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    林伯强专栏丨氢能是未来新能源系统的重要组成部分

    2022年03月30日 05:00   21世纪经济报道   林伯强

    林伯强(嘉庚创新实验室研究员,厦门大学中国能源政策研究院院长)

    日前,国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》(简称《规划》),这是中国首个氢能产业中长期规划?!豆婊访魅妨饲饽茉谖夜茉绰躺吞甲椭械恼铰远ㄎ?、总体要求和发展目标,为我国氢能产业中长期发展描绘了宏伟蓝图。

    清洁能源中,水电因潜能限制,核电受安全问题困扰,风电光伏是真正具有大规??焖僭龀で绷Φ那褰嗄茉?,将成为能源低碳转型的主要方向。然而,中国2020年风电和光伏发电总量合计仅占当年发电总量的9%左右,无法满足能源电力需求增量。如果难以控制能源需求增长速度,则需加速发展风电光伏,同时需要尽快布局作为消纳和运输通道的氢能产业。通过加快推动“三北”(西北、东北和华北)的大新能源(风电、光伏)、大运输通道(特高压和氢能)和大电动汽车的战略,中国既可以满足今后能源发展立足于国内产能,又同时满足低碳发展战略和保障能源安全双重目标。

    碳中和目标背景下,产业结构与能源结构向绿色低碳转型已成为必然趋势。新能源系统的主要成分将是风电光伏、电动汽车、储能和氢能。作为一种配合大规模风电光伏发展且具备诸多优点的清洁能源,氢能将迎来重要的发展机遇期。从国际看,全球众多国家高度重视氢能产业发展。例如,德国大力发展氢能作为深度脱碳的工具;日本积极构建氢能社会,推动氢能成为被广泛使用的二次能源;沙特与阿联酋等油气出口大国为了摆脱经济增长对化石能源的过度依赖,将氢能作为新的经济增长点。

    目前中国是全球最大的氢能生产国家。然而,氢能产业尚处于发展初期,面临诸多问题,如产业规模小、应用领域单一、产业链条不连续、关键技术水平不高、产业链缺乏经济性等。因此,尽管氢能领域投资热情高涨,但要实现大规模产业化仍有很长的路要走。

    “制、储、运、用”是氢能产业链的四个重要环节。氢能产业链较长并且环节众多,同时科技含量较高。无论着眼于早期的技术研发费用还是后期的运营维护费用,氢能现有技术的经济性还不足以满足实用需求。总结起来,主要有以下几方面问题。第一,国内绿氢规模小,产量不足总产量的1%,受制于两个重要因素:相关技术还不成熟,制取成本很高。第二,基础设施建设不足,难以实现氢能规?;⒃?。风电光伏资源丰富且制取绿氢潜力大的地区主要分布在“三北”区,而氢能的主要消费地区是东部沿海地区,地理分布将催生巨大的氢能储运需求。目前氢能储运方式满足不了低成本大规模储运,需要巨大的基础设施建设和投资来推动长距离输氢管道布局。第三,目前氢能主要应用于工业生产,应用场景较为单一。氢能产业链发展只有全面覆盖“制、储、运、用”各个环节,才能真正具备成本竞争力。总之,氢能产业发展亟需政府出台相关支持政策,大力发展风电光伏制绿氢,有力推动全产业链发展,积极探索氢能应用场景,加大关键科技研发投入,力争尽早实现核心技术突破。

    碳中和目标背景下,亟需探索一套能够减少碳排放和保障能源供应的清洁化转型的综合解决方案,未来,氢能有望成为该解决方案的重要组成部分。因具有较大的发展前景与应用价值,近年来氢能受到众多国家的重点关注,氢能领域投资热情高涨,产业发展迎来重要的机遇期。未来的新型电力系统中,供电侧由风电光伏等可再生能源逐渐替代化石能源是必然趋势。风电光伏的波动性与间歇性容易导致电力系统的不稳定,氢能可储可运,在未来新型能源系统中大有作为。

    具体来说,氢能可细分为绿氢、蓝氢和灰氢。蓝氢和灰氢主要利用煤炭和天然气等化石燃料制取,而绿氢主要通过风电光伏发电,再通过电解水制取。从碳中和的角度看,绿氢是氢能存在的基础和发展的方向。绿氢消费可被广泛应用于众多脱碳领域,重点应用于高碳排放部门的深度脱碳。交通、工业、建筑等高碳排放的部门均可应用氢能。例如,交通运输领域使用氢燃料电池车;氢气为化工领域提供清洁低碳的原料;天然气中掺入氢气为建筑供暖等等。鉴于氢能的众多优点,在未来新型能源系统中,氢能具有较高的应用与投资价值。因此,在碳中和目标背景下,高度重视氢能的发展潜力具有重要的现实意义。

    作为清洁的二次能源,氢能具有储能性质:可长时间储存,远距离运输,搭配风电光伏协同发展。随着碳中和目标提出,可再生能源将逐步替代化石能源。由于风电光伏存在着波动性、间歇性与不稳定性等特点,风电光伏装机的跨越式增长会带来消纳难题,而储能将成为破解这一难题重要途径。因此,氢能除了具有储能性质,还能够实现跨越空间与时间的灵活使用,具有巨大的发展潜力。近年来中央和地方陆续出台产业扶持政策,规划氢能产业整体布局。在国家与地方政策的大力推动下,国内企业尤其是可以承受相对长期投入收益的大型能源国企,对于氢能领域投资表现出了极大的热情。

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