“在實現‘碳達峰、碳中和’目標的過程中，氫能將在我國重工業、中重型運輸、建筑供暖等難以脫碳的行業中發揮關鍵作用。”據同濟大學教授余卓平，2060年，氫氣年需求量將從目前的3342萬噸增加至1.3億噸，在終端能源消費中占比20%。
據記者不完全統計，僅今年4月，河南、山西、湖北等7省出臺的“十四五”規劃中，均對氫能產業發展作出明確部署。熱潮之下，氫能大發展是否還有難題?又該如何破解?
非交通領域探索力度不足
產業發展呼喚路線圖
在英美資源亞太區貴金屬市場拓展總經理陳衛看來，氫能是電能中唯一可移動、可管理的能源，可成為人工可控的儲能介質。他認為，基于這一優勢，氫能可實現能源體系多品種大范圍互聯互補，或成為未來的終極能源。
據了解，占全球GDP52%份額的27個國家中，有16個制定了國家氫能戰略。“當前氫能在工業、建筑領域受到重視。”余卓平稱，全球有40多個示范項目在推進天然氣網絡的氫混合，美國和韓國是大型分布式燃料電池部署的最主要國家。相比而言，我國氫能利用在非交通領域的探索力度尚顯不足。
業內人士坦言，我國國家層面的氫能戰略尚未出臺，氫能生產、儲運、應用等環節缺乏專業標準，上下游產業不協調問題較為突出，應盡快明確氫能產業主管部門，制定氫能產業發展規劃和路線圖。
余卓平分析，在2030年“碳達峰”情境下，我國氫氣的年需求量將達到3715萬噸，在終端能源消費中占比約為5%;在2060年“碳中和”情景下，我國氫氣的年需求將增至1.3億噸左右，在終端能源消費中占比約為20%。其中，工業領域用氫占比仍然最大，約7794萬噸，占氫氣總需求量的60%，交通運輸領域用氫4051萬噸，建筑領域用氫585萬噸，發電與電網平衡用氫600萬噸。
氫來源亟待“綠”化
未來綠氫供應占比達80%
氫從何處來?回答好這一問題尤為重要。根據不同的制取方式，氫能分為灰氫、藍氫和綠氫。其中，灰氫通過化石能源制取，藍氫在灰氫的基礎上，通過碳捕捉、碳封存技術制取，綠氫則是通過可再生能源電解水制氫。數據顯示，2019年，我國氫氣產量為3342萬噸。其中，煤制氫2124萬噸，天然氣制氫460萬噸，工業副產氫708萬噸，電解水制氫僅為50萬噸，氫氣亟待“綠”化。
隨著技術進步和成本降低，綠氫有能力滿足市場需求。余卓平指出，2020年，全國可再生能源發電量22148億千瓦時，如果按照電解水制氫1%的比例配置，制氫效率5.5千瓦時/標方測算，年制取氫氣量約4萬噸，可基本滿足存量燃料電池汽車使用。2030年，風電、太陽能發電總裝機量將達到12—16億千瓦時，按照可再生能源電解水制氫5%比例配置，裝機規模有望達到70GW，氫氣年產量可達500萬噸，占氫氣年度總需求的13%;2035年，我國綠氫年產量有望進一步達到1500萬噸。
與此同時，化石能源制氫將逐步配套碳捕捉和封存技術，與綠氫共同構成我國氫源供應主體。預計到2060年，我國電解槽裝機規模有望達到400GW，綠氫年產量提升至1億噸，占年度總需求的80%。
經濟性方面，余卓平分析，2035年，光伏與風電新增裝機發電成本預計達到0.2元/千瓦時，可再生能源電解水制氫成本將降至15元/千克，具備與配套碳捕捉、碳封存的煤制氫進行競爭的條件。
加氫站推廣是難題
2060年汽柴油消費量趨近于零
交通行業是當前我國氫能應用的主要領域。中國石化副總經理凌逸群坦言，“碳達峰、碳中和”目標下，交通能源低碳轉型步伐加快，我國成品油需求峰值或提前至2025年左右，峰值汽油、柴油消費量分別約1.55—1.65億噸，1.5—1.6億噸，成品油市場將持續縮小。在他看來，氫能在交通運輸領域有較大替代空間。隨著燃料電池、儲氫等環節技術進步，到2060年，交通領域用氫氣需求將達千萬噸，汽柴油消費量趨近于零。
中國工程院院士衣寶廉認為，燃料電池汽車產業化將助力“碳達峰、碳中和”目標的實現。在他看來，我國已基本掌握了氫氣儲運關鍵技術，但仍存在技術難點，需要企業加大創新投入，突破“卡脖子”技術難題，實現對關鍵材料與部件的批量生產，以大幅度降低燃料電池汽車和氫氣成本。
目前，我國多個城市開展了燃料電池汽車的商業化示范運行。余卓平預測，2035年燃料電池商用車保有量將達120萬輛，加氫站規模近萬座;2060年中重型燃料電池商用車占全部中重型商用車占比接近65%。道路交通有望在2050年前實現“凈零排放”。
車輛推廣，基礎設施是基本保障。凌逸群介紹，依托全國3萬多座加油站的網絡優勢，目前中國石化在9個省市建成加氫站14座，“十四五”時期，中國石化還將打通交通用氫制備、儲運、加注三大環節，建設供氫中心并探索就地“綠電制氫”的運營模式，使2050年交通氫氣100%來自于非化石能源，并以京津冀、長三角、珠三角為重點，布局1000座加氫(油氫合建)站。(盧奇秀)
