氢能产业发展仍存诸多掣肘?
在政策推动下，氢产业站上风口。业内人士透露，氢能顶层设计文件有望在近期出台。化石能源制氢是我国主要制氢来源，占比六成以上，但其存在高碳排放量的“灰氢难题”。伴随清洁能源产业快速发展，电解水制“绿氢”迎来曙光。
政策鼎力支持
“延庆区还有两座加氢站正在抓紧建设，加上此前建成投产的中国电力中关村延庆加氢站以及距庆园街约5公里的北京石油王泉营加氢站，5座加氢站将共同承担冬奥会的氢能保障工作，届时可实现日加注氢气6.2吨。”上述加氢站负责人介绍，庆园街加氢站每天可为80辆12米公交巴士提供加氢服务，日供氢能力可达1500公斤。中国石化董事长马永生告诉记者，公司将氢能作为新能源核心业务加速发展，未来五年初步计划总投资超过300亿元。“十四五”期间，中国石化规划建设加氢站1000座，加氢服务能力达到20万吨/年。中国石化拥有3万座加油站，拥有发展氢能业务的网络优势。政策推动充电、加氢等设施建设，引导鼓励氢燃料电池产业发展。同时，为深入打好污染防治攻坚战，将实施清洁柴油车（机）行动，推动氢燃料电池汽车示范应用，有序推广清洁能源汽车。11月18日，交通运输部印发《综合运输服务“十四五”发展规划》，提出加快充换电、加氢等基础设施规划布局和建设。北京、山东等地纷纷出台氢能产业发展规划及实施方案，并制定了具体建设目标。根据《北京市氢能产业发展实施方案（2021-2025年）》，2025年前培育10家至15家具有国际影响力的产业链龙头企业，京津冀区域累计实现氢能产业链产业规模1000亿元以上。中国氢能联盟数据显示，到2025年我国氢能产业产值将达1万亿元，氢气需求量将接近6000万吨，实现二氧化碳减排约7亿吨。氢能被认为是极具发展前景的二次能源，具有清洁低碳、高热值、高转化率等优势。发展氢能对于能源领域节能减排、深度脱碳、提高利用效率意义重大。氢能产业链涉及广泛，包含上游制氢、中游储运及下游应用等环节。
发展“绿氢”成共识
在宝丰能源光伏制氢工厂，标有“绿氢H2”“绿氧O2”的大型储气罐在阳光下矗立，车间里多个氢分离器、氢气纯化装置有序排列，而距离工厂1公里的地方一片片光伏发电板镶嵌在旷野里。宝丰能源氢能项目负责人王箕荣告诉记者，成片的光伏发电板组成20万千瓦光伏发电装置，加上产能为每小时2万标方氢气的电解水制氢装置，共同组成宝丰能源氢能产业项目。“以光伏产生的电能作为动力，使用电解槽制取‘绿氢’和‘绿氧’，进入宝丰能源的烯烃生产系统，替代过去的煤。‘绿氢’综合制造成本仅为0.7元/标方。”王箕荣预计，该项目年底前将有30台电解槽投产，全部投产后可年产2.4亿标方“绿氢”和1.2亿标方“绿氧”，每年减少煤炭资源消耗约38万吨，减少二氧化碳排放约66万吨。未来，公司将向制氢储能、氢气储运、加氢站建设方向综合发展，并通过与城市氢能源示范公交线路协作等方式拓展应用场景，实现氢能全产业链一体联动。“绿氢”是指通过可再生能源转化的电力电解水所制备的氢气。电解水技术主要包括碱性水电解技术、质子交换膜（PEM）电解水技术以及固体氧化物电解槽技术。今年3月，隆基股份与朱雀投资合资成立氢能公司。隆基股份总裁李振国对记者表示，发展“绿氢”需从降低电解水制取设备以及光伏发电成本方面着手。同时，提高电解槽效率，降低电耗。隆基股份的“光伏+制氢”模式，选择碱性水电解作为发展方向。