近日发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》(以下简称《白皮书》)显示,截至2020年底,占全球GDP总量52%的27个国家里面,有16个国家已全面制订国家层面的氢能发展战略,还有11个国家正在制定相关战略,全球氢能产业发展势头强劲。
在“碳达峰、碳中和”目标下,我国氢能产业正迎来全新机遇,脱碳成为本轮发展的第一驱动力,建立并完善低碳清洁氢供应体系至关重要。
在难脱碳领域发挥重要作用
氢能将在我国重工业、重型交通等难以脱碳的行业中发挥重要作用。《白皮书》预测,2060年我国氢气年需求量将从3342万吨增加至1.3亿吨左右,在终端能源体系中占比达到20%。其中,工业领域用氢占比仍然最大,约7794万吨,占氢总需求量60%;交通运输领域用氢4051万吨,建筑领域用氢585万吨,发电与电网平衡用氢600万吨。
“应对气候变化的脱碳已经成为大规模部署氢能的主要动力,低碳清洁氢就是实现碳中和的一个主要抓手。”中国氢能联盟专家委员会主任、同济大学教授余卓平表示,氢能可以发挥三个层面的作用,一是脱碳,实现交通、工业领域的脱碳,这是氢能能够发挥的重要作用;二是固碳,将碳捕捉与制氢相结合;三是将生物质制氢与碳捕捉相结合,可形成负碳的概念。
余卓平表示,未来,氢能第一个应用是交通部门的脱碳。到2060年,商用车领域中燃料电池汽车占比将到达65%,燃料电池乘用车占比较少,大概在15%左右。另外未来在短途航空领域和船舶领域,燃料电池也有望得到大规模应用。
可再生能源制氢规模增长
“在未来的能源结构中,可再生能源占有重要的位置,可是由于其不稳定性、分散性等特点,存在如何与现有能源和应用统一的问题。以氢作为介质,有利于可再生能源的利用以及与现有能源系统的统一。”科技部原部长、中国科学院院士徐冠华表示。
余卓平指出,依托我国丰富的可再生能源,绿氢的潜在产能庞大,未来氢能产业在供应侧将有足够的保障。“未来1.3亿吨的氢气需求,其中一亿吨的氢来自可再生能源,只用掉可再生能源的5%-10%。”
大连化学物理研究所研究员俞红梅认为,工业制氢中2/3是特定目的制氢,在“碳达峰、碳中和”的目标下,指望工业发展氢是不现实的,一定要发展可再生能源的绿氢。
“据《白皮书》预测,到 2030年,我国电解水制氢装备累计市场预计会超过3000亿,绿氢市场规模将达到1万亿。”余卓平说。
除了发展规模增长,可再生能源制氢经济性也有望大幅提高。《白皮书》预测,2030年我国可再生能源制氢有望实现平价,预计到2030年,光伏与风电的新增装机发电成本预计将达到0.2元/千瓦时,可再生能源电解水制氢成本将低至15元/千克,具备与配套CCUS的煤制氢进行竞争的条件。
完善低碳清洁氢政策体系是关键
随着低碳清洁氢能技术的日益普及和成本降低,氢能支持政策需求也随之呈现阶段性变化,需要明确优先顺序。
“十三五”至今,全球氢能处于导入期,低碳清洁氢刚刚起步,处于技术准备期,经济性问题亟待解决。现阶段,需要通过中长期的国家氢能战略规划鼓励电解槽和CCUS等低碳清洁制氢技术应用,并以财政政策专项基金等方式直接推动低碳清洁氢的发展。
此前,国务院印发的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》和五部门出台的《关于推动燃料电池汽车示范应用的通知》均明确鼓励发展绿氢,但多位专家学者建议,除此之外,还需要进一步支持有条件的地区通过发展低碳清洁氢气制取项目率先实现碳达峰,并探索“制氢电价”“加氢站强制低碳清洁氢气使用比例”等需求刺激政策。
根据《白皮书》,“十四五”中期到2030年,低碳清洁制氢项目将蓬勃发展,市场加速渗透,经济性得到解决,部分应用场景将与电力或传统能源解决方案相竞争。在此期间,要充分鼓励各类市场主体扩大技术研发和项目规模,如探索“碳税”等补充政策,制定国际标准和规范。
而在2030年之后,低碳清洁制氢技术将逐步成熟并实现平价,市场规模快速增长,《白皮书》认为,此阶段不再需要直接的政策支持,而应综合评估低碳清洁氢能对碳中和以及相关行业的影响,确保资金高效流动。要大力推动低碳清洁氢气市场基础能力建设,做好不同种类氢气标准、计量、检测和认证体系,逐步构建统一开放、竞争有序的低碳清洁氢能市场体系,着力清除各类政策壁垒,提升绿色发展的可持续性。