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氢能与新能源产业要肩负起碳达峰碳中和的历史使命

时间:2021-04-21

2021年将是中国氢能产业“理想变成现实”之年,中国产业发展促进会氢能分会将配合有关部委,在适当地区推动可再生能源制氢示范、“氢能进万家”示范社区等项目,开展“中国氢能展望2030”项目研究,同时加快氢能标准体系建设,围绕行业发展重点难点,积极扎实地推进工作开展,致力于我国氢能事业的发展和进步。

 

由二氧化碳等温室气体排放引起的全球气候变化已经成为本世纪人类面临的最大挑战之一。在《巴黎协议》的框架下,到本世纪中叶实现碳中和是全球应对气候变化的最根本的举措。

 

在3月15日中央财经委员会第九次会议上,习总书记强调,实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局,拿出抓铁有痕的劲头,如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。

 

中国的这一承诺是全球应对气候变化进程中的一项有里程碑意义的事件,也开启了中国以碳中和目标驱动整个能源系统、经济系统和科技创新系统全面向绿色转型的新时代。作为以煤炭、石油为主要燃料的世界第一碳排放大国,我国要在10年内实现碳排放达峰、40年内实现碳中和是十分艰巨的,过程中会有许多困难和挑战,但同时会带来科技创新、能源和经济转型的重大机遇。而在众多产业中,氢能在存储、消纳新能源,实现碳中和的过程中将起到重要作用,这一目标将新能源和氢能紧密地联系到了一起。

 

在3月16日召开的“第六届中国能源发展与创新论坛”上,展开了一场以“‘碳中和’目标与电氢体系展望”为主题的深层次探讨,来自国家发改委、国家能源局和吉林、河北、河南等地方政府代表,以及来自国电投、中国石化、三峡新能源、水利总院、清华大学等机构的行业专家、学者和企业代表纷纷为氢能发声助力,一致认为新能源发电与氢能相结合能够打破电网平衡对新能源发电承载能力的局限,可基本满足社会各行业不同形式的能源需求,对于促进我国能源体系的清洁转型,大气环境治理、能源保障安全、南北地区经济平衡发展,以及推动能源科技创新,提升国际竞争力都具有重大意义。

 

发展绿氢是推动能源体系绿色低碳转型的路径之一

 

氢能作为清洁、高效、安全、可持续的二次能源,可为化工、冶炼、动力燃料、储能、建筑等传统工业提供深度脱碳。以太阳能光伏、风电、水电等各种可再生能源发电制取的绿氢是可能取代传统化石能源的终极能源:绿氢的制备从源头上杜绝了碳排放,且在终端应用中,绿氢对汽油、传统工业原料、热源等的替代能够实现应用端的零排放。

 

未来,传统的化石能源制氢随着碳税、碳排放提高,成本将逐渐增加,而可再生能源和绿氢的成本随着技术进一步的发展和产业的逐步完善,成本将进一步下降。未来绿氢供给将逐渐成为主流,预计到2030年,绿氢成本将比化石能源制氢更有竞争力,届时绿氢供应占氢能总比重将提升至15%左右。

 

中国氢能需求展望

 

根据氢促会初步研判,在燃料电池汽车示范城市政策的推动下,预期到“十四五”末,氢能产业链各环节的关键技术、材料、部件的研发、制造将基本实现自主可控,生产经营成本大幅度下降。同时,随着新能源技术的发展,绿氢成本也将大幅下降,加上碳排放约束政策(如碳税征收)的出台实施,绿氢竞争力将大幅提升,国内基础设施建设、法规政策也将进一步健全,氢能产业具备规模化发展条件。预计到2030年,我国氢能供应总量在国内能源供应体系中占比将达到5.5%左右,将产生至少1.8亿吨/年的碳减排效应,极大地助力碳达峰目标的实现,推动我国能源体系的高质量发展。

 

氢能产业的进步,是实现新能源快速发展的最好支撑

 

