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如果说当下的新能源发展中,哪一类非化石能源受到业界的热捧和全社会青睐的话,则非氢能莫属。氢能绝非在中国热,在全球范围内也很热,甚至更热。放眼国际国内的大大小小能源会议和论坛,无一不将氢能设置为重点议题之一;放眼中国的省市地方政府,无一不将氢能作为重点未来产业来发展。

比如即将于3月18-22日在休斯顿召开的第42届剑桥能源周(CERAWEEK,全球能源界公认的“能源达沃斯”),涉及氢能的各种战略对话、平行会议、国别讨论等分别竟然高达50场。什么“氢能技术”“氢能财税政策”“轮子上的氢能”“日本的氢能”“氢能作为全球能源转型的驱动力量”“氢能在德国”“后IRA(美国通胀削减法案)时代的氢能政策”……可谓应有尽有。

毫不夸张地说,氢能是过去三年在全球和中国最热议的能源转型话题,没有之一。

氢能的发展前景到底怎么样?清泉不断被朋友们和同行们问及此问题。比如,就在前两天,清泉的一位在国务院发展研究中心研究能源问题朋友这样问我:

陆老师,我这边从2020/2021年‘氢能元年’至今对氢能有一些长期跟踪,从最开始挺氢,到现在开始怀疑自己,氢能作为一种能量载体,有必须要替代电能和其他储能的应用场景吗?能源种类多次转化,最终的利用率和使用成本肯定是不好的。昨天我拜访了中科院的某院士,院士对于国内大搞特搞氢储能(氢能)是不看好的。我观察到美国和欧洲大量氢能项目进展也遇到这些问题,补贴不落到实际生产、使用环节,产业化发展阻力很大。今年政府工作报告提到加快前沿新兴氢能发展,现在各地方政府财政都很紧张,要怎么统筹发展,请问您如何看待氢能的发展呢?

类似的问题不止一次,记得不久前国际天然气联盟(IGU)主席李雅兰女士也曾问过我:“你如何看待氢能的发展?”

清泉真的不是新能源方面的专家,更不是研究氢能问题的专家。但在过去数年能源研究的过程中,耳闻目睹也好,耳濡目染也罢,多多少少对氢能形成了一定的认知,有少许的浅见。结合和一些氢能问题专家的讨论,这里班门弄斧地“集体答疑”一下。希望抛砖引玉,引来真正的氢能大家的专业解读。

第一,氢是否有必要替代电能和储能?

氢和电和储能,相互之间有联系,但又不能完整替代另外的角色。氢最大的“角色价值”有三个,一是绿氢替代灰氢,本身可节约巨大规模的化石能源,全球每年氢气消费量9000万吨左右(其中中国4570万吨左右,约占全球的一半),对应的碳排放8.3亿吨二氧化碳;二是在难电气化领域脱碳,全球工业用热里面有1/3高温热源(400℃以上)缺乏经济可行的电气化方案,绿氢是潜在的替代者;三是有望提高绿电消纳水平,即通常说的氢储能,“氢—电”调控可以提高综合能效。第一、第二是氢独特的优势,跟电能是否普及、电气化程度高低没有必然关系。

第二,氢能成本是否最终一定缺乏竞争力?

用氢是否划算,取决于制氢用电的成本(目前绿氢成本80%来自电)和二氧化碳排放成本。要知道,今后的绿电会持续便宜,甚至零成本,也就是说,未来用电的成本可能主要来自电的分配和调度、而不是电本身。但可以肯定的是,今后排放成本会上升,升到多高目前还不确定,将由社会经济发展情况和综合性的政策体系设计决定。可以肯定的是,发达国家的排放成本将显著高于发展中国家。综合以上两个方面,未来用氢会走向经济可行,因为氢可以解决其他减排手段解决不了的问题。

第三,当下氢能用途最火的领域是什么?

国内从话语体系来讲最红火的是氢能交通,各级各类氢能政策(从国家到地方到行业)当中,涉及氢能交通的相关政策也是最多的。然而我们看到的是,国内氢能汽车到现在也只推广了2万辆左右(占全世界1/4),加氢站300座左右(也占全世界1/4)。

另外,从用氢规模上来讲,最大的是绿氢工业应用,也就是用在了传统用氢的最大领域——炼油和煤化工。中国石化的新疆库车项目已经在试水,已经在替全世界“吃螃蟹”了,这个项目举世瞩目,将替代替代塔河炼化的全部灰氢。这个项目最终成果与否对中国石化的氢能战略实施至关重要。据了解,下一步,中国石化还有更大规模的绿氢项目上马,将把京津冀3家炼厂的灰氢全部替换掉。

第四,氢储能值不值得大搞特搞?

截至目前,氢储能只有一些中小型示范项目在开展,虽然进展不快但也还是有价值的,比如河南豫氢装备有限公司的台州大陈岛的项目可以离网运行一个星期,给分布式能源发展探索了一个可行的路线。

之所以推动氢储能,是因为电是瞬时存在或消失的,难以存储或储存成本太贵。储氢的成本是储电的1/10乃至更低,氢本身可以实现巨大规模的地下存储,像储气库一样。所以先把电变成氢,需要电的时候再用氢发电。氢当了一个间接的转换载体。

第五,国外氢能项目进展到底怎样?

