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氫能體系發展拉動多元應用

想必很多人對中學時期化學老師做的氫氣實驗印象深刻,點燃後的氫氣閃爍著細密而純粹的藍色火焰,而這一燃燒的副產物僅僅是水。當年的實驗給無數學子心中埋下了生動的概念——氫氣是優質的清潔能源。然而, 若要作為燃料,制氫成本普遍很高,所以目前市場仍然是化石燃料的天下。

不過,隨著我國持續朝著清潔能源、“雙碳”(即碳達峰、碳中和)目標前進,這一局面或將改變。

3月23日,國家發展改革委、國家能源局聯合印發了《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》(以下簡稱《規劃》),明確了氫能產業的發展目標和具體任務(見下圖)。這是我國首個氫能產業的中長期發展規劃,也首次明確了氫能是未來國家能源體系的重要組成部分,確定可再生能源制氫是主要發展方向。

“制儲用”全流程規劃

氫能體系包括制氫、儲/運氫和應用3個環節,《規劃》在3個環節均提出了明確目標。

首先是制氫環節。

從資源稟賦和產業基礎看,中國是世界第一產氫大國。據國際氫能協會統計,目前國際每年制氫約6300萬噸,中國每年產氫約 2200 萬噸。但這些氫絕大部分產自化石燃料燃燒產生的“灰氫”,並不符合我國的雙碳目標。

“解決氫從哪裡來的問題是氫能產業發展的基礎。”國家發展改革委高技術司副司長王翔在釋出會上表示。為此,《規劃》明確,構建清潔化、低碳化、低成本的多元制氫體系,重點發展可再生能源制氫(即“綠氫”),嚴格控制化石能源制氫。

其次是儲/運氫環節。

海通證券在一份研報中指出,目前我國氫能製取、儲運技術薄弱,運輸成本已經佔到氫氣終端消費價格的一半。在國內現有技術下,氫氣液化儲存和運輸過程總成本高昂,且前期裝置固定投資較大,這將進一步抬升未來氫氣的價格。

對此,《規劃》明確在未來要“統籌推進氫能基礎設施建設”:以安全可控為前提,積極推進技術材料工藝創新,支援開展多種儲運方式的探索和實踐。提高高壓氣態儲運效率,加快降低儲運成本,有效提升高壓氣態儲運商業化水平。

在應用端,華經產業研究院在報告中披露,我國目前氫能應用場景比較單一,主要作為傳統化工原料。

氫燃料電池系統製造商億華通常務副總經理於民也表示,雖然我國已進入商業化初期階段,但在氫燃料電池汽車產業發展中還存在氫能產業佈局趨同、總體規劃及相關標準不完善、儲運成本高、氫能基礎設施不足、應用場景單一、關鍵零部件技術待攻關、燃料電池汽車成本高等問題亟待解決。

針對現狀,《規劃》則著眼於多元化應用以破局:“堅持以市場應用為牽引,合理佈局、把握節奏,有序推進氫能在交通領域的示範應用,拓展在儲能、分散式發電、工業等領域的應用,推動規模化發展,加快探索形成有效的氫能產業發展的商業化路徑。”

交通領域應用潛能廣泛

《規劃》一出,氫燃料車無疑成為了最受關注的領域之一,也為相關企業吃下了一顆“定心丸”。《規劃》中明確指出,“重點推進氫燃料電池中重型車輛應用,逐步建立燃料電池電動汽車與鋰電池純電動汽車的互補發展模式。”

前路既然已經確定,唯剩篤定前行一策。中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高表示:

“我們要抓住機遇,努力實現氫能科技革命性突破,推進氫能與燃料電池技術的全面成熟,促進氫能在交通、工業等重點應用領域大規模市場滲透,搶佔國際前沿陣地。”

如長城汽車、億華通等企業已經在氫能應用領域做出了創新成果。例如2021年9月,長城未勢能源自研的全新高效能膜電極實現量產,促進了燃料電池技術規模化應用;億華通自主研發的大功率氫燃料電池系統功率覆蓋30—240千瓦,可適配公交、團體、自卸、載貨車、牽引、渣土車、重卡、垃圾車等不同車型。

開放合作加速本土創新

儘管我國在新能源技術領域大力佈局,但相較於電化學動力電池,氫燃料電池技術並不在國際最先進行列。歐陽明高表示:“我國氫燃料電池在技術儲備、產業基礎、人才隊伍等方面較為薄弱,與國際先進水平也存在一定差距,

建議儘快建立氫能創新平臺,開展關鍵核心技術攻關和人才培養,打造自立自強的科技體系。同時,氫能利用是世界各國共有之義,必須堅持開放合作的態度,不斷凝聚各方創新成果,推動形成國際氫能應用良好生態。”

作為國際先進的氫燃料電池汽車製造商,現代汽車集團(中國)相關人士介紹道:“我們注意到《規劃》中還特意強調了開展氫能領域的創新國際合作為重點任務。這對於現代汽車集團這樣的全球企業來說是很有利的政策支援。我們一直在積極參與中國氫能產業的建設工作。”

或許站在未來回首,隨著《規劃》的目標逐漸落地,氫能將滲入到生活的方方面面,而中學化學課程中那一抹藍色的火焰,終將成為每一個人實現低碳生活方式的重要助力。