隨著國家碳達峰、碳中和“頂層設計”的落地，氫能產業(yè)不斷獲得國家政策的“加持”。其中，氫在多個難以脫碳領域的“不可替代性”正備受關注。近日，工信部印發(fā)的《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》提出，提升清潔能源消費比重，鼓勵氫能等替代能源在鋼鐵、水泥、化工等行業(yè)的應用。
“一系列利好政策的密集發(fā)布，將對氫能產業(yè)可持續(xù)高質量發(fā)展發(fā)揮引領作用。”中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院（簡稱“中石油石化院”）氫能研究所副所長李慶勛表示，未來，氫能在工業(yè)領域推廣應用將持續(xù)加快，其中，冶金、水泥、化工、建筑和發(fā)電等行業(yè)將成為產業(yè)發(fā)展的“突破口”。
政策密集發(fā)力 氫能發(fā)展迎來“突破口”
氫能產業(yè)鏈條眾多、應用場景廣泛，在眾多涉氫領域中，一些難以脫碳行業(yè)的應用正在成為氫能發(fā)展的“突破口”。今年10月，聯(lián)合國氣候行動高級別倡導者發(fā)布的《與氣候目標一致的氫能部署指導原則》提出，氫能目前的部署應主要針對煉鋼等不存在其他解決方案的領域，氫能將在支持這些領域深度脫碳目標方面發(fā)揮關鍵作用。
中能建氫能源有限公司董事長李京光表示，傳統(tǒng)的冶金、水泥、化工等難以脫碳的領域，正面臨著越來越大的壓力，一方面，國家的碳達峰、碳中和目標使其減排壓力越來越大；另一方面，歐美發(fā)達國家設置的綠色能源和綠色產品壁壘，已經影響到這些行業(yè)企業(yè)的出口和銷售，而這類傳統(tǒng)工業(yè)領域要達到減碳的目的，用氫替代傳統(tǒng)化石能源是唯一的選擇。
“冶金、水泥、化工均屬高能耗行業(yè)，傳統(tǒng)生產工藝大量使用煤炭等化石能源作為燃料和原料，二氧化碳排放總量大、排放強度高，是脫碳難度最大的終端部門。”李慶勛認為，鋼鐵、水泥工業(yè)的高品位熱需要通過專用燃燒器燃燒氫氣生產，從而替代天然氣等化石燃料；合成氨、合成甲醇和石油精煉等行業(yè)所需工業(yè)原料，以及冶金工業(yè)所需還原劑，很難通過電氣化直接替代，低碳清潔氫替代應用潛力巨大。
基于氫能的這些優(yōu)勢，國家政策正在頻繁關注難以脫碳領域的氫能應用。此前，國家發(fā)改委出臺的《“十四五”全國清潔生產推行方案》也多次提出氫在化工、冶金領域的應用；在即將出臺的《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》中，也將這些領域作為氫能發(fā)展的重點。李慶勛表示，綠氫煉化、二氧化碳加氫制甲醇將得到規(guī)模化發(fā)展，氫冶金將迎來工業(yè)示范應用，同時，氫能在建筑和發(fā)電領域的應用也將提速，這些領域將成為氫能產業(yè)發(fā)展的“突破口”。
在國家電投集團綜合智慧能源科技有限公司（國核電力院）氫能項目設計總工程師任占泉看來，氫能產業(yè)謀求進一步的發(fā)展，需要通過解決“量”的問題，實現突破。他表示，綠氫在工業(yè)和交通這兩大領域的推廣應用，都能夠解決“量”的問題，但交通領域產業(yè)鏈長，涉及環(huán)節(jié)多，環(huán)境復雜，一定時期內氫能規(guī)?；茝V不易，而工業(yè)領域專業(yè)化程度高，較獨立，氫能替代相對易于實現。
重點行業(yè)先行 工業(yè)領域需氫量巨大
當前，在一些重點工業(yè)領域，氫能應用已存在一定基礎。據李慶勛介紹，2020年，中國鋼研科技集團有限公司、河鋼集團等企業(yè)已啟動氫冶金項目。今年，寶豐能源寧東化工基地太陽能電解水制氫正式投產，氫氣產能達2萬標方/小時；中國石油玉門油田清潔能源制氫納入甘肅省“十四五”規(guī)劃，并被確立為該省氫能源產業(yè)鏈鏈主企業(yè)。
“氫對工業(yè)領域來講，并不是新鮮事物，”任占泉指出，以氫為原材料或保護氣的領域非常多，需氫量也很大，我國氫氣產量及消費量已居世界首位多年，超過9成應用在工業(yè)領域。他介紹，在重點工業(yè)領域布局，正是國家電投集團綜合智慧能源科技有限公司發(fā)展氫能的重要路徑，該公司主要研究方向包括可再生能源制綠氫、天然氣摻氫、化工冶金行業(yè)綠氫替代等，并且在應用方面已有諸多清潔能源制氫項目落地。
