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系統規(guī)劃氫能產業(yè),筑牢能源轉型基石

發(fā)布時間:2022-02-09 10:19:00來源: 科技日報

  作者:王超(中國科學技術發(fā)展戰(zhàn)略研究院)

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  全球能源系統正加速進行低碳化轉型,氫能作為清潔能源受到高度關注。歐盟、美國、德國、日本和韓國等紛紛發(fā)布了本國(地區(qū))氫能產業(yè)中長期發(fā)展戰(zhàn)略。在應對全球氣候變化的背景下,對世界主要國家(地區(qū))氫能戰(zhàn)略展開分析,可為我國氫能戰(zhàn)略的制定及實施提供借鑒。

  將氫能產業(yè)作為能源轉型重要基石

  多個國家(地區(qū))將氫能產業(yè)定位為能源轉型的重要基石。氫能具有獨特的行業(yè)耦合屬性。一是作為一種應用廣泛的能源形式,其可為交通、工業(yè)直接提供能源動力。二是作為能量儲存器,可實現與多類型能源(可再生能源、化石能源、核能)融合,根據供需關系實現靈活的能量儲存,解決能源供需的時空平衡問題。三是作為工業(yè)生產和工業(yè)脫碳的重要基礎原料,既可用于產品制備,亦可同工業(yè)生產捕集的CO2結合,轉化為化工產品。

  國際氫能委員會預測,2050年氫能將占全球能源消費總量的18%—24%,創(chuàng)造3000萬個工作崗位和2.5萬億美元產值,減少CO2排放60億噸。目前,歐盟、德國和韓國正積極推動氫能在重載運輸業(yè)中的應用,美國和日本正加大氫能在工業(yè)和能源系統方面的應用。

  在發(fā)展方向方面,各國氫能戰(zhàn)略目標存在差異,但其主線均為通過提高制氫產能,擴大市場需求。歐盟、德國和日本瞄準綠氫制備,美國關注多資源制氫,包括化石燃料、生物質/廢物資源、可再生資源和核能。

  在發(fā)展路徑方面,世界各國氫能戰(zhàn)略的實施路徑可概括為市場創(chuàng)造、技術示范和規(guī)模應用三個階段。市場創(chuàng)造階段以擴大制氫能力和氫能市場占比為目標,大力發(fā)展大型電解槽裝置研發(fā)和應用,同步推進風能和太陽能產業(yè)發(fā)展,為綠氫制備奠定技術和資源基礎。技術示范階段以實現可再生能源大規(guī)模制氫為目標,發(fā)揮綠氫在保障電力系統穩(wěn)定性中的重要作用。規(guī)模應用階段以實現綠氫大規(guī)模應用為目標,覆蓋航空、航運、工業(yè)、建筑等難脫碳、碳密集部門。

  在科技創(chuàng)新方面,各國布局氫能全產業(yè)鏈,涵蓋氫制備、氫儲運和氫利用。

  一是氫制備領域,可再生能源制氫已成為主流發(fā)展方向。歐盟明確其首要任務是擴大綠氫產能,將大型電解槽作為研發(fā)重點。此外,歐盟和德國高度關注海上風電同氫能產業(yè)融合,認為海上風電的跨越式發(fā)展將解決綠氫制備的能源需求和價格成本問題。

  二是氫儲運領域,日本聚焦于氫運輸船舶領域,計劃在全球范圍率先實現商用,并出口相關設備和關鍵技術。德國和韓國推進供電、供熱和天然氣基礎設施交叉融合,開展氫氣專輸管網建設和天然氣—氫氣混輸管網改造。此外,美國關注化學氫載體儲運方式技術研發(fā),該技術可實現低壓、常溫下的大規(guī)模氫氣運輸。

  三是氫利用未來將集中在運輸業(yè)、工業(yè)和能源系統三個領域。在運輸業(yè)領域,美國、歐盟和德國側重于重載運輸業(yè),積極推動氫燃料電池和氫能衍生合成燃料在航空、航海領域中的應用,日本和韓國注重氫燃料汽車市場推廣。在工業(yè)領域,使用綠氫來減少和取代煉油、制氨以及生產甲醇、鋼鐵和水泥所需的灰氫或煤炭使用量。在能源供給領域,以氫能為基礎的混合能源系統將成為未來重要的能源供給方式之一。美國提出了以氫能為基礎的三類混合能源系統,即電網—可再生能源混合系統、化石—能源混合系統和核混合系統,以期在中長期/季節(jié)性儲能、電網平穩(wěn)服務、建筑/工業(yè)用能及化工品制備等方面發(fā)揮獨特優(yōu)勢。

  在政策措施方面,各國強調政策、科技和管理多方面系統合作,注重制定統一的標準、規(guī)范,確保產品質量及技術的一致性和互通性,以支撐氫技術在多部門、多領域、多場景中的推廣應用。

  在國際合作方面,各國高度重視氫能產業(yè)鏈國際化布局,積極推進伙伴級能源共同體建設。歐盟加強與鄰國和非洲聯盟開展綠氫制備合作,以實現穩(wěn)定、持續(xù)的綠氫和可再生電力進口。隨著全球氫能產業(yè)快速發(fā)展,氫及其衍生品的國際貿易將成為具有重大戰(zhàn)略意義的地緣政治因素。

  多措并舉加速氫能產業(yè)發(fā)展

  我國對氫能發(fā)展持積極態(tài)度,“十四五”國家重點研發(fā)計劃啟動了“氫能技術”重點專項。但與世界氫能先發(fā)國家相比,我國仍需在以下四個方面完善政策。

  第一,加快國家層面氫能發(fā)展戰(zhàn)略制定。成立國家層面指導機構,明確氫能在我國能源體系中的定位,確定氫能產業(yè)發(fā)展目標、思路、重點及政策舉措。

  第二,系統部署氫能全產業(yè)鏈科技攻關和示范應用。我國氫能產業(yè)科技創(chuàng)新既要全局部署,關注全產業(yè)鏈關鍵技術,同時也要聚焦我國優(yōu)勢領域深度研發(fā),確保核心技術的國際引領地位。

  第三,注重研判氫能產業(yè)的金融貿易和地緣政治屬性。加強“氫能潛力分布圖”評價分析,識別國際氫氣供需潛力,明確國內外技術發(fā)展優(yōu)勢,為國內層面細化氫能產業(yè)鏈區(qū)域布局、國際層面開展關鍵技術聯合攻關和國際貿易合作提供支撐。通過擴大氫能國際市場份額、掌握核心關鍵技術、制定國際標準規(guī)則、構建亞洲氫能市場等舉措,推動我國氫能產業(yè)國際化發(fā)展。

  第四,系統推進以氫能為基礎的能源系統整合戰(zhàn)略。注重氫能產業(yè)同其他能源產業(yè)的耦合關系和聯動屬性。以氫能作為能源轉型催化劑,加速同可再生能源及核能等清潔能源協同發(fā)展,系統規(guī)劃氫能產業(yè)布局及能源系統整合戰(zhàn)略。

(責編: 李雨潼)

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