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綠氫呈現(xiàn)集聚性、融合發(fā)展趨勢，工業(yè)領(lǐng)域替代應(yīng)用已顯成效

2023-07-17

我國首個萬噸級光伏綠氫示范項目——新疆庫車綠氫示范項目日前成功實現(xiàn)綠氫生產(chǎn)到利用全流程貫通，標(biāo)志著我國首次實現(xiàn)萬噸級綠氫煉化項目全產(chǎn)業(yè)鏈貫通。據(jù)悉，該項目生產(chǎn)的綠氫就近供應(yīng)中國石化塔河煉化公司，完全替代現(xiàn)有天然氣化石能源制氫，將為我國綠氫工業(yè)化應(yīng)用提供示范。

在“雙碳”目標(biāo)引領(lǐng)下，綠氫在能源、工業(yè)等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用備受關(guān)注。水電水利規(guī)劃設(shè)計總院黨委副書記、常務(wù)副院長易躍春指出，當(dāng)前，我國可再生能源制氫初具規(guī)模，綠氫工業(yè)領(lǐng)域替代應(yīng)用已顯成效。隨著電解水制氫成本下降和下游應(yīng)用場景建立，未來可再生能源制氫市場將迎來更好增長態(tài)勢，在碳中和進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。

向規(guī)?；繕?biāo)邁進(jìn)

近年來，綠氫發(fā)展逐漸步入快車道。近日發(fā)布的《中國可再生能源發(fā)展報告2022》顯示，2022年，中國可再生能源制氫產(chǎn)業(yè)向規(guī)?；繕?biāo)邁進(jìn)，已有超過100個規(guī)劃、在建和已建電解水制氫項目，制氫總規(guī)模12.1GW。其中，可再生能源制氫項目占比98.5%，裝機(jī)規(guī)模實現(xiàn)2倍以上增長，同比增長106%。

綠氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，被普遍視為促進(jìn)可再生能源大規(guī)模消納利用、構(gòu)建新型能源體系的重要一環(huán)，前景十分廣闊。“到2060年，我國每年大約需要1億~1.3億噸氫氣，其中主要部分將會來自綠氫。”華北電力大學(xué)教授劉建國認(rèn)為，氫能擔(dān)負(fù)著保障國家能源安全、推進(jìn)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的重任，在可再生能源消納方面有重要作用。

氫在未來能源系統(tǒng)中的作用，與其具備長時儲能的優(yōu)勢密不可分。在易躍春看來，氫儲能將成為中長周期新型儲能的較好選擇。他強(qiáng)調(diào)，除抽水蓄能以外，氫儲能是新型儲能的重要應(yīng)用方向，具備大規(guī)模、長周期等優(yōu)勢，可實現(xiàn)可再生能源電力時間、空間的轉(zhuǎn)移，有效提升能源供給質(zhì)量和可再生能源消納利用水平，將成為拓展電能利用、解決可再生能源隨機(jī)波動的有效方式。

對此，康明斯Accelera中國區(qū)總工程師紀(jì)光霽表示，氫作為儲能的一種介質(zhì)，可以將氫存儲與燃料電池發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，可在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷側(cè)發(fā)揮峰谷調(diào)節(jié)、參與頻率調(diào)節(jié)的作用，促進(jìn)新型電力系統(tǒng)中的源網(wǎng)荷儲一體化發(fā)展。他認(rèn)為，隨著“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)，市場對綠氫的需求將進(jìn)一步增長。

“當(dāng)前，可再生能源快速發(fā)展，但其消納形勢依然嚴(yán)峻。”紀(jì)光霽表示，如果將無法消納的可再生能源通過電解水技術(shù)制取綠氫，同時構(gòu)建氫能應(yīng)用生態(tài)，可以有效解決可再生能源的消納問題，助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。他坦言，目前，我國氫氣的供需總量為每年4000多萬噸，但電解水制氫占比不到1%，綠氫未來的發(fā)展空間巨大。

集聚性融合發(fā)展趨勢凸顯

從當(dāng)前不斷涌現(xiàn)的綠氫項目來看，可再生能源制氫呈現(xiàn)集聚性、融合發(fā)展特征。據(jù)易躍春介紹，綠氫制備規(guī)模正朝著大型化的方向發(fā)展，年制氫萬噸級項目不斷落地實施。同時，項目主要分布在風(fēng)光資源豐富的西北、華北和行業(yè)需求旺盛的華南地區(qū)，地域分布趨向集聚，產(chǎn)業(yè)集中度進(jìn)一步提升。