在重點領域尋求突破，目前已成為眾多大型能源央、國企布局氫能產業(yè)的方向。據了解，中國能源建設集團有限公司自2010年就開始對氫能進行前瞻性研究，在綠氫生產、氫能儲運、氫能高值利用等領域都進行了多個EPC總包建設和自主項目開發(fā)，近期更是投資50億元成立中能建氫能源發(fā)展有限公司。“我們將聚焦電解水制氫裝備、副產氫高效利用、液化氫儲運、大規(guī)模綠氫應用和氫能商業(yè)模式，做大做強集團氫能產業(yè)。”李京光表示。
不過，當下氫能在工業(yè)領域的應用仍然存在諸多挑戰(zhàn)。任占泉認為，目前，綠氫推廣的主要制約因素在于價格：對于部分精細化工領域，其產品附加值較高，用作保護氣的氫總量不大，現階段就能夠實現綠氫替代，國內已有多個相關項目落地投產，國家電投鋁電公司建設的寧東可再生能源制氫項目，就屬于此類；而在大宗商品生產如鋼鐵、水泥和需氫化工等領域，對成本更加敏感，采用綠氫會顯著推高產品價格，現階段尚不具備大規(guī)模綠氫替代的條件。
“目前，氫氣幾乎都來自化石能源制氫，制氫過程排放大量二氧化碳，”李慶勛表示，氫的來源是氫能應用推廣的瓶頸之一，同時，綠色氫氣則面臨生產使用成本較高的困境，預計2025年，可再生能源電解水制氫成本有望低于25元/千克。此外，他還指出，高效、長壽、低成本電解槽和氫專用燃燒器等關鍵設備仍需進一步技術攻關。
實現深度融合 打造產業(yè)“不可替代性”
以“綠氫”為主的氫能產業(yè)的發(fā)展對降低二氧化碳排放、應對氣候變化的作用，目前已成為共識。而面對現階段“綠氫”成本高等發(fā)展瓶頸，通過政策引導，將難脫碳領域的“不可替代性”轉變?yōu)闅淠馨l(fā)展優(yōu)勢，實現氫能與諸多重點行業(yè)的“深度融合”，對于氫能產業(yè)的發(fā)展和實現碳達峰、碳中和目標都有著關鍵意義。
為此，李慶勛指出，政策應該鼓勵電解槽和CCUS等低碳清潔氫裝備技術應用，支持有條件地區(qū)和企業(yè)通過發(fā)展低碳清潔氫氣生產使用率先碳達峰；加快培育清潔氫氣市場體系，并設立重點領域碳達峰碳中和情景氫能利用國家重大專項，由重點企業(yè)牽頭、產學研用結合，圍繞產業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈、圍繞創(chuàng)新鏈布局產業(yè)鏈，實現產業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈深度融合。
李慶勛認為，加大氫能科技創(chuàng)新至關重要。據他介紹，2021年5月，中國石油正式成立氫能研究所，布局氫氣制取儲運及高效利用、燃料電池及儲能技術等氫能全產業(yè)鏈研發(fā)，服務氫能等新能源業(yè)務“清潔替代、戰(zhàn)略接替、綠色轉型”三步走總體部署，將助力中國石油向“油氣熱電氫”綜合性能源公司轉型。
“為實現我國‘30·60’雙碳目標，大工業(yè)深度脫碳勢在必行，”任占泉強調，推行綠氫替代，需要在生產環(huán)節(jié)進行碳排放總量控制，對高碳排企業(yè)及生產工藝進行限產、減產，同時推行碳匯碳交易，倒逼上游生產企業(yè)降低產品生產全周期碳排放。此外，還可以制定過渡期扶持政策，鼓勵先行先試，給與相關企業(yè)及示范項目一定的政策及資金支持，減小企業(yè)轉型期負擔。
任占泉表示，綠氫產業(yè)的發(fā)展，核心問題在于應用端對綠氫的實際需求量。“工業(yè)領域總體量大、覆蓋面廣、不受地域因素制約，將催生巨大的綠氫市場，帶動氫能制取-存儲-運輸-應用全產業(yè)鏈及上游可再生能源發(fā)電產業(yè)鏈協(xié)調發(fā)展。”他認為，“有了規(guī)模效應，氫能全產業(yè)鏈成本會有顯著下降，進而形成產業(yè)發(fā)展的良性循環(huán)，綠氫將不再是奢侈品。”
來源：中國產業(yè)發(fā)展促進會氫能分會
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