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我國氫能發(fā)展尚處于初級階段，迫切需要關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新、政策支持、人才儲備和市場推廣。更重要的是，政府、行業(yè)和全產(chǎn)業(yè)鏈需要共同努力，推動氫能產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。
很少有人知道的是，剛剛結(jié)束的東京奧運會正悄悄地以氫為動力——燃燒著的奧運圣火就是以氫為燃料的，奧運村也是以氫為燃料的。
氫能作為一種清潔無碳、靈活高效的二次能源和重要的工業(yè)原料，有著廣闊的發(fā)展前景，具有豐富的應(yīng)用前景。國際上，許多國家和地區(qū)已經(jīng)開始規(guī)劃氫能發(fā)展的路線。目前，9個G20國家和地區(qū)已經(jīng)發(fā)布了氫能發(fā)展戰(zhàn)略，7個國家和地區(qū)正在進(jìn)行初步研究。
雖然發(fā)展氫能已成為業(yè)內(nèi)共識，但由于我國煤炭資源豐富，石油資源貧乏，天然氣資源稟賦少，多年來在能源消費中占主導(dǎo)地位，氫能的大規(guī)模應(yīng)用仍面臨諸多困難。在不久前舉行的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上，專家認(rèn)為，高成本、高能耗、技術(shù)瓶頸和缺乏可持續(xù)發(fā)展模式是阻礙中國氫能發(fā)展的三大障礙。中國能源研究會副會長吳寅表示:“中國氫能發(fā)展仍處于初級階段，迫切需要關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新、政策支持、人才儲備和市場營銷?！薄案匾氖钦⑿袠I(yè)和全產(chǎn)業(yè)鏈共同努力，推動氫能產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展?！?/span>
中國氫從“灰色”到“藍(lán)色”再到“綠色”
氫可以從水和化石燃料等含氫物質(zhì)中廣泛產(chǎn)生。根據(jù)生產(chǎn)方法和碳排放的不同，行業(yè)生產(chǎn)的氫分為綠色氫、藍(lán)色氫和灰色氫。
數(shù)據(jù)顯示，綠色氫氣是由清潔和可再生能源(如風(fēng)能和核能)產(chǎn)生的，例如電解水產(chǎn)生氫，即所謂的零碳?xì)錃怏w。藍(lán)色氫氣是利用煤炭或天然氣等化石燃料和二氧化碳副產(chǎn)物捕獲、利用和儲存(CCUS)技術(shù)生產(chǎn)的。由燃燒化石燃料產(chǎn)生的灰色氫具有最高的碳足跡。
國際氫協(xié)會副主席、清華大學(xué)教授毛宗強(qiáng)表示:“灰色氫是2020年中國氫的主要來源，2030年后綠色氫應(yīng)該是主要來源?！?/span>
普遍認(rèn)為，我國氫能產(chǎn)業(yè)仍處于市場的早期階段，藍(lán)色氫以其生產(chǎn)成本低、技術(shù)成熟的優(yōu)勢，作為“過渡性清潔能源”，在現(xiàn)階段的碳減排中發(fā)揮著重要作用。未來主流制氫將逐步由灰色氫和藍(lán)色氫向綠色氫過渡。
在發(fā)展更綠色、低碳的氫工業(yè)中，降低成本是必須的。新疆準(zhǔn)東經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)管委會副主任周佑仁表示，在電解制氫、天然氣制氫、煤炭制氫三種主要制氫方式中，煤制氫技術(shù)路線成熟、高效，目前成本最低。
劉斯明,新能源發(fā)展研究中心主任,中國石油和化學(xué)工業(yè)學(xué)院計劃,說:“降低氫能源的成本是關(guān)鍵的發(fā)展行業(yè),和成本下降的趨勢和速度將決定行業(yè)發(fā)展的速度?！?/span>
我國氫能產(chǎn)業(yè)迫切需要模式創(chuàng)新。為了從灰色氫氣向更清潔、低碳的藍(lán)色氫氣和綠色氫氣轉(zhuǎn)變，降低制氫技術(shù)成本、行業(yè)上游可再生能源成本、能源儲存和運輸成本非常重要。
在中國，京津冀、長三角、珠三角等地區(qū)的氫氣產(chǎn)業(yè)率先發(fā)展。為了節(jié)約成本，應(yīng)避免氫的長途陸路運輸。劉死命相信在不久的將來,國內(nèi)氫市場將由“工業(yè)副產(chǎn)品氫+短途運輸”方式,和海外氫的利用率將會主導(dǎo)模式的“優(yōu)質(zhì)資源藍(lán)色氫+長途化學(xué)載體運輸”。
在政策支持下，氫能產(chǎn)業(yè)正逐步進(jìn)入“規(guī)?！档统杀尽獢U(kuò)大市場”的量價周期，技術(shù)的不斷進(jìn)步也將反饋解決各環(huán)節(jié)核心技術(shù)的成本約束。主席朱共山GCL,預(yù)測,到2025年,光伏以關(guān)稅在60%的中國將成為約0.13元/千瓦時,風(fēng)力發(fā)電的成本將會控制在0.15元左右每千瓦小時,和可再生能源制氫的成本很快就會降至1元每立方米。
