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隨著國家碳達峰和碳中和“頂層設計”的實施，氫能產業不斷得到國家政策的加持。其中，氫在許多難以脫碳領域的不可替代性備受關注。近日，工信部發布的《“十四五”工業綠色發展規劃》提出提高清潔能源消費比例，鼓勵氫能等替代能源在鋼鐵、水泥、化工等行業的應用。
“一系列利好政策的密集發布，將對氫能產業可持續高質量發展發揮引領作用。”中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院(以下簡稱中石油石化院)氫能研究所副所長李慶勛表示，未來氫能在工業領域的推廣應用將繼續加快，其中冶金、水泥、化工、建筑發電等行業將成為產業發展的突破口。
強化政策，氫能發展迎來突破口
氫能產業鏈眾多，應用場景廣泛。在許多氫氣相關領域，一些困難脫碳行業的應用正成為氫能發展的突破口。今年10月，聯合國氣候行動高級倡導者發布的《與氣候目標一致的氫能部署指導原則》提出，氫能目前的部署應主要針對煉鋼等沒有其他解決方案的領域，氫能將在支持這些領域的深度脫碳目標方面發揮關鍵作用。
中能建氫能源有限公司董事長李京光表示，傳統冶金、水泥、化工等難以脫碳的領域面臨著越來越大的壓力。一方面，國家碳達峰和碳中和目標使其減排壓力越來越大；另一方面，歐美發達國家設置的綠色能源和綠色產品壁壘已經影響到這些行業企業的出口和銷售，而這些傳統工業領域用氫代替傳統化石能源是減碳的唯一選擇。
“冶金、水泥和化工行業都是高能耗行業。在傳統的生產過程中，煤炭等化石能源被廣泛用作燃料和原料。二氧化碳總排放量大，排放強度高，是脫碳最困難的終端部門。”李慶勛認為，鋼鐵和水泥行業的高品位熱需要用專用燃燒器燃燒氫氣來替代天然氣等化石燃料；合成氨、合成甲醇、石油精煉等行業所需的工業原料，冶金行業所需的還原劑，電氣化難以直接替代，低碳清潔氫替代應用潛力巨大。
基于氫能的這些優勢，國家政策頻繁關注氫能在難脫碳領域的應用。此前，國家發改委發布的《“十四五”全國清潔生產推行方案》也多次提出氫在化工、冶金領域的應用；在即將到來的《“十四五”可再生能源發展規劃》中，這些領域也被視為氫能發展的重點。李慶勛表示，綠氫煉化和二氧化碳加氫制甲醇將大規模發展，氫冶金將迎來工業示范應用。同時，氫能在建筑和發電領域的應用也將加快，這將成為氫能產業發展的突破口。
國家電投集團綜合智慧能源科技有限公司（國家電力院）氫能項目設計總工程師任占泉認為，氫能產業需要通過解決數量問題來實現突破，以便尋求進一步發展。他說，綠氫在工業和交通兩個領域的推廣應用可以解決數量問題，但交通產業鏈長，涉及環節多，環境復雜，氫能在一定時期內不易大規模推廣，工業專業化程度高，相對獨立，氫能替代相對容易實現。
重點行業先行，工業需氫量巨大
目前，氫能在一些重點工業領域的應用已經有了一定的基礎。據李慶勛介紹，2020年，中國鋼研科技集團有限公司、河鋼集團等企業啟動氫冶金項目。今年，寶豐能源寧東化工基地太陽能電解水制氫正式投產，氫氣產能達到2萬標方/小時；中國石油玉門油田清潔能源制氫已納入甘肅省“十四五”規劃，已成為全省氫能產業鏈的主要企業。
