8月22日，国家发展改革委等十部门印发《绿色低碳先进技术示范工程实施方案》，提出通过实施绿色低碳先进技术示范工程、推进先进适用绿色低碳技术成果应用转化，为重点领域降碳探索有效路径，为实现碳中和目标提供有力支撑。其中，绿氢减碳示范项目被视为源头减碳的重要举措，发展可再生能源制氢、氢电耦合示范应用等成为促进氢能产业发展和重点领域碳达峰碳中和的发力方向。


近年来，绿氢制备、氢能储运等技术加快成熟，为氢能产业发展和大规模应用创造了条件。近日，全球绿氢产业大会举行，邀请全球绿氢行业的龙头企业，围绕氢能应用和储运突破、未来市场供需以及技术路线等议题展开分享和讨论，这表明行业内相关企业正在为氢能大规模应用做好准备。氢能在推动我国能源转型和各领域低碳发展中的地位将进一步提升。


绿氢“制储运加用”全产业链加快完善，规模化发展条件逐步具备


“双碳”目标提出后，氢能在构建我国绿色低碳清洁能源体系中的作用得到高度重视。2021年，国家在《2030年前碳达峰行动方案》中提出，开展低成本可再生能源制氢，加快氢能技术研发和示范应用，探索在工业、交通运输、建筑等领域规模化应用。2022年3月，国家能源局等部门联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》，首次将氢能产业列入国家中长期能源发展规划，并将氢能定位为国家未来能源体系的重要组成部分，为氢能产业发展描绘了蓝图。


新能源装机规模快速增长，缓解绿氢制备的成本难题。制氢成本高一直是制约绿氢发展的关键因素。绿氢主要采用电解水方式，电解水制氢一标方氢气需要3~5度电，11.2标方氢气为1kg，电解水制氢1kg耗电35-55度，所以电解水制氢成本主要取决于电价。随着我国新能源装机规模的快速增长，光伏风力等发电成本的不断下降，利用新能源发电进行电解制绿氢逐步成为降低绿氢制取成本的有效路径。


数据显示，截至今年上半年，我国可再生能源装机达到13.22亿千瓦，占我国总装机的48.8%，历史性超过煤电。其中，全国水电装机4.18亿千瓦，风电装机3.9亿千瓦，太阳能发电装机4.71亿千瓦，光伏发电超越水电，成为我国第二大电源。与此同时，随着光伏产业的规模化发展，光伏发电成本从2013年1元/度降到2023年的0.2元/度，甚至更低。即在不考虑初始固定投资成本情况下，光伏发电制氢理论成本大约为7元/kg。光伏等新能源发电成本的降低为开展低成本绿氢提供了基础。


今年初，国家能源局在《2023年能源工作指导意见》中指出，加快攻关绿氢制储运用技术，推动氢能规模化应用。在此背景下，仅在今年一季度期间，国内就有13个绿氢项目签约或进入开工环节，涉及绿氢产能超15万吨/年，电解槽容量达835MW，超过2022 年全年。例如，中国石化新疆库车绿氢示范项目成功产氢，实现了万吨级绿氢炼化项目全产业链贯通。随着绿氢投资和相关项目的大规模投入，我国绿氢的“制储运加用”全产业链技术也初步具备，为绿氢应用推广创造了条件。


氢具备能源和原料的双重属性，应用空间广阔


氢具备能源和原料的双重属性，广泛应用于工业用能和化工产业，在推进能源转型和工业领域低碳发展方面具有重要作用。氢能可转换为电能、热能、化学能 多种形式的能源，同时，也可以单独作为燃料气体或化工原料，应用场景更加广阔。


在“双碳”背景下，能耗双控将逐步向碳排放双控转变，新增工业项目的碳约束将越来越强，绿氢将成为工业领域氢原料替代的重要方向。但目前，氢能应用主要集中在氢燃料电池及其交通载具方面，而受制于氢燃料电池技术成熟度偏低、加氢站等基础设施建设不足、行业规模不大等因素，影响氢能的大规模使用。作为一种清洁高效的能源载体，氢能在传统能源密集型产业及新型氢能应用场景中需求尚未得到全面开发，氢能的应用场景和市场发展空间需要进一步拓展。


工业和化工领域氢能需求旺盛，绿氢替代空间巨大。工业具有显著的高能耗和高排放特征，是温室气体的主要来源。目前，工业领域和化工领域氢能主要以灰氢为主，绿氢替代空间大。数据显示，截至2022年底，我国氢气产量约3300万吨，绿氢渗透率尚处于较低水平。根据中国氢能联盟统计预测，到2030年我国绿氢占比将达到15%，2050年将大幅提升至70%。


此外，通过绿氢替代还可生产合成氨、二氧化碳加氢制备甲醇等燃料，利用乙烯、丙烯、芳烃等有机材料合成化工原料等，这不仅可解决高耗能高排放领域降碳问题，还可解决二氧化碳碳捕捉后的规模化利用问题，是推动工业领域实现碳达峰碳中和的重要途径。


绿氢能源耦合是促进氢能产业发展、助力重点行业低碳转型的重要方向


绿氢能源耦合是指利用绿氢能量转换的特点，将绿氢转成为电能、热能、化学能等多种形式的能源，实现能源的跨时间、跨地域使用，助力氢能使用和消费方式的多样化、提高新能源发电的消纳水平，从而实现氢能产业的规模化发展和全社会的绿色低碳转型。


一方面，通过氢电耦合可以助力构建新型电力系统。氢电耦可在用电低谷时将清洁能源电力制氢存储，在用电高峰时再通过氢燃料电池发电，实现电网削峰填谷。如发展风光氢储一体化，可帮助解决我国在新能源富集地区新能源电力消纳问题，同时制氢后，还可通过输氢管道进行输送或就地使用，形成新能源多元化格局。


另一方面，通过绿氢与化学能源耦合可解决氢能运输难、空间错配问题。我国绿氢生产主要集中在新能源资源丰富的“三北”地区，而消费使用主要在东部经济发达地区，“绿氢”生产和消费空间存在错配。而氢能长距离大规模运输在成本和安全性方面仍存在较大挑战，制约着绿氢的大规模使用。绿氢通过可再生能源制氢捕集二氧化碳，合成绿色甲醇等可再生能源，可解决氢能运输难和安全性低的问题，且不需要投入大量资金建设氢能的输送管道等基础设施，可广泛应用于化工、交通运输等领域，推动重点耗能领域实现清洁低碳发展。


新京报零碳研究院研究员 任大明

编辑 陶野    校对 赵琳