氢能产业潜力巨大 发展“绿氢”仍有系列问题待破解

氢能是清洁优质的二次能源，氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。有业内专家认为，我国氢能产业发展潜力巨大，绿色氢能甚至能够在未来全面替代化石能源体系。但我国目前“绿氢”产量还不到总制氢量1‰，“绿氢”的发展仍有一系列问题待破解。

产业发展潜力巨大

全球多国把氢能产业作为未来的发展重点。据不完全统计，截至目前，已有三十余个国家制定氢能发展的战略、计划或路线图。

据国际氢能委员会预计，到2050年氢能在全球能源总需求的占比将由目前的0.1%增至18%。

“氢能在交通领域作为高品质热源，能够减少汽柴油消费；作为大规模、长周期、跨季节的储能方式，可以提高电力系统灵活调节能力，促进大基地新能源电力集中外送；作为清洁化工原料和还原剂，以‘风光氢储’一体化、‘绿电-绿氢-绿氨（绿色甲醇）’一体化等方式，可以促进煤化工、石油化工及相关应用产业的深度脱碳，同时为新能源就地消纳提供解决方案。”中国国际经济交流中心能源政策研究部部长、研究员景春梅说。

今年3月，国家发展改革委、国家能源局联合印发了《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》。《规划》明确了氢能是我国未来国家能源体系的重要组成部分，氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体、氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。

国际氢能燃料电池协会秘书长王菊表示，据研究机构预测，预计到2060年，中国氢气年需求在1.3亿吨左右，终端能源消费占比约为20%，其中70%为可再生能源制氢。

“氢能除了在交通领域的应用外，未来在工业、建筑、发电及发热领域有着广阔的应用空间。”王菊说。

“绿氢”是主要发展方向

业内专家普遍预计，可再生能源制氢，即“绿氢”，未来将成为氢能的主要发展方向。《规划》明确要求，重点发展可再生能源制氢，严格控制化石能源制氢。

“未来使用可再生能源电力的电解水制氢，将成为氢气生产的主要途径。”北京清华工业开发研究院副院长付小龙认为，绿色氢能是中国产业零碳转型的主要路径，甚至能够全面替代化石能源体系。

“中国能源体系可以转变为以‘可再生能源+氢’为主的能源体系。氢作为零碳的化学能源和化工材料，与可再生能源发电一起，可为经济发展提供所需的电、热和材料，实现化石能源体系的全面替代。”付小龙说。

然而，截至目前，全球氢气的生产制造仍然以化石能源制氢为主。根据国际能源署（IEA）的数据，2021年全球氢气产量达到9400万吨，与此相关的二氧化碳排放超过9亿吨，“绿氢”产量占比只有0.4‰。

中国国际经济交流中心常务副理事长张晓强在不久前召开的2022年中国氢能产业大会上介绍，我国是世界最大的制氢国，现在年制氢量达3300万吨，但“绿氢”占比不到1‰。

发展“绿氢”产业，需要破解一系列问题。首先是可再生能源发电量需要大幅增长。

付小龙算了一笔账，如果可再生能源直接耦合制氢1亿吨，需要可再生能源发电5.5万亿度。而2020年中国可再生能源发电量仅有2.2万亿度。假设可再生能源发电量的25%用于制氢，那么未来为了满足制氢需求，我国的可再生能源发电量需要增长10倍。

截至目前，“绿氢”的生产成本依然较高。景春梅介绍，现在电解水制氢的成本为化石能源制氢的2-3倍，如果是可再生能源发的电制氢，成本会更高。

而且，大规模低成本可再生能源制氢的技术路线并不明确。业内专家介绍，碱性电解水（ALK）制氢缺少规模化应用，难以适应风光电力的间歇性和波动性；质子交换膜（PEM）制氢成本高、关键技术和核心部件受制于人；阴离子交换膜（AEM）、固体氧化物电解水（SOEC）、光解水制氢、热化学循环水解制氢技术等还处于基础研发或试点示范阶段……

此外，景春梅介绍，目前输氢成本在氢气终端售价中的比重高达40%-50%，成为氢能规模化发展的掣肘因素。

针对上述问题，景春梅建议，以“绿氢”为导向，鼓励新能源大基地优先发展制氢产业；鼓励化石能源和新能源优化组合，在化工、冶金等领域逐步实现“绿氢”对化石能源制氢的减量替代。

王菊建议，提高电解水制氢效率，提高氢源经济性；探索不同氢气运输方式的整合和优化方法；创造按需加氢、紧凑型移动加氢站等新型商业模式。