奢侈品。”

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