作為清潔無碳的二次能源,氫能在實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)過程中發(fā)揮重要作用。全球氫能產(chǎn)業(yè)目前尚處于產(chǎn)業(yè)化起始階段,我國制氫量占全球1/3,與美國、歐洲主要國家和日本形成多級競爭格局。我國“綠氫”前景廣闊,有望實(shí)現(xiàn)快速趕超,在全球氫能產(chǎn)業(yè)競爭中搶占先機(jī)。
近幾年,美洲、歐洲、亞洲、大洋洲的主要經(jīng)濟(jì)體競相出臺氫能戰(zhàn)略,特別是新冠肺炎疫情下,紛紛將氫能作為推動經(jīng)濟(jì)綠色復(fù)蘇、應(yīng)對氣候變化的重要抓手。中國雙碳目標(biāo)的提出,以及2020年財(cái)政部等五部委關(guān)于燃料電池汽車示范應(yīng)用政策的出臺,進(jìn)一步激發(fā)了國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展積極性。2020年底,我國氫燃料電池汽車保有量超過7000輛,建成加氫站128座,成為全球最大的燃料電池商用車生產(chǎn)國。目前,我國已基本形成“制-儲-運(yùn)-加-用”的完整產(chǎn)業(yè)鏈,各地產(chǎn)業(yè)布局加速。長三角、珠三角、環(huán)渤海區(qū)域產(chǎn)業(yè)粗具規(guī)模,匯集多家氫能企業(yè)及研發(fā)機(jī)構(gòu),呈現(xiàn)集群化發(fā)展態(tài)勢。
國家層面對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展給予高度重視?!吨腥A人民共和國能源法(征求意見稿)》中,首次提出將氫能納入能源體系管理。《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計(jì)劃(2016-2030年)》等文件中,明確支持氫能及燃料電池關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)和示范應(yīng)用。2020年發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》,提出突破氫燃料電池汽車應(yīng)用支撐技術(shù)瓶頸。“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要提出的“前瞻謀劃未來產(chǎn)業(yè)”部分,氫能赫然在目。
氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚面臨“六個不”
氫源不綠。煤制氫比重過高制約產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。據(jù)測算,到2060年實(shí)現(xiàn)碳中和時,我國非化石能源消費(fèi)占比須從目前不足16%提升至80%以上,非化石能源發(fā)電量需從目前的34%提升至90%左右,這意味著未來必須大幅降低化石能源消費(fèi)。我國工業(yè)制氫產(chǎn)量每年大約3300萬噸,大多作為工業(yè)原料利用。目前基本上是化石能源制氫,其中煤制氫占比最高,約為62%,技術(shù)也最為成熟,而可再生能源電解水制氫在氫氣供應(yīng)中占比不足1%。由于碳捕捉與封存(CCS)技術(shù)尚不成熟且成本偏高,近期無法與大規(guī)模煤制氫形成有效匹配,難以滿足雙碳要求。
創(chuàng)新不強(qiáng)。一方面,核心技術(shù)和關(guān)鍵材料尚未自主可控,部分環(huán)節(jié)存在“卡脖子”風(fēng)險。燃料電池的催化劑、質(zhì)子交換膜及碳紙等關(guān)鍵材料大都依賴進(jìn)口;關(guān)鍵組件制備工藝亟須提升,氫氣循環(huán)泵等與國外存在較大差距。另一方面,缺乏統(tǒng)籌,不少企業(yè)扎堆搞燃料電池核心技術(shù)研發(fā),人才稀缺、資源分散、各自為戰(zhàn)、重復(fù)建設(shè)和低效競爭現(xiàn)象比較突出。
成本不菲。核心關(guān)鍵技術(shù)依賴進(jìn)口,導(dǎo)致全產(chǎn)業(yè)鏈成本高企,特別是氫氣制取和存儲成本高昂。光伏制氫綜合成本雖能控制在每立方米1.5元,但仍顯著高于煤制氫和天然氣制氫。3.5噸氫燃料電池物流車制造成本達(dá)80萬元,終端用氫成本達(dá)50元每千克,應(yīng)用推廣高度依賴政府補(bǔ)貼,商業(yè)化發(fā)展模式尚難建立。
場景不多。各地發(fā)展方向局限于燃料電池汽車,示范應(yīng)用主要集中在以公交車為主要應(yīng)用場景的交通領(lǐng)域,應(yīng)用場景單一,產(chǎn)業(yè)同質(zhì)化突出。實(shí)際上,對于燃料電池技術(shù)路線更具優(yōu)勢的中重型卡車的示范運(yùn)營尚未真正開展,而軌道交通、航空航天、分布式發(fā)電、熱電聯(lián)供等其他領(lǐng)域仍需全面挖掘氫能價值和潛力。
熱度不減。一些地方政府把氫能產(chǎn)業(yè)作為重要的新動能培育,紛紛開展全產(chǎn)業(yè)鏈布局,缺乏對本地發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢的客觀分析,呈現(xiàn)多點(diǎn)開花、無序競爭、發(fā)展過熱之勢。據(jù)《2020年氫應(yīng)用發(fā)展白皮書》,截至2020年8月,我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)數(shù)已達(dá)2196家,近5年氫能相關(guān)企業(yè)新增注冊量增長457%。截至2021年5月,地方已出臺氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、實(shí)施方案及指導(dǎo)意見近百份,氫能產(chǎn)業(yè)扶持政策近40份,已建成(或規(guī)劃)30余個氫能產(chǎn)業(yè)園區(qū),規(guī)劃的燃料電池、車、站數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出市場容量,需警惕產(chǎn)能過剩風(fēng)險。
工作人員在加氫站為氫能汽車提供保障蒲曉旭攝
政策不全。氫氣的能源屬性正在明確,氫能產(chǎn)業(yè)缺乏獨(dú)立、完善的支持政策和具有可操作性的實(shí)施細(xì)則。產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系不健全,氫能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于氫品質(zhì)、儲運(yùn)、加氫站和安全標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容較少,高精度氫氣品質(zhì)檢測和高靈敏度氫氣泄漏等重要測試裝備欠缺,權(quán)威檢測認(rèn)證機(jī)構(gòu)仍未出現(xiàn)。
