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打造无碳绿氢产业 破解碳排放约束

日期:2021-02-09    来源:新华网

国际节能环保网

2021
02/09
12:24
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关键词: 碳排放 清洁能源 可再生能源

面对日趋严重的能源安全和气候变化问题以及生态环境的挑战,大力发展清洁能源已经成为世界各国推动能源革命、加快能源转型、实现绿色发展的普遍共识和一致行动。随着我国提出力争二氧化碳排放2030年前达峰,力争2060年前实现碳中和,能源领域将迎来根本性调整,现代煤化工加快绿色转型已成当务之急。

而大力发展氢能产业,对保障国家能源安全、改善大气环境质量、推进能源产业转型十分重要。专家建议,氢能具备成为主流能源的基础条件,符合我国清洁低碳、安全、高效的能源政策和战略方向,应高度重视“氢源”发展,特别是打造以无碳绿氢为主、多种制氢方式并存、上下游紧密衔接的氢能产业链,支持部分有条件的地区先行先试。

发展氢能时不我待

在近日召开的宁夏宁东氢能产业与能源转型发展论坛上,与会专家认为,发展新能源有效应对全球能源危机和环境污染是第四次工业革命的核心任务,其中氢能将扮演重要角色。特别是后疫情期间,世界各国纷纷开始重视氢能发展,全球氢能产业布局拉开序幕。

中科院院士、中国石油大学教授徐春明说,尽管属于二次能源,但氢能在很多应用领域、应用场合都有所体现,因具有低碳、安全、高效和清洁等特性,是未来构建清洁社会的重要能源。

国际能源署2020年6月发布的《全球氢能进展报告》指出,全球电解制氢项目数量和装机容量大增,从2010年不足1兆瓦增至2019年的超过25兆瓦,未来氢气会作为与天然气同等地位的能源物质参与国际贸易,并可能取代天然气。

此外,欧盟2020年7月发布欧盟氢能战略,计划到2030年生产1000万吨氢气,欧盟或将在未来10年向氢能产业投资4.56万亿元人民币,保证欧盟国家在2050年实现碳中和。法国、德国两方也宣布,要合建大型电解水的制氢工程。日本在福岛也已建设新能源研究基地,通过光伏发电电解水制氢。

预计到2050年,氢能在我国能源体系中占比约10%,氢气需求量将达6000万吨,年产值超过10万亿元。当前,我国正在积极推动传统能源向低碳清洁能源转型,氢能产业化正在起步。

不过,目前我国氢气制备工业产能严重不足,2050年氢能缺口或将达2500万吨。中国工业经济联合会会长李毅中说:“部分省份、企业和机构行动起来了,制订了相关方案,提出氢能的发展愿景,但存在盲目性、碎片化的问题,尤其是对‘氢源’研究不够,难以形成整体概念。”

无碳绿氢是主攻方向

化石能源制氢和电解水制氢是两个成熟的制备工艺,目前我国更多依赖化石能源制氢,但其弊端是会伴生大量二氧化碳。仅从物料平衡计算,生产1公斤氢,若是煤制氢,会伴生11公斤二氧化碳;若是油制氢,也会伴生7公斤二氧化碳。

“由化石能源制取的氢气称为灰氢,灰氢不可取,通过碳捕获与封存技术后,可使灰氢变为蓝氢,但蓝氢也只可作为过渡。长远来看,最终还是要聚焦到可再生能源通过电解水制取无碳绿氢。”李毅中说。

徐春明分析认为,若2050年实现1亿吨氢气的终端应用,通过化石能源制氢需要消耗煤炭、天然气等化石能源超过5亿吨标准煤,排放二氧化碳12亿至18亿吨,这样一来,氢能产业反而成为一个庞大的耗能和碳排放领域。从能源革命和碳排放要求来看,电解水制氢是更好的选择。

多位专家认为,电解水制氢具有三方面核心优势:一是绿色环保,因其主要杂质是水和氧气;二是生产灵活,可实现大规模分布式利用;三是产品纯度高,氢气纯度可达99%-99.9%。因此,光伏、风电等可再生能源制氢是主攻方向。

而且我国“多氢”的能源禀赋,也可支撑绿氢发展。“氢是二次能源,可再生能源发电可驱动电解水制氢。”国际氢能协会副主席、清华大学核能与新能源技术研究院教授毛宗强说,如今我国新能源装机容量居世界第一,关键技术基本实现国产化,但存在区域产能过剩、弃光弃风弃水现象严重等问题,绿氢可成为可再生能源新的输出路径。

另外,可再生能源平价上网为电网电力低成本制氢提供了新的选择。

目前,宁夏宝丰集团正在建设包括10万千瓦太阳能发电装置、每小时1万标方电解水制氢装置的太阳能电解水制氢储能与应用示范基地。宁夏宁东能源化工基地也正在加快布局光伏发电、电解水制氢、煤化工补氢、加储氢设施、产业和重卡应用等全产业链氢能项目,通过可再生能源制备绿氢耦合煤化工,部分替代煤制灰氢,破解能源资源和环境约束瓶颈。

鼓励部分地区先行先试

据预测,到2050年,我国可再生能源电解水制氢将占制氢总量的70%,现有化石燃料制氢将从2020年的67%降至20%。但氢能是一个战略性新兴产业,在制储运等关键环节上还有一些瓶颈亟待突破。

毛宗强等专家认为,西北地区太阳能、风能资源丰沛,是生产绿氢、使用绿氢的便利之地。国家有关部门可根据氢气应用场景、市场需求等,提出氢能发展的指导意见及相应标准,鼓励有绿氢发展基础的地区先行先试,然后在全国推广。

李毅中等专家认为,很多省市区已经出台发展氢能的方案,现在要抓紧对“氢源”的研究,建议国家有关部门要对工艺路线等提出指导性意见以及制定相应标准,尽快抓好试点、示范工作。

宁夏宁东能源化工基地党工委常务副书记、管委会副主任陶少华认为,国家有关部门可支持宁东基地率先开展可再生能源制氢耦合煤化工产业试点示范。建议国家重视能源“金三角”可再生能源制氢耦合煤化工产业发展,把宁东基地作为试点示范区先行先试,降低氢能全产业链成本,为黄河流域生态保护、能源省区绿色转型创造可复制推广的经验。

还有一些专家建议,国家应设立氢能重大科研攻关项目,支持开展关键领域技术攻关,建立政产学研用紧密结合的自主创新体系,优化氢能产业技术发展和成果转化应用路径。

另外,国家应重视建设完善氢能产业基础配套设施,统筹氢气储运网络体系建设,根据产业布局和产用氢企业实际,引导各地以点带面、超前布局建设一批制氢和交换站及输氢管网,示范推广油、气、氢、电综合能源补给站,形成互联互通、内外循环的氢能输送体系,为氢能产业发展奠定良好基础。

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