随着新一轮科技革命和产业变革的加速演进,在世界各国普遍凝聚积极应对气候变化的共识下,氢能逐步成为全球新的战略竞争焦点,成为世界各国培育新兴产业的重要方向、推动能源生产消费绿色低碳转型的重要抓手。
政策支撑 推动氢能快速发展
随着新一轮科技革命和产业变革的加速演进,在世界各国普遍凝聚积极应对气候变化的共识下,氢能逐步成为全球新的战略竞争焦点,成为世界各国培育新兴产业的重要方向、推动能源生产消费绿色低碳转型的重要抓手。我国对氢能行业发展的重视程度不断提高,从国家政府到多个省份、地市都制定发布了促进氢能发展的相关政策制度。
根据国际氢能理事会的预测,到2050年氢能将满足全球18%的终端用能需求,减少二氧化碳排放60亿吨。近年来,全世界大约80个国家提出了氢能的发展规划,主要经济体纷纷将氢能作为脱碳能源体系的重要组成部分和绿色经济复苏的新引擎。美国、欧盟都从政策制定加大投入,加强布局入手,持续推动氢能技术的研发和规模化的应用。
《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》明确提出,在氢能与储能等前沿科技和产业变革领域,组织实施未来产业孵化与加速计划,谋划布局一批未来产业。国务院《2030年前碳达峰行动方案》提出,要加快氢能技术研发和示范应用。国家发改委国家能源局印发的《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》,对氢能的定位作出了进一步的明确。《“十四五”现代能源体系规划》、《“十四五”能源领域科技创新规划》等文件,也都把推动氢能发展列为重要内容。
电氢协同 助力新型电力系统发展
据魏锁介绍,氢能作为一种高效的清洁能源载体,具有来源丰富、清洁低碳、用途广泛、储运形式灵活多样的特点,具备跨天、周、月,甚至跨季节储存与异地调用的能力。在新型电力系统构建中,氢能作为规模化、大容量、长周期储能载体,成为新型电力系统的有机组成部分。
氢能既可作为储能手段融入电网体系,成为新型电力系统的有机组成部分,也可以在电网之外,单独组成氢能输运供应网络,自成体系,独立运营。氢能在交通、建筑以及化工、冶金等工业领域对化石能源逐步进行系统性清洁替代,成为未来能源体系的重要组成部分,是实现“双碳”目标的根本路径。
通过对电力系统与氢能系统协同规划建设,相互连接、相互转化、相互支撑、耦合发展,将形成未来新型能源体系的主体——电氢体系。
魏锁表示,新型电力系统的建设任重道远,在社会用电量与新能源装机容量快速增长的形势下,需要业界同仁在政策措施、系统规划、技术研发、产业发展等方面协同发力,推动技术研发、场景示范、模式探索、政策引导和推广应用,以加速建设具有“安全、高效、绿色、柔性、智能”为特质的新型电力系统。
杨昆表示,在工作方面,要强化政治引领,从保障国家能源安全、助力新型电力系统建设的角度,推进氢能的发展;要强化创新支撑,围绕氢能产业链,积极助力核心技术攻关,大力推动创新成果产业化及示范应用;要强化服务质量,积极建言献策,为政府决策当好参谋助手;要强化专业能力,提升适应行业发展需求的服务能力;要强化跨领域合作,协同相关行业力量,发挥互补优势、推动资源共享、深化合作共赢;要强化规范运作,按照中电联统一要求,建立健全工作机制,依法合规开展工作。
氢电耦合 未来有三个方向
一方面,氢能在新型电力系统中可以起到支撑和调节的作用,另一方面,氢能未来可以成为国家能源体系的重要组成部分。黄其励将新能源和氢能比作一对情侣,两者在促进对方发展的同时,自身也得到了发展。他建议在两者的发展上加强技术研发、努力协同创新、推进产业示范、完善标准管理。
“氢电耦合未来有三个方向,‘电—氢’、‘氢—电’和‘电—氢—电’双向,这对‘恋人’永远手牵手在一起。”黄其励表示。
第一种方向是需求侧“电—氢”单向氢电耦合的应用,以绿色氢能为燃料,为氢能车、重卡车和河流船舶提供动力。西北、东北、东南、中南地区都在推动氢能重卡等工具车的示范应用。根据中国氢能联盟研究院预测,到2030年交通用氢折算用电量约1650亿千瓦时,对应的电解槽装机4000万千瓦。在需求侧的工业场景,将绿色氢能作为原料,去替代灰氢和煤炭的工业应用。未来可围绕大型化工基地和冶金工厂开展应用,以鄂尔多斯、宁东、榆林等大型能源化工基地和河北、山东、江苏钢铁生产基地为核心进行应用。
电源侧“电—氢”的单向氢电耦合应用也具有现实意义。在应用模式上,是“新能源-电力-氢能”的单向转化,在新能源出力高峰时期进行转化存储。从规模能力上看,根据中国氢能联盟研究院预测,2030年我国具备电解槽8000万~1亿千瓦的装机;至2060年具备电解槽5亿~8亿千瓦。
第二种方向是“氢—电”单向氢电耦合应用,应用模式是通过氢能电站协同掺氢/纯氢燃气轮机,在负荷高峰时提供顶峰作用。欧美国家顶峰应急电源以天然气发电为主,天然气发电调峰能力强、灵活机动,但我国属于“贫气”的国家,氢能则是天然气的“平替”乃至“上位替代品”。在规模能力上,随着技术成熟和产业规模化发展,氢储能参与顶峰发电将在中远期具备一定的市场空间。
第三种方向是“电—氢—电”双向氢电耦合应用。在应用模式上,在新能源大发或用电低谷时制氢,在用电高峰或新能源不足时利用氢能发电上网。氢能及其衍生品有作用周期长、规模大的优势,可成为抽水蓄能、电化学储能等储能技术的有效补充,联合配置,推动各类储能技术的协同发展。
成果涌现 产业发展驶入新赛道
能源绿色发展关乎人类未来,加快氢能产业发展是推动我国生产生活方式绿色转型重大举措之一。
“受政策牵引和市场驱动影响,我国氢能产业创新成果不断涌现,产业体系不断完善,产业发展驶入新赛道。”国家能源局科技司副司长刘亚芳表示。
新供给方面,可再生能源制氢继续快速增长,清洁低碳氢供给能力进一步提升。
新技术方面,碱性电解槽产能位居全球第一,质子交换膜电解水制氢技术快速突破,建成加氢站超过380座,位居全球第一。35兆帕智能快速加氢机和70兆帕加氢站技术逐步突破,200千瓦以上燃料电池电堆正在逐步投向市场。
新应用方面,燃料电池、重卡、叉车、机车在港口矿山、轨道交通等多场景实现应用,氢储能、燃料电池、热电联供、滤清炼化等领域应用正在加速释放。
新机制方面。部分省市积极出台政策,支持在非化工园区内建设可再生能源制氢和制氢加氢一体化项目。制氢加氢一体站在多地投入运行,通过大幅压缩空气运输距离,有效降低用氢终端价格。
刘亚芳表示,近年来,国家能源局会同国家发展改革委等相关部门,通过加强顶层设计,推动关键技术装备攻关,探索多场景高效利用等方式,积极推动氢能产业发展。
“新时代新征程,我们要准确把握氢能在能源革命中的战略定位,清醒认识氢能产业当前所处的历史阶段,积极开展氢能领域国际合作。在能源绿色低碳转型、氢能发展全球瞩目的大背景下,中电联氢能分会的成立恰逢其时、意义深远。”刘亚芳表示。
原标题:“氢+电”发展路径,是新能源之路的未来吗?