氢能产业潜力巨大 发展“绿氢”仍有系列问题待破解

氢能是清洁优质的二次能源，氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。有业内专家认为，我国氢能产业发展潜力巨大，绿色氢能甚至能够在未来全面替代化石能源体系。但我国目前“绿氢”产量还不到总制氢量1‰，“绿氢”的发展仍有一系列问题待破解。

产业发展潜力巨大

全球多国把氢能产业作为未来的发展重点。据不完全统计，截至目前，已有三十余个国家制定氢能发展的战略、计划或路线图。

据国际氢能委员会预计，到2050年氢能在全球能源总需求的占比将由目前的0.1%增至18%。

“氢能在交通领域作为高品质热源，能够减少汽柴油消费；作为大规模、长周期、跨季节的储能方式，可以提高电力系统灵活调节能力，促进大基地新能源电力集中外送；作为清洁化工原料和还原剂，以‘风光氢储’一体化、‘绿电-绿氢-绿氨（绿色甲醇）’一体化等方式，可以促进煤化工、石油化工及相关应用产业的深度脱碳，同时为新能源就地消纳提供解决方案。”中国国际经济交流中心能源政策研究部部长、研究员景春梅说。

今年3月，国家发展改革委、国家能源局联合印发了《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》（以下简称《规划》）。《规划》明确了氢能是我国未来国家能源体系的重要组成部分，氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体、氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。

国际氢能燃料电池协会秘书长王菊表示，据研究机构预测，预计到2060年，中国氢气年需求在1.3亿吨左右，终端能源消费占比约为20%，其中70%为可再生能源制氢。

“氢能除了在交通领域的应用外，未来在工业、建筑、发电及发热领域有着广阔的应用空间。”王菊说。

图片安徽六安兆瓦级氢能综合利用示范站内的兆瓦级电解水制氢系统。新华社记者 杜宇 摄

“绿氢”是主要发展方向

业内专家普遍预计，可再生能源制氢，即“绿氢”，未来将成为氢能的主要发展方向。《规划》明确要求，重点发展可再生能源制氢，严格控制化石能源制氢。

“未来使用可再生能源电力的电解水制氢，将成为氢气生产的主要途径。”北京清华工业开发研究院副院长付小龙认为，绿色氢能是中国产业零碳转型的主要路径，甚至能够全面替代化石能源体系。

“中国能源体系可以转变为以‘可再生能源+氢’为主的能源体系。氢作为零碳的化学能源和化工材料，与可再生能源发电一起，可为经济发展提供所需的电、热和材料，实现化石能源体系的全面替代。”付小龙说。

然而，截至目前，全球氢气的生产制造仍然以化石能源制氢为主。根据国际能源署（IEA）的数据，2021年全球氢气产量达到9400万吨，与此相关的二氧化碳排放超过9亿吨，“绿氢”产量占比只有0.4‰。

中国国际经济交流中心常务副理事长张晓强在不久前召开的2022年中国氢能产业大会上介绍，我国是世界最大的制氢国，现在年制氢量达3300万吨，但“绿氢”占比不到1‰。

发展“绿氢”产业，需要破解一系列问题。首先是可再生能源发电量需要大幅增长。

付小龙算了一笔账，如果可再生能源直接耦合制氢1亿吨，需要可再生能源发电5.5万亿千瓦时。而2020年中国可再生能源发电量仅有2.2万亿千瓦时。假设可再生能源发电量的25%用于制氢，那么未来为了满足制氢需求，我国的可再生能源发电量需要增长10倍。

截至目前，“绿氢”的生产成本依然较高。景春梅介绍，现在电解水制氢的成本为化石能源制氢的2-3倍，如果是可再生能源发的电制氢，成本会更高。

而且，大规模低成本可再生能源制氢的技术路线并不明确。业内专家介绍，碱性电解水（ALK）制氢缺少规模化应用，难以适应风光电力的间歇性和波动性；质子交换膜（PEM）制氢成本高、关键技术和核心部件受制于人；阴离子交换膜（AEM）、固体氧化物电解水（SOEC）、光解水制氢、热化学循环水解制氢技术等还处于基础研发或试点示范阶段……

景春梅介绍，目前输氢成本在氢气终端售价中的比重高达40%-50%，成为氢能规模化发展的掣肘因素。

针对上述问题，景春梅建议，以“绿氢”为导向，鼓励新能源大基地优先发展制氢产业；鼓励化石能源和新能源优化组合，在化工、冶金等领域逐步实现“绿氢”对化石能源制氢的减量替代。

王菊建议，提高电解水制氢效率，提高氢源经济性；探索不同氢气运输方式的整合和优化方法；创造按需加氢、紧凑型移动加氢站等新型商业模式。