深挖“氫潛力”,實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)國內(nèi)大循環(huán)
根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和基礎(chǔ),預(yù)計(jì)“十四五”時期,我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展將以健全產(chǎn)業(yè)鏈和突破核心關(guān)鍵技術(shù)為主線,產(chǎn)業(yè)政策應(yīng)服務(wù)主線,并圍繞雙碳目標(biāo),推動實(shí)現(xiàn)氫能與可再生能源融合發(fā)展。
一是完善政策體系,引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)理性發(fā)展。強(qiáng)化規(guī)劃引導(dǎo)作用,推動地方結(jié)合自身基礎(chǔ)條件理性布局氫能產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)健康有序和集聚發(fā)展。推動完善氫能制、儲、運(yùn)、加、用標(biāo)準(zhǔn)體系,推進(jìn)氫能產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測和認(rèn)證公共服務(wù)平臺建設(shè),推動氫能產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證體系建設(shè)。在安全前提下布局產(chǎn)業(yè)發(fā)展,建立健全氫能安全監(jiān)管制度和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,強(qiáng)化全產(chǎn)業(yè)鏈重大安全風(fēng)險全過程防控。
二是發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢,矯正分散研發(fā)弊病。全面提升基礎(chǔ)研究、前沿技術(shù)和原始創(chuàng)新能力,通過產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、創(chuàng)新平臺等形式,組織產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān),集中突破關(guān)鍵核心技術(shù)。加大對氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)研發(fā)的財(cái)政資金投入,優(yōu)先支持自主創(chuàng)新。組織科研力量攻克膜電極、雙極板、碳紙、儲氫設(shè)備裝備、超高壓壓縮機(jī)等關(guān)鍵材料和核心技術(shù),加快國產(chǎn)化進(jìn)程,有效降低終端用氫成本。
三是以“綠氫”(由可再生能源、核能制取)為導(dǎo)向,推動氫能源和新能源耦合發(fā)展。我國可再生能源裝機(jī)居全球第一,在“綠氫”供給上具有巨大潛力。隨著可再生能源大規(guī)模推廣,用電成本有望持續(xù)下降,從而進(jìn)一步降低制氫成本。氫能兼具清潔二次能源與高效儲能載體的雙重角色,是實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)??缂竟?jié)儲存、運(yùn)輸?shù)淖罴颜w解決方案。一方面因地制宜,鼓勵具備風(fēng)、光、水等清潔能源優(yōu)勢的地區(qū),優(yōu)先發(fā)展制氫產(chǎn)業(yè);另一方面,充分發(fā)揮氫在儲能方面的優(yōu)勢,彌補(bǔ)電力瞬時消費(fèi)、難以儲存的短板,帶動可再生能源規(guī)?;透咝Ю谩?/p>
四是鼓勵氫能源就近消納。由于氫氣大規(guī)模儲存、運(yùn)輸?shù)燃夹g(shù)瓶頸尚未得到突破,加上基礎(chǔ)設(shè)施限制,氫能發(fā)展目前應(yīng)以就近消納為主。應(yīng)加強(qiáng)統(tǒng)籌規(guī)劃、區(qū)域聯(lián)動,加大高載能企業(yè)向西部風(fēng)、光資源集聚區(qū)布局力度,減少氫能長距離運(yùn)輸,同時引導(dǎo)有實(shí)力的大型企業(yè)帶動實(shí)施氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
五是拓展形成多元應(yīng)用場景。隨著氫能在商用卡車、大巴車、無人機(jī)等領(lǐng)域持續(xù)滲透,并在鐵路、航運(yùn)、航空等重型應(yīng)用場景實(shí)現(xiàn)新突破,氫能將助力社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活消費(fèi)的綠色轉(zhuǎn)型。在全球控制碳排放的背景下,氫能將被用于工業(yè)領(lǐng)域脫碳?!熬G氫”為傳統(tǒng)化工、煉鋼產(chǎn)業(yè)綠色化、高端化發(fā)展提供了新思路。一個是代替“灰氫”(由化石燃料制取)作為原料應(yīng)用在煤化工領(lǐng)域,降低甲醇、二甲醚等化工產(chǎn)品生產(chǎn)中的二氧化碳排放和煤炭消耗量,實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔高效利用;另一個是與高端煤基新材料產(chǎn)業(yè)鏈有效融合,生產(chǎn)甲醇和烯烴等高端材料,實(shí)現(xiàn)可再生能源向高端化工新材料的轉(zhuǎn)化。
六是完善產(chǎn)業(yè)鏈,參與全球氫能競爭。我國國內(nèi)市場潛力巨大,自主創(chuàng)新能力不斷提升,特別是風(fēng)能、太陽能等可再生能源成本不斷降低,使得“綠氫”前景廣闊。在當(dāng)前脫鉤風(fēng)險、斷供風(fēng)險存在的情況下,應(yīng)更加注重健全國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈,努力實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)國內(nèi)大循環(huán)。更重要的是,要處理好國際合作和自主創(chuàng)新的關(guān)系,協(xié)調(diào)好自主創(chuàng)新進(jìn)度與終端市場推廣節(jié)奏,為自主技術(shù)創(chuàng)新迭代和應(yīng)用推廣留出空間。
注:本文作者為中國國際經(jīng)濟(jì)交流中心信息部副部長景春梅。