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隨著國家碳達峰和碳中和“頂層設計”的實施，氫能產(chǎn)業(yè)不斷得到國家政策的加持。其中，氫在許多難以脫碳領域的不可替代性備受關注。近日，工信部發(fā)布的《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》提出提高清潔能源消費比例，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(chǎn)業(yè)可持續(xù)高質(zhì)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(以下簡稱中石油石化院)氫能研究所副所長李慶勛表示，未來氫能在工業(yè)領域的推廣應用將繼續(xù)加快，其中冶金、水泥、化工、建筑發(fā)電等行業(yè)將成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的突破口。
強化政策，氫能發(fā)展迎來突破口
氫能產(chǎn)業(yè)鏈眾多，應用場景廣泛。在許多氫氣相關領域，一些困難脫碳行業(yè)的應用正成為氫能發(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沒有其他解決方案的領域，氫能將在支持這些領域的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)冶金、水泥、化工等難以脫碳的領域面臨著越來越大的壓力。一方面，國家碳達峰和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(chǎn)品壁壘已經(jīng)影響到這些行業(yè)企業(yè)的出口和銷售，而這些傳統(tǒng)工業(yè)領域用氫代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源是減碳的唯一選擇。
“冶金、水泥和化工行業(yè)都是高能耗行業(yè)。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程中，煤炭等化石能源被廣泛用作燃料和原料。二氧化碳總排放量大，排放強度高，是脫碳最困難的終端部門。”李慶勛認為，鋼鐵和水泥行業(yè)的高品位熱需要用專用燃燒器燃燒氫氣來替代天然氣等化石燃料；合成氨、合成甲醇、石油精煉等行業(yè)所需的工業(yè)原料，冶金行業(yè)所需的還原劑，電氣化難以直接替代，低碳清潔氫替代應用潛力巨大。
基于氫能的這些優(yōu)勢，國家政策頻繁關注氫能在難脫碳領域的應用。此前，國家發(fā)改委發(fā)布的《“十四五”全國清潔生產(chǎn)推行方案》也多次提出氫在化工、冶金領域的應用；在即將到來的《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》中，這些領域也被視為氫能發(fā)展的重點。李慶勛表示，綠氫煉化和二氧化碳加氫制甲醇將大規(guī)模發(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)電領域的應用也將加快，這將成為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的突破口。
國家電投集團綜合智慧能源科技有限公司（國家電力院）氫能項目設計總工程師任占泉認為，氫能產(chǎn)業(yè)需要通過解決數(shù)量問題來實現(xiàn)突破，以便尋求進一步發(fā)展。他說，綠氫在工業(yè)和交通兩個領域的推廣應用可以解決數(shù)量問題，但交通產(chǎn)業(yè)鏈長，涉及環(huán)節(jié)多，環(huán)境復雜，氫能在一定時期內(nèi)不易大規(guī)模推廣，工業(yè)專業(yè)化程度高，相對獨立，氫能替代相對容易實現(xiàn)。
重點行業(yè)先行，工業(yè)需氫量巨大
目前，氫能在一些重點工業(yè)領域的應用已經(jīng)有了一定的基礎。據(jù)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)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(chǎn)，氫氣產(chǎn)能達到2萬標方/小時；中國石油玉門油田清潔能源制氫已納入甘肅省“十四五”規(guī)劃，已成為全省氫能產(chǎn)業(yè)鏈的主要企業(yè)。
“氫對工業(yè)領域來說并不是什么新鮮事，”任占泉指出，氫作為原料或保護氣體的領域很多，氫的需求也很大。中國的氫氣產(chǎn)量和消費量多年來一直位居世界第一，90%以上應用于工業(yè)領域。他介紹，重點工業(yè)領域的布局是國家電投集團綜合智慧能源科技有限公司發(fā)展氫能的重要途徑。公司的主要研究方向包括可再生能源綠氫、天然氣摻氫、化工冶金行業(yè)綠氫替代等，并在應用中實施了許多清潔能源制氫項目落地。
