专家把脉氢能产业发展：绿氢或是新能源革命的一匹黑马
2023-05-09 23:15:51
本报记者 李哲 北京报道
随着碳中和的不断推进，绿氢产业保持火热态势。
(资料图片)
《中国经营报》记者注意到，2023年一季度我国确定已开标或开建的大规模绿氢项目新增1066MW电解槽需求，对应1000 Nm3/h 碱性电解槽的需求量超过200套。尽管绿氢项目现阶段在经济性、稳定性、寿命等方面存在诸多挑战，但2023年绿氢项目的火热程度并未减弱。
5月5日，由中国石化主办的氢能应用现代产业链高质量发展推进会暨专家咨询委员会成立大会在京召开。中国科学院院士、中国石油集团公司新能源首席专家邹才能在会上指出，绿氢或许是新能源革命中的一匹黑马。绿电、绿氢、人造太阳是新能源的“三驾马车”，全球已迈入“氢热时代”。另外，中国科学院院士、国际氢能与燃料电池协会理事长、清华大学学术委员会副主任、车辆与运载学院教授欧阳明高在会上表示，未来，要以绿氢制备和燃料电池为龙头，带动氢能全产业链商业化。
绿氢发展持续高涨
当前，全球主要经济体高度重视氢能产业发展，并发布相关的支持政策。
在我国，2019年氢能首次写入《政府工作报告》。2022年3月《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》发布，这意味着我国氢能发展迎来战略“黄金期”。目前，氢能正形成像我国天然气工业一样的氢能体系。
国际能源署数据显示，2021年全球氢气产量达到9400万吨，基本来自化石能源制氢，绿氢占比仅为0.4‰。目前，我国生产的氢气绝大多数为灰氢，其中，煤制氢和天然气制氢占比约80%，焦炉煤气、氯碱、丙烷脱氢等工业副氢占比约19%，绿氢仅占中国氢气总产量不到1%。
目前，主要发达国家正逐步由以灰氢、蓝氢为主转型为以绿氢为主。
绿氢是通过光伏发电、风电及太阳能等可再生能源电解水制氢或生物质等其他环保方式制氢，与基于碳基原料生产的灰氢、蓝氢相比，绿氢在制氢端实现了低碳甚至零碳排放。
5月5日，由中国石化主办的氢能应用现代产业链高质量发展推进会暨专家咨询委员会成立大会在京召开。邹才能在会上指出，绿氢或许是新能源革命中的一匹黑马。绿电、绿氢、人造太阳是新能源的“三驾马车”，全球已迈入“氢热时代”。在碳中和背景下，我国需要加快建设绿色+智慧新型能源体系。邹才能提出，新型能源体系是以新能源、新电力、新储能、新智能为核心的“绿色智慧能源体系”。
同时，欧阳明高在会上表示，未来，要以绿氢制备和燃料电池为龙头，带动氢能全产业链商业化。
2023年以来，我国绿氢发展火热程度持续高涨。
氢能与燃料电池产业研究咨询机构势银（TrendBank）发布的《势银绿氢产业发展蓝皮书2023》（以下简称“《蓝皮书》”）提到，2023年1—3月确定已开标或开建的大规模绿氢项目新增1066MW电解槽需求，对应1000 Nm3/h 碱性电解槽的需求量超过200套。
据《蓝皮书》预计，到2025年，我国绿色可再生氢气的需求量将达到约130万吨以上，2023—2025年的电解水制氢设备累计出货量预计达到17GW以上。随着氢能产业的发展和政策的支持，我国绿氢产能和需求有望进一步提高。
记者注意到，目前，多数绿氢项目仍处于前期规划状态，距离投产仍需要很长一段时间。在已建成的项目中，实际运行的项目寥寥无几，因为当前大量绿氢项目面临的“运行即亏损”的问题依然需要产业共同解决。尽管绿氢项目现阶段在经济性、稳定性、寿命等方面存在很多问题，但今年氢能项目的火热程度并未减少。
“气氢融合”发展模式
在氢能发展史的横图标上，世界氢能发展已有超过350年的历史，世界能源的发展经历了五大演化阶段，现在已经进入到新型能源体系阶段。