当前,我国新能源产业发展迅速,但可再生能源分布并不均匀,人口密集城市的能源需求大,风光等可再生资源稀缺,而资源丰富的“三北”地区资源丰富,但是受制于人口稀少,无法消纳,如何将能源从西北地区转移到东南地区,是几十年来国内能源行业持续攻关的难题。且由于可再生能源的波动性,风电和光伏的大规模发展需要大容量储能技术和氢能技术与之相匹配,通过新能源发电离网制氢,不仅可解决新能源固有的不稳定性问题,还可通过氢储运,实现规模化储能、跨地域能源运输。同时,绿氢的快速功率调制特性可增加电网安全稳定性,氢的储能特性更能起到“削峰平谷”作用,打破了可再生能源的发展瓶颈。未来电能和氢能将共同作为绿色能源的终端形态,电氢能源体系将成为构建现代能源体系的途径之一。

 

新能源产业的发展,将推动氢能产业技术创新

 

从目前国内风电光伏的建设节奏来看,2021-2030年,我国将迎来风电与光伏大规模建设高峰,每年新增风电和光伏装机容量将超过12000万千瓦,同时随着装机规模扩大,风电光伏发电成本还将继续下降。光伏和风电的全产业链创新和降低成本是未来实现可再生能源发电高速增长的最重要驱动力,随着更大规模的低成本的可再生能源发电供给,可再生能源制氢也将变得更加经济可行,使很多很难电气化的工业领域实现碳中和成为可能。

 

2020-2050多种制氢技术的成本对比

 

制氢方面,在电解槽等核心零部件逐步实现自主化和规模化的推进下,预计到2030年,制氢电解槽安装成本将下降至2000元/千瓦时以下,PEM电解槽下降至1万元/千瓦时以下,同时生产每公斤氢气耗电量将降至50千瓦时以下。随着新能源发电成本的下降,氢能产业技术的发展和应用规模的不断扩大,可再生能源制取绿氢的综合成本下降幅度和速度将远超预期,预计到2030年,将逐步降至15元/kg左右,经济性不断凸显。

 

氢能产业的发展,将有效推动重点能源领域突破和创新发展

 

发展氢能将加快以清洁能源为主的多元能源供给系统向其他行业渗透,推动以煤炭、油气、电力、集中式资源供给,向集中式与“分散式”并重发展;催生氢能社区、氢能电站、能源互联网等新产品、新业态;发展氢能还可以带动能源科技创新,对我国高端装备制造、汽车、铁路、船舶、航空航天、无人机等产业的创新发展,都具有重大战略意义。

 

例如钢铁行业,占全国碳排放的比重约16%,未来钢铁行业可利用氢能代替煤炭作为高炉炼钢的还原剂,并且将生供能过程电气化;氢能应用在重卡、长距离航空和船运领域,氢燃料电池具备零排放、续航里程长、加氢时间短等优点,可助力交通、海运和航空领域的低碳技术创新。

 

新能源和氢能两大产业的兴起,为实现国家从以化石能源为主导,向以可再生能源为主导转型的目标,为解决碳减排创造了两大先决条件:上游有了以光电、风电为主的充足的可再生能源,下游有了可以大幅度消纳可再生能源的氢能产业。可再生能源和氢能将成为支撑我国国民经济发展的两大新兴支柱产业,两个产业携手发展已经成为国家发展的需要,成为历史的必然。

 

氢能“理想变成现实”之年已到来

 

近年来,我国氢能产业呈现爆发式发展,关键技术不断突破,装备国产化进程持续加快,但氢能产业总体尚处于试点示范、市场推广阶段。未来的三到五年将是我国氢能规模化、自主化发展的关键时期,产业应加大自主创新力度,围绕氢能全产业链产学研联合攻关,探索并推动氢能从制取、储运到应用全产业链技术提升和突破,尽快赶超国际先进水平。

 

在业内看来,2021年将是中国氢能产业“理想变成现实”之年:国内首批燃料电池汽车示范城市群名单即将出炉,势必将推动国内氢能产业链协同发展;随着产业和资本市场产生双重发酵,国内外氢能产业投资正加速聚集;地方政府和央企在氢能产业的布局也不断加快落地。

 

今年,中国产业发展促进会氢能分会将配合有关部委,在适当地区推动可再生能源制氢示范、“氢能进万家”示范社区等项目,开展“中国氢能展望2030”项目研究,同时加快氢能标准体系建设,围绕行业发展重点难点,积极扎实地推进工作开展,致力于我国氢能事业的发展和进步。

 

来源:中国产业发展促进会氢能分会