“氫對工業領域來說并不是什么新鮮事，”任占泉指出，氫作為原料或保護氣體的領域很多，氫的需求也很大。中國的氫氣產量和消費量多年來一直位居世界第一，90%以上應用于工業領域。他介紹，重點工業領域的布局是國家電投集團綜合智慧能源科技有限公司發展氫能的重要途徑。公司的主要研究方向包括可再生能源綠氫、天然氣摻氫、化工冶金行業綠氫替代等，并在應用中實施了許多清潔能源制氫項目落地。
在重點領域尋求突破，已成為許多大型能源中心和國有企業布局氫能產業的方向。據了解，中國能源建設集團有限公司自2010年以來開始對氫能進行前瞻性研究，在綠氫生產、氫能儲運、氫能高值利用等領域開展了多個EPC總承包建設和獨立項目開發，近期投資50億元成立中能建氫能源發展有限公司。“我們將重點關注電解水制氫裝備、副產氫高效利用、液化氫儲運、大規模綠氫應用和氫能商業模式，擴大和加強集團氫能產業。”李京光說。
然而，氫能在工業領域的應用仍然存在許多挑戰。任占泉認為，目前綠氫推廣的主要制約因素在于價格:對于一些精細化工領域，其產品附加值高，用作保護氣體的氫總量不大。現階段可以實現綠氫替代，國內很多相關項目已經投產。國家電投鋁電公司建設的寧東可再生能源制氫項目就屬于此類；在鋼鐵、水泥、氫化工等大宗商品生產領域，對成本更敏感。綠氫的使用會顯著提高產品價格，現階段沒有大規模綠氫替代的條件。
李慶勛說：“目前，氫氣幾乎全部來自化石能源制氫，制氫過程中排放大量二氧化碳。”氫的來源是氫能應用推廣的瓶頸之一。同時，綠色氫氣面臨著生產和使用成本高的困境。預計2025年可再生能源電解水制氫成本預計將低于25元/公斤。此外，他還指出，高效、長壽、低成本電解槽、氫氣專用燃燒器等關鍵設備仍需進一步技術研究。
實現深度融合，打造產業不可替代
以綠氫為主的氫能產業的發展已成為降低二氧化碳排放、應對氣候變化的共識。面對現階段綠氫高成本發展的瓶頸，通過政策指導，將難脫碳領域的不可替代轉化為氫能發展優勢，實現氫能與許多重點產業的深度融合，對氫能產業的發展和碳達峰、碳中和的實現具有關鍵意義。
為此，李慶勛指出，該政策應鼓勵電解槽、CCUS等低碳清潔氫裝備技術的應用，通過發展低碳清潔氫生產和使用，支持有條件的地區和企業率先達到碳達峰；加快清潔氫市場體系培育，在重點領域建立國家重大項目，由重點企業牽頭，產學研結合，圍繞產業鏈部署創新鏈，圍繞創新鏈布局產業鏈，實現產業鏈與創新鏈的深度融合。
李慶勛認為，加強氫能技術創新非常重要。據他介紹，2021年5月，中國石油正式成立氫能研究所，布局氫能生產、儲運、高效利用、燃料電池、儲能技術等氫能全產業鏈研發，服務氫能等新能源業務清潔替代、戰略替代、綠色轉型三步走總體部署，將幫助中國石油向油氣熱電氫綜合能源公司轉型。
“為了實現中國‘30·60’的雙碳目標，大型工業深度脫碳勢在必行。”任占泉強調，要實施綠氫替代，需要控制生產過程中的碳排放總量，限制和減少高碳排放企業和生產過程的生產，同時實施碳匯碳交易，迫使上游生產企業減少產品生產全周期的碳排放。此外，還可以制定過渡期扶持政策，鼓勵試點，對相關企業和示范項目給予一定的政策和財政支持，減輕企業過渡期的負擔。
任占泉表示，綠氫產業發展的核心問題在于應用端對綠氫的實際需求。工業領域總量大，覆蓋面廣，不受地域因素限制，將催生巨大的綠氫市場，帶動氫能生產、儲存、運輸、應用全產業鏈和上游可再生能源發電產業鏈的協調發展。他認為，“有了規模效應，整個氫能產業鏈的成本將大幅下降，從而形成產業發展的良性循環，綠氫將不再是奢侈品。”
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