綠氫呈現集聚性、融合發展趨勢，工業領域替代應用已顯成效
2023-07-17
我國(guó)首個(gè)萬噸級光伏綠氫示範項目——新疆庫車綠氫示範項目日前成功實現綠氫生産到(dào)利用全流程貫通，标志着我國(guó)首次實現萬噸級綠氫煉化項目全産業鏈貫通。據悉，該項目生産的(de)綠氫就(jiù)近供應中國(guó)石化塔河煉化公司，完全替代現有天然氣化石能源制氫，将爲(wéi / wèi)我國(guó)綠氫工業化應用提供示範。
在(zài)“雙碳”目标引領下，綠氫在(zài)能源、工業等諸多領域的(de)應用備受關注。水電水利規劃設計總院黨委副書記、常務副院長易躍春指出(chū)，當前，我國(guó)可再生能源制氫初具規模，綠氫工業領域替代應用已顯成效。随着電解水制氫成本下降和(hé / huò)下遊應用場景建立，未來(lái)可再生能源制氫市場将迎來(lái)更好增長态勢，在(zài)碳中和(hé / huò)進程中發揮重要(yào / yāo)作用。
向規模化目标邁進
近年來(lái)，綠氫發展逐漸步入快車道(dào)。近日發布的(de)《中國(guó)可再生能源發展報告2022》顯示，2022年，中國(guó)可再生能源制氫産業向規模化目标邁進，已有超過100個(gè)規劃、在(zài)建和(hé / huò)已建電解水制氫項目，制氫總規模12.1GW。其中，可再生能源制氫項目占比98.5%，裝機規模實現2倍以(yǐ)上(shàng)增長，同比增長106%。
綠氫産業的(de)發展，被普遍視爲(wéi / wèi)促進可再生能源大(dà)規模消納利用、構建新型能源體系的(de)重要(yào / yāo)一(yī / yì ／yí)環，前景十分廣闊。“到(dào)2060年，我國(guó)每年大(dà)約需要(yào / yāo)1億~1.3億噸氫氣，其中主要(yào / yāo)部分将會來(lái)自綠氫。”華北電力大(dà)學教授劉建國(guó)認爲(wéi / wèi)，氫能擔負着保障國(guó)家能源安全、推進低碳轉型發展的(de)重任，在(zài)可再生能源消納方面有重要(yào / yāo)作用。
氫在(zài)未來(lái)能源系統中的(de)作用，與其具備長時(shí)儲能的(de)優勢密不(bù)可分。在(zài)易躍春看來(lái)，氫儲能将成爲(wéi / wèi)中長周期新型儲能的(de)較好選擇。他(tā)強調，除抽水蓄能以(yǐ)外，氫儲能是(shì)新型儲能的(de)重要(yào / yāo)應用方向，具備大(dà)規模、長周期等優勢，可實現可再生能源電力時(shí)間、空間的(de)轉移，有效提升能源供給質量和(hé / huò)可再生能源消納利用水平，将成爲(wéi / wèi)拓展電能利用、解決可再生能源随機波動的(de)有效方式。
對此，康明斯Accelera中國(guó)區總工程師紀光霁表示，氫作爲(wéi / wèi)儲能的(de)一(yī / yì ／yí)種介質，可以(yǐ)将氫存儲與燃料電池發電技術相結合，可在(zài)發電側、電網側、負荷側發揮峰谷調節、參與頻率調節的(de)作用，促進新型電力系統中的(de)源網荷儲一(yī / yì ／yí)體化發展。他(tā)認爲(wéi / wèi)，随着“雙碳”目标的(de)推進，市場對綠氫的(de)需求将進一(yī / yì ／yí)步增長。
“當前，可再生能源快速發展，但其消納形勢依然嚴峻。”紀光霁表示，如果将無法消納的(de)可再生能源通過電解水技術制取綠氫，同時(shí)構建氫能應用生态，可以(yǐ)有效解決可再生能源的(de)消納問題，助力實現“雙碳”目标。他(tā)坦言，目前，我國(guó)氫氣的(de)供需總量爲(wéi / wèi)每年4000多萬噸，但電解水制氫占比不(bù)到(dào)1%，綠氫未來(lái)的(de)發展空間巨大(dà)。
集聚性融合發展趨勢凸顯
從當前不(bù)斷湧現的(de)綠氫項目來(lái)看，可再生能源制氫呈現集聚性、融合發展特征。據易躍春介紹，綠氫制備規模正朝着大(dà)型化的(de)方向發展，年制氫萬噸級項目不(bù)斷落地(dì / de)實施。同時(shí)，項目主要(yào / yāo)分布在(zài)風光資源豐富的(de)西北、華北和(hé / huò)行業需求旺盛的(de)華南地(dì / de)區，地(dì / de)域分布趨向集聚，産業集中度進一(yī / yì ／yí)步提升。
此外，易躍春還強調，氫能與石油煉化、化工合成、鋼鐵冶煉和(hé / huò)交通等多領域融合項目不(bù)斷拓展，爲(wéi / wèi)工業領域減碳開展示範探索。2022年，我國(guó)在(zài)合成氨、氫治金、煤化工、石油煉化等行業開啓了(le／liǎo)綠氫替代灰氫的(de)碳中和(hé / huò)變革，“三北”地(dì / de)區相繼規劃建設“風光氫氨”一(yī / yì ／yí)體化項目，向産業下遊跨行業拓展，提升項目的(de)整體經濟性。
