雙碳目標(biāo)約束下,氫能有望成為減少碳排放和保障能源安全的低碳轉(zhuǎn)型綜合性解決方案。從國際看,全球各國都在積極推動氫能發(fā)展。例如,德國力圖讓氫能成為國家深度脫碳的有力工具;日本積極構(gòu)建氫能社會,推動氫能成為被廣泛使用的二次能源;沙特與阿聯(lián)酋等油氣出口大國為了實現(xiàn)經(jīng)濟增長與化石能源脫鉤的目標(biāo),將氫能作為新的經(jīng)濟增長點。
目前,中國氫能產(chǎn)業(yè)政策尚不健全,難以支持全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨諸多問題,如產(chǎn)業(yè)鏈缺乏經(jīng)濟可行性、關(guān)鍵技術(shù)水平不高、終端應(yīng)用場景單一等。近期,《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》發(fā)布,對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)作出部署,明確氫能是未來清潔能源體系的重要組成部分,確立氫能對碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要支撐作用。
基于國外的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式與中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,以下幾個方面需要重點考慮。
發(fā)展風(fēng)電光伏制取綠氫,是氫能產(chǎn)業(yè)的存在基礎(chǔ)和重點發(fā)展方向。中國推動碳中和進(jìn)程的實質(zhì)就是用可再生能源替代化石能源,從而建立以新能源為主的新型能源系統(tǒng)的過程。可以預(yù)見的是,中國風(fēng)電光伏規(guī)模將占據(jù)世界首位,未來裝機容量會大幅度擴張,制取綠氫的發(fā)展?jié)摿薮?。同時,中國風(fēng)電光伏的資源稟賦存在著明顯的區(qū)域差異,資源豐富的地區(qū)主要是三北(西北、東北與華北)。盡管高耗能產(chǎn)業(yè)有向三北地區(qū)轉(zhuǎn)移的趨勢,但三北地區(qū)不具備消納大規(guī)模風(fēng)電光伏的市場能力。據(jù)估計,三北地區(qū)擁有中國80%的風(fēng)電資源,目前部分大型風(fēng)電基地已出現(xiàn)不同程度的“棄風(fēng)”現(xiàn)象。
隨著碳中和進(jìn)程的推進(jìn),三北地區(qū)將掀起建設(shè)大風(fēng)電光伏基地的高潮。目前,風(fēng)電光伏占比仍然較小,尚不能滿足能源電力需求增量,因此加快風(fēng)電光伏的發(fā)展速度迫在眉睫。然而,電網(wǎng)建設(shè)速度可能跟不上新一輪大基地風(fēng)電光伏電源建設(shè)速度,大規(guī)模“棄風(fēng)”“棄光”現(xiàn)象仍有可能發(fā)生。這就要求綠氫的發(fā)展速度要緊跟風(fēng)電光伏基地建設(shè),通過大規(guī)模制氫將多余的風(fēng)電光伏儲存運輸,以解決“棄風(fēng)”“棄光”問題,同時實現(xiàn)氫能跨時空的靈活使用。
目前,綠氫的規(guī)模較小且成本較高,尚不具備終端使用的經(jīng)濟性。未來,隨著風(fēng)電光伏的規(guī)模化發(fā)展,綠氫的度電成本將大幅度下降。與此同時,隨著未來碳交易市場等一系列低碳發(fā)展政策的深入推進(jìn)與逐步完善,利用風(fēng)電光伏制取綠氫將擁有良好的發(fā)展前景。
除了特高壓,氫能將成為風(fēng)電光伏利用的一條重要通道。立足于氫能巨大的發(fā)展?jié)摿?,政府正積極引導(dǎo)氫能產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展,發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng),為氫能全產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)創(chuàng)造合適的環(huán)境。氫能產(chǎn)業(yè)鏈較長并且環(huán)節(jié)眾多,同時科技含量較高。無論是早期的技術(shù)研發(fā)費用還是后期的運營維護(hù)費用,氫能現(xiàn)有技術(shù)的經(jīng)濟性均不能滿足實用需求。因此,解決經(jīng)濟可行性將是氫能技術(shù)進(jìn)步和商業(yè)化進(jìn)程的最重要任務(wù)。
從中國風(fēng)電光伏產(chǎn)業(yè)和電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗來看,只有堅持全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式,才有可能真正大幅度降低成本,提升全球市場競爭力,這不僅需要政府政策支持,還需要社會資本的積極參與。對于民營企業(yè)來說,氫能是一個前景廣闊的賽道,但是其投資回報周期較長的特征不容忽視,即使有政府政策和資本市場的支持,民營企業(yè)大規(guī)模布局氫能還是比較困難。
但是,在碳中和目標(biāo)的催促下,大型能源國企有積極布局低碳轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實需要。更為重要的是,大型能源國企可以更長遠(yuǎn)地布局產(chǎn)業(yè),在技術(shù)研發(fā)、資源整合與管理運營方面均具有良好的基礎(chǔ)和豐富的經(jīng)驗,且融資能力強。例如,中石油與中石化在油氣管道鋪設(shè)、材料選擇、油氣儲運、加油站、加氣站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面的經(jīng)驗,均可借鑒到氫能產(chǎn)業(yè)的相關(guān)環(huán)節(jié),可以較早地實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng),降低產(chǎn)業(yè)整體成本。此外,中石油與中石化的加油站遍布全國,可以依托加油站與加氣站,快速在全國建成加氫站,既可以降低基礎(chǔ)設(shè)施投資成本,又可減少征地的行政審批難度。目前,國內(nèi)首個“氫電油氣合建站”已在大連建成并投入使用。
氫能全產(chǎn)業(yè)鏈和規(guī)?;l(fā)展需要積極探索氫能終端應(yīng)用場景,實質(zhì)性推動氫能終端應(yīng)用。展望未來,氫能在交通、工業(yè)與建筑等高碳排放部門將會有廣闊的應(yīng)用前景,有助于這些部門實現(xiàn)深度脫碳。例如,交通運輸?shù)臍淙剂虾蜌淠芙ㄖ┡?,工業(yè)各部門應(yīng)用場景則更為廣泛。目前氫能利用尚處于初級狀態(tài),產(chǎn)量小而且主要用作工業(yè)原料,例如石油煉制、合成甲醇等。因此,需要積極探索氫能作為低碳能源在不同領(lǐng)域的應(yīng)用前景,挖掘碳減排潛力,推動氫能成為被廣泛應(yīng)用的二次能源。
在氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的初期,政府和企業(yè)需要加大關(guān)鍵環(huán)節(jié)的研發(fā)投入,提高產(chǎn)業(yè)鏈整體的技術(shù)水平。氫能是技術(shù)含量較高的產(chǎn)業(yè),最終核心技術(shù)水平將決定產(chǎn)業(yè)鏈整體發(fā)展的質(zhì)量和成本競爭力。在氫能產(chǎn)業(yè)鏈的許多環(huán)節(jié)點,中國的技術(shù)與世界先進(jìn)水平仍存在差距。如果忽視關(guān)鍵環(huán)節(jié)核心技術(shù)的自主研發(fā)和人才培養(yǎng),未來可能會導(dǎo)致“卡脖子”問題。因此,政府需要引導(dǎo)企業(yè)與科研院所“產(chǎn)學(xué)研”合作,增加研發(fā)投入財政支持,推進(jìn)核心技術(shù)的科研攻關(guān)和成果轉(zhuǎn)化,趕超世界先進(jìn)技術(shù)水平。
(作者系嘉庚創(chuàng)新實驗室研究員,廈門大學(xué)中國能源政策研究院院長)
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2022-01-06 11:06:53