在重點領域?qū)で笸黄疲殉蔀樵S多大型能源中心和國有企業(yè)布局氫能產(chǎn)業(yè)的方向。據(jù)了解，中國能源建設集團有限公司自2010年以來開始對氫能進行前瞻性研究，在綠氫生產(chǎn)、氫能儲運、氫能高值利用等領域開展了多個EPC總承包建設和獨立項目開發(fā)，近期投資50億元成立中能建氫能源發(fā)展有限公司。“我們將重點關注電解水制氫裝備、副產(chǎn)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，擴大和加強集團氫能產(chǎn)業(yè)。”李京光說。
然而，氫能在工業(yè)領域的應用仍然存在許多挑戰(zhàn)。任占泉認為，目前綠氫推廣的主要制約因素在于價格:對于一些精細化工領域，其產(chǎn)品附加值高，用作保護氣體的氫總量不大。現(xiàn)階段可以實現(xiàn)綠氫替代，國內(nèi)很多相關項目已經(jīng)投產(chǎn)。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；在鋼鐵、水泥、氫化工等大宗商品生產(chǎn)領域，對成本更敏感。綠氫的使用會顯著提高產(chǎn)品價格，現(xiàn)階段沒有大規(guī)模綠氫替代的條件。
李慶勛說：“目前，氫氣幾乎全部來自化石能源制氫，制氫過程中排放大量二氧化碳。”氫的來源是氫能應用推廣的瓶頸之一。同時，綠色氫氣面臨著生產(chǎn)和使用成本高的困境。預計2025年可再生能源電解水制氫成本預計將低于25元/公斤。此外，他還指出，高效、長壽、低成本電解槽、氫氣專用燃燒器等關鍵設備仍需進一步技術研究。
實現(xiàn)深度融合，打造產(chǎn)業(yè)不可替代
以綠氫為主的氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已成為降低二氧化碳排放、應對氣候變化的共識。面對現(xiàn)階段綠氫高成本發(fā)展的瓶頸，通過政策指導，將難脫碳領域的不可替代轉(zhuǎn)化為氫能發(fā)展優(yōu)勢，實現(xiàn)氫能與許多重點產(chǎn)業(yè)的深度融合，對氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和碳達峰、碳中和的實現(xiàn)具有關鍵意義。
為此，李慶勛指出，該政策應鼓勵電解槽、CCUS等低碳清潔氫裝備技術的應用，通過發(fā)展低碳清潔氫生產(chǎn)和使用，支持有條件的地區(qū)和企業(yè)率先達到碳達峰；加快清潔氫市場體系培育，在重點領域建立國家重大項目，由重點企業(yè)牽頭，產(chǎn)學研結(jié)合，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈，圍繞創(chuàng)新鏈布局產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈的深度融合。
李慶勛認為，加強氫能技術創(chuàng)新非常重要。據(jù)他介紹，2021年5月，中國石油正式成立氫能研究所，布局氫能生產(chǎn)、儲運、高效利用、燃料電池、儲能技術等氫能全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)，服務氫能等新能源業(yè)務清潔替代、戰(zhàn)略替代、綠色轉(zhuǎn)型三步走總體部署，將幫助中國石油向油氣熱電氫綜合能源公司轉(zhuǎn)型。
“為了實現(xiàn)中國‘30·60’的雙碳目標，大型工業(yè)深度脫碳勢在必行。”任占泉強調(diào)，要實施綠氫替代，需要控制生產(chǎn)過程中的碳排放總量，限制和減少高碳排放企業(yè)和生產(chǎn)過程的生產(chǎn)，同時實施碳匯碳交易，迫使上游生產(chǎn)企業(yè)減少產(chǎn)品生產(chǎn)全周期的碳排放。此外，還可以制定過渡期扶持政策，鼓勵試點，對相關企業(yè)和示范項目給予一定的政策和財政支持，減輕企業(yè)過渡期的負擔。
任占泉表示，綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心問題在于應用端對綠氫的實際需求。工業(yè)領域總量大，覆蓋面廣，不受地域因素限制，將催生巨大的綠氫市場，帶動氫能生產(chǎn)、儲存、運輸、應用全產(chǎn)業(yè)鏈和上游可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)調(diào)發(fā)展。他認為，“有了規(guī)模效應，整個氫能產(chǎn)業(yè)鏈的成本將大幅下降，從而形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展的良性循環(huán)，綠氫將不再是奢侈品。”
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