推动绿氢产业规模化发展 打造“十四五”能源供给新格局

氢燃料新能源车准备驶入北京2022年冬奥会和冬残奥会延庆停保中心场站。(资料图片) 新华社记者 任 超 摄

 

6月1日,《“十四五”可再生能源发展规划》(以下简称《规划》)正式发布,作为“十四五”期间可再生能源发展的纲领性文件,对构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系提出了多项措施和目标,其中在促进可再生能源储存消纳和高比例利用方面,明确要推动可再生能源规模化制氢利用,为氢能产业发展明确了方向。

氢能产业作为我国实现碳达峰碳中和的有力支撑,目前已取得一系列关键技术和产业突破。为完整准确全面贯彻新发展理念,做好碳达峰碳中和工作,统筹推进氢能产业发展,推进可再生能源制氢技术研发、示范和规模化应用,《规划》提出了一系列推动可再生能源与氢能产业协同发展的具体措施,具有多重意义。

发挥氢能灵活特性

完善可再生能源消纳系统

《规划》提出“促进存储消纳,高比例利用可再生能源”的任务,并从提升可再生能源存储能力、促进就地就近消纳、推动外送消纳、推动可再生能源规模化制氢利用等角度提出了可再生能源消纳的具体措施。其中,可再生能源制氢具有能源消纳与存储双重作用,既能解决可再生能源装机规模快速增加和电网消纳能力之间的矛盾,提高可再生能源利用效率,又能拓展源端储能方式,实现氢能与电力的耦合,提升电网的安全性。绿氢在实现储能的同时,还可直接作为能源应用于终端,制氢将成为可再生能源完全消纳的重要一环。

氢储能作为新型储能方式之一,是电氢能源体系中的重要环节,可以克服可再生能源电力存储难以大规模、长周期、跨季节的局限性,助力提高新型电力系统的新能源储存能力。以可再生能源制氢和储氢为储能环节,燃料电池发电或氢燃机发电为利用环节,“十四五”期间,可在电源侧、电网侧、用户侧因地制宜开展多种氢储能示范,有效平抑可再生能源的波动性并降低弃电率。

规模化制取绿氢

推动绿氢降本

为保障可再生能源高比例消纳,《规划》提出,开展规模化可再生能源制氢示范,在可再生能源发电成本低、氢能储输用产业发展条件较好的地区,推进可再生能源发电制氢产业化发展,打造规模化的绿氢生产基地。

目前,可再生能源规模化制氢已在多地具备实施基础,制氢项目多匹配到下游应用,绿氢消纳规划相对完善。随着各地已公布项目等建成投产,“十四五”时期,“三北”和西部等地区将形成规模化可再生能源制氢集聚发展。

现阶段,氢能应用成本整体较高,尤其是可再生能源制取的绿氢,成本下降尚需时间,而通过可再生能源配套规模化制氢,并且优先以弃电制氢,能够降低绿氢的综合成本,有利于下游产业链的稳定发展。“十四五”期间,随着碳交易体系的建立和欧盟碳边境税的实施,可再生能源应用将凸显其低碳属性的优势,绿电、绿氢向下游产业的传导作用将会显现绿色低碳的附加值,从而加快碳达峰碳中和目标的实现。

完善绿氢产业链

推动绿氢规模化应用

当前,我国可再生能源制氢已具备规模化发展基础。一是可再生能源装机规模不断扩大,为规模化制氢提供了发展空间;二是大型电解水制氢设备国产化水平逐步提升,在碱性电解水制氢方面,我国已经具备完全自主能力,在质子交换膜电解水制氢领域也开展了大型设备研发;三是氢能存在规模化应用的替代需求,在化工、冶金、交通等氢应用重点领域可实现绿氢替代。

其中,电解水制氢设备是实现可再生能源发电转换成氢气的关键设备。近几年,大功率、高效能的碱性电解设备制造不断取得突破,单台设备已拥有每小时几十标立方米到几千标立方米的制氢能力,能够适应不同制氢需求;质子交换膜电解水设备也取得一定技术突破,单台设备已具备每小时200多标立方米的制氢能力。同时,能源类企业逐步向电解水领域布局,可再生能源与电解水制氢联系日益紧密。

规模化的绿氢生产能够促进大型电解水设备、氢气储存和输配方面基础设施的完善,有助于从基础设施到应用设备全面提升技术水平。尤其是下游规模化的应用,需要稳定的氢源供给,可再生能源制氢产能的提升,将有效支撑绿氢完整产业链的构建和绿氢的多样化、规模化应用。

建设能源新通道

促进东西部协作发展

随着2021年“氢进万家”和“燃料电池汽车示范城市群”项目落地,山东、京津冀、长三角和珠三角等区域氢能发展得到了政策大力支持,产业呈集聚发展。其中,氢能应用端首先迎来发展高潮,而当前氢的供给多以蓝氢和灰氢为主,绿氢尚未得到广泛应用,从脱碳的需求来看,未来,绿氢将迎来更大的市场。

由于以绿氢为应用主体的供需市场目前呈现出地理分离的状态,打造规模化的绿氢生产基地,能够在提高“三北”和西部等地区丰富的可再生能源利用效率的同时,还可以通过点对点的输送,保障东部和南部地区绿氢应用的需求。

我国可再生能源资源丰富的区域具有人口规模小、经济实力弱、产业基础相对薄弱的特点,通过建立绿氢基地,能够带动当地液氢生产、输氢管道建设等产业布局,从而增加就业,拉动区域经济增长,让可再生能源实实在在地成为促进欠发达地区发展的资源。

“十四五”期间,在国家和各地政策的支持下,氢能作为促进可再生能源消纳利用和实现工业、交通、建筑等领域脱碳的重要解决方案,将在实现碳达峰碳中和目标以及东西部协作的愿景中发挥重要作用。