当前，绿氢应用端，储运是制约其发展的主要因素之一。
欧阳明高指出，储运和加注是氢能产业目前主要的瓶颈。综合来看，储运的路线分为三种：短途的运输，要靠压缩氢气；长途的国际氢交易，主流方式是把氢变成氨；长途大流量的输氢，则需要管道运输。
“国情决定路线，场景定义产品。”欧阳明高表示，新能源发展路线与国情息息相关，技术创新则来自于绿氢领域的实际场景需求，科技创新将长期支撑能源企业氢能事业的可持续发展。
谈及我国氢能发展模式，邹才能认为，我国不适合照搬欧洲的“氢电模式”，早期需结合天然气管网及基础设施优势，发展“气氢融合”模式。
“油气公司发展绿氢有着先天独特的优势。”邹才能表示，氢能兼具“负荷、储能、电源”多种角色，因此氢能对绿电的大规模消纳起着十分重要的作用。
在邹才能看来，现阶段氢能技术存在四大矛盾：技术发展不充分与市场需求多样化之间的矛盾、研发周期长投入大与产业短期收益之间的矛盾、成果转化不通畅与产业发展规模之间的矛盾、攻关力量碎片化与技术创新体系化之间的矛盾。这四大矛盾将影响我国氢能全产业链技术的发展，需要系统解决。
邹才能提到，在加快绿氢基础建设方面，要像开发气田一样建设绿氢大基地。地上绿氢大基地和氢能管网的规划建设，对我国绿氢工业的大发展是至关重要。
邹才能认为，我国新能源资源无限，绿电+绿氢是主要利用方向。未来，我国绿氢工业的潜力和规模可能远超天燃气工业。
据邹才能介绍，中国石油提出“建设基业长青的世界一流综合性国际能源公司”的战略目标。在此背景下，中国石油成立了深圳新能源研究院，聚焦风、光、热、氢、储、智慧能源六大领域，加快新能源科技创新，支撑中国石油“三步走”发展，为2050年中国石油新能源产量占比50%提供强力科技支撑。
燃料电池降本是关键
谈及绿氢，便绕不开燃料电池的发展。
欧阳明高认为，在氢能技术链方面，当前技术创新核心环节是燃料电池/电解装置，必须率先突破，突破需要基础研究的突破，主要是选择合理的氢储运技术路线；在氢能价值链方面，已经认知的价值是战略价值，并由此催生了氢能热，待开发的价值是商业价值，而商业价值的源头是绿氢制取的经济性；在氢能产业链方面，要以绿氢制备的商业价值为推动力，以多元化、大规模商业示范应用为龙头拉动，带动绿色氢能全产业链发展。
“我们现在正致力于降低成本，燃料电池和氢能要推广，目前最大的瓶颈是成本。”欧阳明高强调称，近年来，燃料电池发动机的成本在大幅下降，去年成本已经到3000元，预计到2025年，可以降到1000元，2030年可以降到500元。
欧阳明高在会上介绍了清华新能源团队在绿色氢能领域研发与产业化进展。其中，在电解制氢方面，清华新能源团队全方位布局了三种电解水制氢技术，包括SOEC（固体氧化物电解水制氢系统）、PEM（质子交换膜）、AEC（碱性电解制氢）。
欧阳明高表示，目前，SOEC处于10千瓦级，从成本、寿命、研发的进度来看，还需要更长时间；PEM制氢技术在商业化应用中成本仍然较高，与此同时，AEC碱性制氢技术应用在绿氢场景下仍有较大创新与提升空间。该团队在这一领域的产业孵化企业面向绿氢领域痛点，做出了产品创新与技术突破，助力能源企业绿氢项目落地。
在燃料电池与氢能交通方面，该团队从2001年开始，就在国家新能源汽车重大科技专项中承担燃料电池大客车项目，在膜电极、电堆、发动机和动力系统4个层次上，进行整个链条的研发，目前已经全部实现产业化，并在张家口有了万台燃料电池发电机工厂。
欧阳明高认为，燃料电池在重载交通领域拥有发展空间，但也将面临纯电动的挑战，主要的挑战在于成本。
据悉，清华新能源团队提出了互补型一体化超快新能源补给系统方案，即光—储—充—换—氢一体化互补型超快能源补给系统，这将是电动汽车时代的“加油站”。
（编辑：董曙光 校对：翟军）