氫能領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)需要突破
“我國氫能產(chǎn)業(yè)化仍處于起步階段，技術(shù)瓶頸仍是制約氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心制約因素?！敝袊娏ζ髽I(yè)聯(lián)合會常務(wù)副會長安宏光說。
協(xié)鑫董事長朱公山在接受《科技日報》采訪時表示，發(fā)展低碳清潔綠色氫還面臨著電解電池和膜兩大關(guān)鍵技術(shù)的突破。他希望能做電解槽和膜技術(shù)公司加快技術(shù)研發(fā)的步伐。
將波動性和間歇性的風(fēng)能和太陽能轉(zhuǎn)化為氫能，有利于能源的儲存和傳輸，具有零排放、零污染和可持續(xù)的優(yōu)勢。但儲能技術(shù)尚未開發(fā)。朱紅山表示，目前綠色氫的成本集中在儲能端，如果通過技術(shù)突破降低儲能成本，將會解決綠色氫發(fā)展中的一大難題。上海蘭澤能源科技有限公司董事長孫玉涵也認(rèn)為，在氫的儲存、運輸和應(yīng)用方面的深入研究和成果較少。制氫需要穩(wěn)定的儲能，膜電機(jī)、膜材料等技術(shù)有很大的創(chuàng)新空間。
不僅儲存需要技術(shù)突破，氫能的生產(chǎn)、運輸和應(yīng)用也需要技術(shù)突破。西南化工研究設(shè)計院總經(jīng)理、黨委書記陳建表示，例如，氨制氫尚未實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化，未來還需要解決與大型高溫催化劑相關(guān)的技術(shù)問題。
更緊迫的是，中國缺乏氫能相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。提交認(rèn)證測試(中國)有限公司北亞副總裁王偉杰說:“關(guān)于氫的制備、儲存和使用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)還沒有出臺，需要企業(yè)在生產(chǎn)、運輸、儲存過程中發(fā)現(xiàn)問題，通過討論、合作，最終形成一套完整的法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?！?/span>
可持續(xù)發(fā)展是氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向
氫能在我國實現(xiàn)碳峰值和碳中和具有重要的戰(zhàn)略價值。根據(jù)白皮書對中國氫能源和燃料電池行業(yè)發(fā)布的2020年中國氫能源聯(lián)盟,氫能源將占中國終端能源消費的20%到2060年碳中性的場景,并從可再生能源制氫將達(dá)到約1億噸。
如何確保氫能產(chǎn)業(yè)鏈持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展?毛宗強(qiáng)院士、中國工程院原副院長杜向萬院士都強(qiáng)調(diào)了“氫能倫理”的概念。作為“能源倫理學(xué)”的一部分，“氫能倫理學(xué)”的核心是可持續(xù)發(fā)展。向可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)邁進(jìn)是發(fā)展氫能工業(yè)的初衷?！拔覀兛梢杂煤芏喾绞缴a(chǎn)氫，但為了可持續(xù)發(fā)展，氫工業(yè)的方向應(yīng)該是綠色氫，”杜說。
毛了四條建議未來氫能源開發(fā)政策。第一，確定2050年氫能長期發(fā)展目標(biāo)和戰(zhàn)略;二是深化氫能源管理體制機(jī)制改革;第三，氫工業(yè)發(fā)展政策應(yīng)保持可持續(xù)性和連續(xù)性。第四，堅持協(xié)同治理、合作共贏，推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
專家們表示，在可持續(xù)發(fā)展的道路上，氫產(chǎn)業(yè)有很多可以借鑒的經(jīng)驗和模式。歐洲提出，能源體系將以太陽能、風(fēng)能等可再生能源為主，化石燃料將被可再生能源的綠色氫和綠色電力所取代。日本利用可再生能源生產(chǎn)氫氣的技術(shù)被認(rèn)為是有前途的。在美國，能源部能源效率和可再生能源辦公室成立了燃料電池技術(shù)辦公室，負(fù)責(zé)管理全國范圍內(nèi)的氫能源。中國還開發(fā)了張家口模式，利用張家口的風(fēng)能和太陽能資源，以低成本生產(chǎn)氫氣，開發(fā)氫燃料電池汽車。
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