全世界的氢能项目进展都不及预期。氢能热,其实从1970年代开始到现在已经是第4轮了。氢能真不是什么未来能源,只是过去半个世纪,全球对氢能的认识一直是“战略摇摆”。1970年代的欧洲,为应对第一次石油危机和沙特等国发起的“石油禁运”,就开始研究和使用氢能了。

新兴产业发展需要真金白银、向来是困难重重的。现在这轮氢能热为什么让人觉得比以前更有希望呢,原因有三:一是全球范围内应对气候变化的推力前所未有;二是绿电价格降低的速度前所未有;三是氢能终端利用的技术进步很快,燃料电池、掺氢/纯氢燃气轮机即将走向经济可行,技术可以说是现成的,就是选择干与不干的问题。

第六,中国政府对氢能的政策到底怎样?

在中国,氢写到政府工作报告早在2019年就有了。在政策方面,其中比较重磅的有:

2022年3月23日,国家发改委、国家能源局发布《氢能产业发展中长期规划2021- 2035年》,明确了氢的能源属性,指出氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。到2035年,形成氢能产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。

2022年10月25日,《“十四五”能源领域科技创新规划》出台,其中重点任务中包括5项氢能和燃料电池技术,7项涉氢技术,积极推动氢能与可再生能源融合发展,梯次有序引导多元化氢能技术创新。

目前,业界的看法是,虽然2022年政府出台了氢能中长期规划,但普遍认为规划目标偏于保守,特别是以2025年绿氢产量目标为代表的产业规模目标,可能的原因是规划编制之时,我国西北省份刚刚开始逐步实现绿电平价上网,对绿电和绿氢的未来发展潜力难以提出更大目标。

地方政府层面,各个省也在慢慢给氢能松绑,比如内蒙允许园区制氢,好几个地级市允许站内制氢,山东给氢能汽车(主要是重卡和大客车)免高速费。

第七,中国氢能的技术和商业模式创新情况如何?

据专家解读,近两年,中国氢能产业和技术持续以超预期速度发展。在能源端,绿电价格持续下探,风光发电装备和电解槽产品性价比的全球领先优势不断强化。在装备端,燃料电池技术曾长期与国际领先的丰田公司有5年左右差距,当前主要技术经济指标已可与欧洲技术水平并跑,与丰田技术差距缩小至2年左右;车用质子交换膜燃料电池系统集成取得重大突破,面向重卡的大功率燃料电池系统成为引人注目的技术亮点,可能2025-2030年全面跻身国际领先之列。这些超预期发展将促使氢能产业链从战略价值开发逐步走向商业价值开发。

第八,中国氢能发展的软环境如何?

实际上中国氢能产业现在亟待统一的政策框架来指导和支持,但实现这一点也很难。相较而言,欧美政策制定高度依赖于学术研究、模型计算和情景分析,学术研究给政策工具的设计提供了更清晰的视野、更准确的社会经济成本测算和更多的政策工具可能性。而我国的研究界和学界在这方面仍需努力,对一系列重大问题的系统研究还需深入,比如绿电的潜力到底是多大?电和氢到底最终承担多大份额?高耗能行业的减排节奏怎么设计?减排成本怎么在社会各界进行分摊?等等。

总而言之,在氢被当作能源问题讨论之前,氢就是大宗的工业原料,以前不讨论储氢难题是因为用多少、产多少。实际用途来看,用氢最多的是炼油和合成氨两个领域,另外就是航天领域,各1/3左右。就氢的来源来看,全世界的氢有一大半来自天然气、一小半来自煤炭;中国的氢有一大半来自煤、一小半来自天然气、一小半来自工业副产。这些大宗的灰氢,今后如果用绿氢替代了,本身就有巨大的减排效益。

另外,氢能否发展成人们期待的水平还不太好说。但这一轮氢能热,中国绝对是主力,全世界看中国。当然,欧美对氢能发展的重视程度在上升。欧盟将绿氢商业化发展的时间提前,此前是2030年之后,现在提到2030年之前。美国的氢能技术研发一直走得很扎实,全世界最长的氢气专用管道是美国的,这方面令人佩服。

(本文观点仅代表清泉个人。中国石油集团经济技术研究院高慧博士对本文给予了指导,特表谢意。原创不易,转载或引用请先联系清泉能源。)

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陆如泉

陆如泉

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清泉,国际能源战略学者,教授级高级经济师,目前供职于某大型央企。中欧国际工商学院MBA,美国德克萨斯大学McCombs商学院交换生,中国现代国际关系研究院博士。曾分别在在中国石油伊拉克项目和苏丹项目工作数年,熟悉中东和非洲地区的石油业务。2006年至今主要从事战略管理、政策研究、“一带一路”能源合作等方面的工作。

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