可再生能源制氫與化工等領域融合發展，可以(yǐ)有效降低氫能的(de)儲運成本，促進綠氫消納，形成綠電制氫并就(jiù)近消納的(de)“一(yī / yì ／yí)體化發展模式”。紀光霁認爲(wéi / wèi)，綠電制氫—就(jiù)近消納的(de)“一(yī / yì ／yí)體化發展模式”可以(yǐ)有效降低氫氣在(zài)輸送上(shàng)的(de)成本，使得用氫成本大(dà)幅下降，具有經濟性，從而(ér)促進當地(dì / de)氫能生态健康發展。
“我們認爲(wéi / wèi)就(jiù)地(dì / de)消納可以(yǐ)極大(dà)降低氫氣輸送成本。”紀光霁表示，如果當地(dì / de)有使用氨、甲醇等合成燃料發動機或化肥使用需求，對促進行業經濟性和(hé / huò)“雙碳”目标達成有很大(dà)的(de)推動作用。同時(shí)，從促進區域平衡發展來(lái)看，就(jiù)近消納的(de)“一(yī / yì ／yí)體化發展模式”可以(yǐ)帶動西部可再生能源豐富地(dì / de)區及其周邊地(dì / de)區氫能制—儲—用全鏈條發展,促進當地(dì / de)就(jiù)業和(hé / huò)稅收。
在(zài)劉建國(guó)看來(lái)，目前，用氫合成氨、合成甲醇已經不(bù)存在(zài)技術障礙，隻要(yào / yāo)氫的(de)價格足夠低，綠氨、綠色甲醇的(de)路線就(jiù)是(shì)可行的(de)。他(tā)表示，由于(yú)電費在(zài)制氫成本中占比高達70%~80%，所以(yǐ)，氫氣的(de)價格要(yào / yāo)下降，前端的(de)電是(shì)關鍵，“當可再生能源電力價格降到(dào)0.2元時(shí)，可再生能源制氫合成的(de)氨，就(jiù)可以(yǐ)跟由化石能源制氫合成的(de)氨競争。”劉建國(guó)說(shuō)。
支持氫電耦合項目發展
短期來(lái)看，綠氫仍然面臨諸多發展瓶頸。陽光氫能科技有限公司研發總經理孫龍林認爲(wéi / wèi)，綠氫産業目前最大(dà)的(de)瓶頸在(zài)于(yú)成本，其中，電價的(de)成本占到(dào)綠氫總成本的(de)70%~80%，未來(lái)需要(yào / yāo)考慮如何讓電價進一(yī / yì ／yí)步下降。從行業來(lái)看，技術方面仍然需要(yào / yāo)進一(yī / yì ／yí)步突破，降低制氫設備成本的(de)同時(shí)還要(yào / yāo)開展一(yī / yì ／yí)些新技術的(de)研究，比如，離網制氫，減少對電網的(de)依賴性。
“目前，綠氫的(de)價格仍然較高，用戶想用卻不(bù)敢用。”紀光霁表示，現階段制氫設備的(de)初始購置成本較高，不(bù)管是(shì)堿性還是(shì)PEM制氫，供應鏈還不(bù)完善，還需要(yào / yāo)一(yī / yì ／yí)定時(shí)間發展。同時(shí)，并網型的(de)氫電耦合系統中，上(shàng)下電網（占制氫成本的(de)60%~70%）價格較高，而(ér)離網型的(de)氫電耦合系統中，目前仍缺少有效的(de)成功示範項目案例，特别是(shì)大(dà)規模的(de)離網型氫電耦合系統。
爲(wéi / wèi)此，紀光霁建議，對氫電耦合項目給予政策以(yǐ)及财政支持，出(chū)台界定綠氫的(de)可實施性政策和(hé / huò)措施。他(tā)還強調，應将氫氣作爲(wéi / wèi)能源氣體屬性，在(zài)全鏈條上(shàng)出(chū)台相應的(de)管理規範，界定清晰，推動出(chū)台可指導性的(de)文件。同時(shí)，行業也(yě)需要(yào / yāo)開展降本增效的(de)産品或技術開發工作，積極探索氫電耦合系統的(de)研究與示範，培育可靠且低成本的(de)供應鏈。
在(zài)破解綠氫當前面臨的(de)成本等困境方面，孫龍林表示，“對于(yú)政策，我們認爲(wéi / wèi)，現階段綠氫的(de)規模較小，成本仍高于(yú)灰氫，雖然各省市都出(chū)台了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)些支持政策，但在(zài)國(guó)家層面還缺少統一(yī / yì ／yí)的(de)支持方案，需要(yào / yāo)出(chū)台一(yī / yì ／yí)些财政補貼或免稅等政策。”
在(zài)易躍春看來(lái)，有條件的(de)地(dì / de)區可以(yǐ)探索适合本地(dì / de)實際的(de)土地(dì / de)、稅收、電價等方面的(de)優惠政策，降低企業生産成本以(yǐ)及減少地(dì / de)方财政直接支出(chū)，減輕企業、地(dì / de)方政府财務壓力。同時(shí)，适當放寬氫能産業用地(dì / de)、流程審批限制，通過配置營運指标、公共部門采購以(yǐ)及更新置換等手段擴大(dà)市場需求。