此外，易躍春還強(qiáng)調(diào)，氫能與石油煉化、化工合成、鋼鐵冶煉和交通等多領(lǐng)域融合項目不斷拓展，為工業(yè)領(lǐng)域減碳開展示范探索。2022年，我國在合成氨、氫治金、煤化工、石油煉化等行業(yè)開啟了綠氫替代灰氫的碳中和變革，“三北”地區(qū)相繼規(guī)劃建設(shè)“風(fēng)光氫氨”一體化項目，向產(chǎn)業(yè)下游跨行業(yè)拓展，提升項目的整體經(jīng)濟(jì)性。

可再生能源制氫與化工等領(lǐng)域融合發(fā)展，可以有效降低氫能的儲運成本，促進(jìn)綠氫消納，形成綠電制氫并就近消納的“一體化發(fā)展模式”。紀(jì)光霽認(rèn)為，綠電制氫—就近消納的“一體化發(fā)展模式”可以有效降低氫氣在輸送上的成本，使得用氫成本大幅下降，具有經(jīng)濟(jì)性，從而促進(jìn)當(dāng)?shù)貧淠苌鷳B(tài)健康發(fā)展。

“我們認(rèn)為就地消納可以極大降低氫氣輸送成本。”紀(jì)光霽表示，如果當(dāng)?shù)赜惺褂冒?、甲醇?a>合成燃料發(fā)動機(jī)或化肥使用需求，對促進(jìn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)性和“雙碳”目標(biāo)達(dá)成有很大的推動作用。同時，從促進(jìn)區(qū)域平衡發(fā)展來看，就近消納的“一體化發(fā)展模式”可以帶動西部可再生能源豐富地區(qū)及其周邊地區(qū)氫能制—儲—用全鏈條發(fā)展,促進(jìn)當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)和稅收。

在劉建國看來，目前，用氫合成氨、合成甲醇已經(jīng)不存在技術(shù)障礙，只要氫的價格足夠低，綠氨、綠色甲醇的路線就是可行的。他表示，由于電費在制氫成本中占比高達(dá)70%~80%，所以，氫氣的價格要下降，前端的電是關(guān)鍵，“當(dāng)可再生能源電力價格降到0.2元時，可再生能源制氫合成的氨，就可以跟由化石能源制氫合成的氨競爭。”劉建國說。

支持氫電耦合項目發(fā)展

短期來看，綠氫仍然面臨諸多發(fā)展瓶頸。陽光氫能科技有限公司研發(fā)總經(jīng)理孫龍林認(rèn)為，綠氫產(chǎn)業(yè)目前最大的瓶頸在于成本，其中，電價的成本占到綠氫總成本的70%~80%，未來需要考慮如何讓電價進(jìn)一步下降。從行業(yè)來看，技術(shù)方面仍然需要進(jìn)一步突破，降低制氫設(shè)備成本的同時還要開展一些新技術(shù)的研究，比如，離網(wǎng)制氫，減少對電網(wǎng)的依賴性。

“目前，綠氫的價格仍然較高，用戶想用卻不敢用。”紀(jì)光霽表示，現(xiàn)階段制氫設(shè)備的初始購置成本較高，不管是堿性還是PEM制氫，供應(yīng)鏈還不完善，還需要一定時間發(fā)展。同時，并網(wǎng)型的氫電耦合系統(tǒng)中，上下電網(wǎng)（占制氫成本的60%~70%）價格較高，而離網(wǎng)型的氫電耦合系統(tǒng)中，目前仍缺少有效的成功示范項目案例，特別是大規(guī)模的離網(wǎng)型氫電耦合系統(tǒng)。

為此，紀(jì)光霽建議，對氫電耦合項目給予政策以及財政支持，出臺界定綠氫的可實施性政策和措施。他還強(qiáng)調(diào)，應(yīng)將氫氣作為能源氣體屬性，在全鏈條上出臺相應(yīng)的管理規(guī)范，界定清晰，推動出臺可指導(dǎo)性的文件。同時，行業(yè)也需要開展降本增效的產(chǎn)品或技術(shù)開發(fā)工作，積極探索氫電耦合系統(tǒng)的研究與示范，培育可靠且低成本的供應(yīng)鏈。

在破解綠氫當(dāng)前面臨的成本等困境方面，孫龍林表示，“對于政策，我們認(rèn)為，現(xiàn)階段綠氫的規(guī)模較小，成本仍高于灰氫，雖然各省市都出臺了一些支持政策，但在國家層面還缺少統(tǒng)一的支持方案，需要出臺一些財政補(bǔ)貼或免稅等政策。”

在易躍春看來，有條件的地區(qū)可以探索適合本地實際的土地、稅收、電價等方面的優(yōu)惠政策，降低企業(yè)生產(chǎn)成本以及減少地方財政直接支出，減輕企業(yè)、地方政府財務(wù)壓力。同時，適當(dāng)放寬氫能產(chǎn)業(yè)用地、流程審批限制，通過配置營運指標(biāo)、公共部門采購以及更新置換等手段擴(kuò)大市場需求。

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