“从设备制造成本看，质子交换膜电解水的电极材料选用铂、铱等贵金属，设备制造成本居高不下。而碱性水电解选用镍作为电极材料，成本大幅降低，可以满足将来电解水制氢市场的规模化需求。”李振国表示，近10年来，碱性水电解设备的制造成本已降低60%，未来通过技术和生产装配工艺升级，可进一步降低设备制造成本。在降低光伏发电成本方面，李振国认为主要包括两部分：降低系统成本和提升生命周期发电量。“在全年光照1500小时以上地区，隆基的光伏发电成本技术上可以达到0.1元/度电。”联美控股计划布局氢气存储及加氢站建设运营等环节。联美控股总工程师武海滨表示，氢能机会蕴藏在交通运输、燃料电池以及储能领域，氢能市场将是万亿元甚至十几万亿元规模的大市场。加氢站设备供应商厚普股份董秘胡莞苓告诉记者，厚普股份加大氢能源领域投资，已在加氢站设备领域成功研发出多项核心零部件，填补了国内多项技术空白，且成本不断下降。在加氢站建设领域，厚普股份已逐步形成从设计到部件研发、生产、成套设备集成、加氢站安装调试和售后服务等覆盖整个产业链的服务能力。“厚普股份与中国石化在加氢站建设方面有直接合作，将不断深化完善产业链，目前正在研究开发低压固态储氢装备及活塞式氢气压缩机等。”胡莞苓说。中泰股份专注氢能储运。公司董秘周娟萍表示，氢储运需要将其液化。公司的板翅式换热器已在大型制氢实验装置中采用。氢气液化是深冷技术的制高点，也是公司研发的立足点。“‘绿氢’方面，将依托我们的工程能力，与电解水厂家合作，将氢液化后储运。总体思路是降低提纯、液化成本，解决运输问题。”周娟萍说。此外，美锦能源将把上游氢气供应、中游装备制造和下游运营打造成产业平台，为后期的清洁能源产业发展提供支撑。
氢能产业发展仍存诸多掣肘
有研科技集团首席专家蒋利军告诉记者，从制氢环节看，目前比较成熟的制氢方法有碱性水电解、水煤气和重整制氢等，而PEM等新型电解水制氢方法正在加快推进。“我国碱性水电解制氢装备在成本上具有竞争力，但能效偏低，制取1立方米氢综合能耗为5至5.5度电，而国外可以控制在5度电以下。”储氢是目前氢能产业发展的一大瓶颈。蒋利军认为，理想的储氢方式要求高储氢密度、快速吸/放氢速度，同时要求使用寿命长、安全性能好、成本低。“目前，70兆帕下的高压储氢技术已在燃料电池汽车中广泛使用。高压车载储氢技术已能满足燃料电池汽车行驶500公里的要求，但仍需降低成本，提高储氢密度。”而氢燃料电池的关键材料、氢气循环泵等设备依赖进口，存在技术壁垒，燃料电池可靠性也亟待提高。氢能产业链长，涉及的关键核心技术多。中集集团总裁战略顾问郑贤玲表示，不少核心技术如燃料电池、PEM制氢、液态储氢、碳纤维材料等与世界先进水平还存在差距。国金证券分析师张帅认为，我国已在氢能产业链上取得不少进步。氢能产业发展是逐步推进的过程，包括“足够量的氢”“足够量且便宜的氢”以及“足够量且便宜的‘绿氢’”。蒋利军建议，以应用为导向，以系统集成为主线，加快解决材料和部件的自供问题；以企业为主导，以资本为纽带，集中国内优势单位，建立协同创新联盟，上下游密切结合，资源共享，快速研发；燃料电池汽车和分布式电站同步发展，分布式发电与可再生能源微电网密切结合。初期在示范车辆不足的情况下，加氢站宜建混合站，以油养氢。“氢能核心关键技术已具备规模化生产条件，原理上实现了闭环。未来在物联网体系下，PEM制氢、可再生能源与氢的耦合可以获得更高的综合效率。”郑贤玲说。
