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中蒙绿氢合作可以根治沙尘吗?

来源:能源杂志 2023-04-18

今年以来,我国已出现8次沙尘天气过程。4月,北京等地沙尘暴再次暴发,引起舆论的高度关注,成为当前热点问题。

在过去10多年的时间里,由于中国多年以来采取一系列措施来应对沙漠化、土地退化和沙尘暴等问题,沙尘暴在华北几乎绝迹。

根治沙尘,中蒙绿氢合作迫在眉睫

那么今年为何沙尘天气突然强势“死灰复燃”?

从大气物流和地理地质学的角度来看,沙尘主要来自于中国北方和蒙古地区的干旱和漠化地区,内蒙外蒙很难分开,亟需考虑一体化治理。

光伏治沙是我国首创的可持续治沙机制,具有良好的经济、生态综合效益,在有条件的荒漠化地区应积极推广。与此同时,氢能部门的兴起为大规模光伏电站的储能和消纳提供了新思路和广阔前景。光伏与绿色氢能的结合以及东北亚国家在此领域深度合作有望成为从根本上解决内外蒙古沙尘问题的解决方案。

“绿氢+光伏”:

蒙古国治沙的最优解

1990年代,蒙古废除了苏联强加的集体牧场模式,牧民生产积极性大增,存栏牲畜数量从2590万头增加到现在的7100多万头。

我国内蒙古地区生态环境更好,拥有1.7亿亩耕地,粮食饲料丰富,也才拥有牛羊存栏数量6800万头。而蒙古国几乎没有耕地,谷物产量只有42万吨。突然暴涨的畜牧业给生态环境带来了巨大压力。

我国库布齐等沙漠的成功治理经验表明,沙漠的综合治理背后必须有可持续的产业和商业模式。对于经济基础薄弱、单一的蒙古国来说,更是如此。

根治沙尘,中蒙绿氢合作迫在眉睫

开发蒙古国可再生能源并带动相关产业,可从根本上奠定治理蒙古国沙尘暴的基础。

光伏治沙是库布齐沙漠治理的成功经验之一。而将光伏产业链延长至氢能,乃至于煤基碳氢化工,则可大幅提升产业回报率,从而保证更多资金持续流入和回馈于当地的沙漠治理。发展不依赖农业的沙漠地区产业,以产业回馈于生态治理,才能从根本上治理沙漠化问题。

蒙古国可再生能源资源丰富。具体到中蒙之间的戈壁地区,风、光资源更是尤为集中:大部分地区风力资源等级为一级,光能资源达到5.4千瓦时/(平方米·日)。

如果其光伏资源全部开发,每年可发电13261太瓦时,约相当于2019年全球一半的电力产量。尽管戈壁地区缺乏水资源,但蒙古国北部水资源丰富,使其人均水资源量在世界排名前列。因此,存在从蒙古国北部向南调水满足制氢需求的可能性,可再生能源开发和氢能相关产业的发展则为实施蒙古国北水南调提供了经济基础和动机。

2022年国家发改委和能源局发布了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》。其中明确提出积极构建国际氢能创新链、产业链,探索与共建“一带一路”国家开展氢能贸易、基础设施建设、产品开发等合作。

中蒙两国已经签署了政府间“一带一路”合作谅解备忘录,《中蒙关于新时代推进全面战略伙伴关系的联合声明》等文件,双方承诺将积极推动能源领域合作。

中蒙之间跨境电网和铁路、公路连接的升级加强,为未来可再生能源电力输送及制取储运绿氢提供了初步的基础设施条件。

“绿氢+光伏”的可行性

可再生能源发电并电解制绿氢在技术上已经成熟。考虑到蒙古国丰富的可再生能源资源和距离中国的区位优势,在当前技术条件下有两种可再生能源与绿氢开发技术路径:

其一,可再生能源发电就地消纳并电解水制氢,氢能再通过建设中蒙之间的跨境氢能储运基础设施送至中日韩目的地市场。

其二,通过跨境电网联接将可再生能源电力输送至我国目的地市场(如京津冀)附近或者出海口岸(曹妃甸或秦皇岛)附近,再就地制取绿氢用于附近城市与工业设施的消费、化工加工,或者直接出口至日韩。

