係統規劃氫能產業,築牢能源轉型基石
作者:王超(中國科學技術發展戰略研究院)
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全球能源係統正加速進行低碳化轉型,氫能作為(wei) 清潔能源受到高度關(guan) 注。歐盟、美國、德國、日本和韓國等紛紛發布了本國(地區)氫能產(chan) 業(ye) 中長期發展戰略。在應對全球氣候變化的背景下,對世界主要國家(地區)氫能戰略展開分析,可為(wei) 我國氫能戰略的製定及實施提供借鑒。
將氫能產(chan) 業(ye) 作為(wei) 能源轉型重要基石
多個(ge) 國家(地區)將氫能產(chan) 業(ye) 定位為(wei) 能源轉型的重要基石。氫能具有獨特的行業(ye) 耦合屬性。一是作為(wei) 一種應用廣泛的能源形式,其可為(wei) 交通、工業(ye) 直接提供能源動力。二是作為(wei) 能量儲(chu) 存器,可實現與(yu) 多類型能源(可再生能源、化石能源、核能)融合,根據供需關(guan) 係實現靈活的能量儲(chu) 存,解決(jue) 能源供需的時空平衡問題。三是作為(wei) 工業(ye) 生產(chan) 和工業(ye) 脫碳的重要基礎原料,既可用於(yu) 產(chan) 品製備,亦可同工業(ye) 生產(chan) 捕集的CO2結合,轉化為(wei) 化工產(chan) 品。
國際氫能委員會(hui) 預測,2050年氫能將占全球能源消費總量的18%—24%,創造3000萬(wan) 個(ge) 工作崗位和2.5萬(wan) 億(yi) 美元產(chan) 值,減少CO2排放60億(yi) 噸。目前,歐盟、德國和韓國正積極推動氫能在重載運輸業(ye) 中的應用,美國和日本正加大氫能在工業(ye) 和能源係統方麵的應用。
在發展方向方麵,各國氫能戰略目標存在差異,但其主線均為(wei) 通過提高製氫產(chan) 能,擴大市場需求。歐盟、德國和日本瞄準綠氫製備,美國關(guan) 注多資源製氫,包括化石燃料、生物質/廢物資源、可再生資源和核能。
在發展路徑方麵,世界各國氫能戰略的實施路徑可概括為(wei) 市場創造、技術示範和規模應用三個(ge) 階段。市場創造階段以擴大製氫能力和氫能市場占比為(wei) 目標,大力發展大型電解槽裝置研發和應用,同步推進風能和太陽能產(chan) 業(ye) 發展,為(wei) 綠氫製備奠定技術和資源基礎。技術示範階段以實現可再生能源大規模製氫為(wei) 目標,發揮綠氫在保障電力係統穩定性中的重要作用。規模應用階段以實現綠氫大規模應用為(wei) 目標,覆蓋航空、航運、工業(ye) 、建築等難脫碳、碳密集部門。
在科技創新方麵,各國布局氫能全產(chan) 業(ye) 鏈,涵蓋氫製備、氫儲(chu) 運和氫利用。
一是氫製備領域,可再生能源製氫已成為(wei) 主流發展方向。歐盟明確其首要任務是擴大綠氫產(chan) 能,將大型電解槽作為(wei) 研發重點。此外,歐盟和德國高度關(guan) 注海上風電同氫能產(chan) 業(ye) 融合,認為(wei) 海上風電的跨越式發展將解決(jue) 綠氫製備的能源需求和價(jia) 格成本問題。
二是氫儲(chu) 運領域,日本聚焦於(yu) 氫運輸船舶領域,計劃在全球範圍率先實現商用,並出口相關(guan) 設備和關(guan) 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(zhuan) 輸管網建設和天然氣—氫氣混輸管網改造。此外,美國關(guan) 注化學氫載體(ti) 儲(chu) 運方式技術研發,該技術可實現低壓、常溫下的大規模氫氣運輸。
三是氫利用未來將集中在運輸業(ye) 、工業(ye) 和能源係統三個(ge) 領域。在運輸業(ye) 領域,美國、歐盟和德國側(ce) 重於(yu) 重載運輸業(ye) ,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(ye) 領域,使用綠氫來減少和取代煉油、製氨以及生產(chan) 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(wei) 基礎的混合能源係統將成為(wei) 未來重要的能源供給方式之一。美國提出了以氫能為(wei) 基礎的三類混合能源係統,即電網—可再生能源混合係統、化石—能源混合係統和核混合係統,以期在中長期/季節性儲(chu) 能、電網平穩服務、建築/工業(ye) 用能及化工品製備等方麵發揮獨特優(you) 勢。
在政策措施方麵,各國強調政策、科技和管理多方麵係統合作,注重製定統一的標準、規範,確保產(chan) 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。
在國際合作方麵,各國高度重視氫能產(chan) 業(ye) 鏈國際化布局,積極推進夥(huo) 伴級能源共同體(ti) 建設。歐盟加強與(yu) 鄰國和非洲聯盟開展綠氫製備合作,以實現穩定、持續的綠氫和可再生電力進口。隨著全球氫能產(chan) 業(ye) 快速發展,氫及其衍生品的國際貿易將成為(wei) 具有重大戰略意義(yi) 的地緣政治因素。
多措並舉(ju) 加速氫能產(chan) 業(ye) 發展
我國對氫能發展持積極態度,“十四五”國家重點研發計劃啟動了“氫能技術”重點專(zhuan) 項。但與(yu) 世界氫能先發國家相比,我國仍需在以下四個(ge) 方麵完善政策。
第一,加快國家層麵氫能發展戰略製定。成立國家層麵指導機構,明確氫能在我國能源體(ti) 係中的定位,確定氫能產(chan) 業(ye) 發展目標、思路、重點及政策舉(ju) 措。
第二,係統部署氫能全產(chan) 業(ye) 鏈科技攻關(guan) 和示範應用。我國氫能產(chan) 業(ye) 科技創新既要全局部署,關(guan) 注全產(chan) 業(ye) 鏈關(guan) 鍵技術,同時也要聚焦我國優(you) 勢領域深度研發,確保核心技術的國際引領地位。
第三,注重研判氫能產(chan) 業(ye) 的金融貿易和地緣政治屬性。加強“氫能潛力分布圖”評價(jia) 分析,識別國際氫氣供需潛力,明確國內(nei) 外技術發展優(you) 勢,為(wei) 國內(nei) 層麵細化氫能產(chan) 業(ye) 鏈區域布局、國際層麵開展關(guan) 鍵技術聯合攻關(guan) 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(guan) 鍵技術、製定國際標準規則、構建亞(ya) 洲氫能市場等舉(ju) 措,推動我國氫能產(chan) 業(ye) 國際化發展。
第四,係統推進以氫能為(wei) 基礎的能源係統整合戰略。注重氫能產(chan) 業(ye) 同其他能源產(chan) 業(ye) 的耦合關(guan) 係和聯動屬性。以氫能作為(wei) 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展,係統規劃氫能產(chan) 業(ye) 布局及能源係統整合戰略。
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