我国的可再生能源设备产业链及相关能源基础设施建设能力完全可以支撑东北亚氢能基地的开发和建设。

根治沙尘,中蒙绿氢合作迫在眉睫

日韩两国正在积极推动建设“氢能社会”,以期在实现碳中和的过程中对化石能源进行替代。这也为中蒙合作绿氢开发提供了更为广阔的市场空间。

研究表明,到2030年时,利用东北亚可再生能源大规模制取绿氢并输往中国内地及日韩将能够在成本上与化石能源竞争。

事实上,目前中国内蒙古自治区正在大力发展氢能产业,据不完全统计,截至2023年初,内蒙古自治区累计批复4批风光制氢项目31个,其中并网型27个,离网型4个。

这些风光制氢项目合计投资额超过1000亿元,配套新能源1315.25万千瓦,其中光伏466.9万千瓦、风电848.35万千瓦,配建储电13.5万千瓦时、储氢21.6万吨,年制氢能力53.189万吨。

内蒙古地区氢能产业的发展可以为中蒙绿氢合作提供的支持包括但不限于:

1. 中蒙跨境绿氢供应链和储运基础设施网络,从而逐步形成东北亚氢能交易中心,并发展相关的能源金融,同时服务于国内和东北亚国际氢能市场;

2. 聚集以绿氢为基础的碳氢化工及其下游的精细化工、新材料等相关产业集群;

3. 可再生能源发电及氢能相关设备制造业及研发;

4. 在新能源产业资金回馈的支持下,发展沙漠治理相关的技术研发、设备制造、服务及农业等产业,不仅支撑我国境内治沙,还可输出支援蒙古国治沙需求。

开启东北亚绿氢合作新时代

2022年日本从澳大利亚进口了首船液化氢。绿氢在贸易方面的突破象征着全球氢能市场又往前迈了一大步。从目前全球氢基燃料贸易格局来看,出口供应地主要集中在澳大利亚、智利、中东及北非等国家和地区,进口消费地主要集中在欧洲、日本、及韩国。未来依托戈壁地区风光资源,东北亚地区有望成为绿色氢基能源贸易的热点之一。

当前,日韩两国政府已公布了各自的氢能发展路线图。据预测,作为能源用途,到 2040年中日韩三国的氢能需求将达到4500×104~5000×104t 油 当 量。同时,我国目前工业用氢量也达到了 6300×104t 油当量,主要是化石能源制氢,未来也需要用绿氢替代。因此,中长期来看中日韩三国下游绿氢的市场需求是足够的。此外,京津冀和渤海湾地区将是中国北方的氢能需求中心,可就近获得戈壁地区绿氢的供应,较短的运输距离可增强绿氢的市场竞争力。

根治沙尘,中蒙绿氢合作迫在眉睫

日韩当前氢能战略为从东南亚进口灰氢、蓝氢,以及从澳大利亚和新西兰进口绿氢,不仅距离遥远、成本高企,相较于本文提出的东北亚氢能基地开发属于舍近求远,而且其当前战略谋划缺失了中国巨大市场的参与和联动,因而产业链和基础设施发展速度均较慢。东北亚氢能基地的开发则可促成中蒙日韩氢能产业合作与联动机制的形成。

在中蒙两国绿氢合作逐渐推动、扩大的基础上,内蒙古有望成为国际氢能交易中心。一是通过区域性能源合作与贸易协定建立制度性框架,为各方相关投资和交易提供根本性保障;二是在此基础上,建立东北亚地区的区域性能源市场,通过建设具有稳定性、公平性、开放性和竞争性的市场制度,将各国政府决策在未来可能对能源合作项目造成的影响最小化。以上两方面均可借鉴欧洲及北美区域油气和电力市场发展经验。

政策与行动建议

国内方面,可以首先在内蒙古戈壁沙漠先行初步建成大规模可再生能源制绿氢、煤基碳氢化工、新能源产业反哺治沙的示范基地。

这样一方面可促进国内相关产业链积累经验,进行技术改进和设计方案优化,并初步形成产业链规模;另一方面,当地政府相关机构和企业可积累管理、运营经验,摸索出适用的业务流程、商业模式等。

同时,我们也可以将成功的技术、经验、标准、管理和商业模式向国际社会展示和推广。如此,不但可以增强国内外各方对东北亚合作基于新兴产业开发来可持续性根治沙尘问题的信心,还可以通过已经在内蒙古建立的成熟产业链、基础设施和技术研发能力来确保未来相关的装备制造中心、技术中心、能源交易中心及治沙合作的重心在我方掌握之中。

对于中蒙“绿氢耦合光伏治沙”合作,应当在技术、经济、标准法规、基础设施、以及地缘政治等各方面,及早开展可行性和立项研究,由科研院所和相关行业头部企业共同参与,同时与相关国家的顶级智库和科研机构展开合作研讨。