近日，氫能“缺氫”問(wèn)題再受熱議。國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021-2035年)》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》)提出，初步建立以工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應(yīng)體系，有序推進(jìn)加氫網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)。
記者了解到，氫氣供應(yīng)短缺問(wèn)題并非新鮮事，在地方鼓勵(lì)和補(bǔ)貼政策帶動(dòng)下，我國(guó)氫能物流和公交車輛快速增加，保有量已超過(guò)7700輛，但受資源分布不均影響，部分地區(qū)并沒有匹配合適的氫源。據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟預(yù)測(cè)，到2060年，我國(guó)氫氣年需求量將增至1.3億噸，占終端能源消費(fèi)比重約20%。面對(duì)龐大的需求，氫能供需錯(cuò)位問(wèn)題如何解決?
氫氣“制得出卻用不了”
據(jù)北京佳安氫源科技股份有限公司總經(jīng)理江風(fēng)介紹，2021年我國(guó)氫氣總產(chǎn)量約3300萬(wàn)噸，居全球第一。工業(yè)副產(chǎn)氫的體量很大，我國(guó)在氫氣供應(yīng)方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。“以焦化行業(yè)為例，我國(guó)是全球最大的焦炭生產(chǎn)國(guó)，國(guó)內(nèi)焦炭產(chǎn)量約4.4億噸，占全球產(chǎn)量的60%。但長(zhǎng)期以來(lái)焦化行業(yè)對(duì)副產(chǎn)焦?fàn)t氣的利用方式較為單一，以作為燃料燃燒為主，并未發(fā)揮其最大價(jià)值，近年來(lái)開始成為重要?dú)錃鈦?lái)源。”
既然不缺氫氣產(chǎn)能，那么氫能“缺氫”問(wèn)題為何始終難以解決?海卓動(dòng)力(青島)能源科技有限公司總經(jīng)理朱維認(rèn)為，缺氫的主要原因在于氫氣的供需錯(cuò)位，即氫資源豐富的地區(qū)與氫能車輛的投放地區(qū)不匹配。目前國(guó)內(nèi)大部分加氫站采用外供氫源，需要依靠高壓氣態(tài)的運(yùn)輸方式，20兆帕的長(zhǎng)管拖車每車運(yùn)輸250千克-350千克氫氣，運(yùn)輸半徑覆蓋在200公里范圍內(nèi)，超過(guò)200公里氫氣的運(yùn)輸成本會(huì)達(dá)到10元/千克以上，從而限制氫氣穩(wěn)定供應(yīng)。
中集安瑞科氫能研究院院長(zhǎng)、安瑞科集成氫能事業(yè)部總經(jīng)理李懷恩認(rèn)為，工業(yè)副產(chǎn)氫在現(xiàn)階段氫能供應(yīng)方面有很大挖掘潛力。需要注意的是，除了氫氣從生產(chǎn)端到使用端的中間環(huán)節(jié)存在儲(chǔ)運(yùn)建設(shè)、成本問(wèn)題外，由于一些化工項(xiàng)目在建設(shè)初期并沒有考慮到氫氣對(duì)外供應(yīng)的路徑問(wèn)題，導(dǎo)致氫氣的提純、凈化等裝備投資不足，部分工業(yè)副產(chǎn)氫直接燃燒或作為廢氣放空，未被充分利用。
江風(fēng)也指出，工業(yè)氫氣和燃料氫氣的要求完全不同，需要跳出傳統(tǒng)工業(yè)制氫的工藝限制，通過(guò)專用的裝置來(lái)進(jìn)行專門處理，解決燃料氫氣中如一氧化碳、硫的深度脫除難題，打破工業(yè)氫氣和燃料氫氣之間的技術(shù)壁壘。
應(yīng)增加制氫環(huán)節(jié)補(bǔ)貼
根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟的統(tǒng)計(jì)，截至2021年底，我國(guó)已建成運(yùn)營(yíng)加氫站255座，增量和保有量均位居全球第一。張家港氫云新能源研究院院長(zhǎng)魏蔚表示，目前我國(guó)加氫站建設(shè)速度加快，加氫站氫氣需求將持續(xù)增加，但與此同時(shí)，規(guī)模化儲(chǔ)運(yùn)體系的建立遲緩，缺氫矛盾將更加突出，隨著氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，很快會(huì)出現(xiàn)供不應(yīng)求局面。
值得注意的是，未來(lái)氫能產(chǎn)業(yè)將涵蓋交通、儲(chǔ)能、工業(yè)等領(lǐng)域的多元?dú)淠軕?yīng)用生態(tài)，氫氣需求將進(jìn)一步上揚(yáng)。江風(fēng)表示，在過(guò)去的一段時(shí)間內(nèi)，氫能相關(guān)體系都是圍繞燃料電池而展開，氫氣作為能源還有更加廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，包括交通運(yùn)輸領(lǐng)域的車輛、船舶、航空器，以及儲(chǔ)能、分布式發(fā)電等。
以上海為例，上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司總工程師阮偉民指出，上海化工園區(qū)的化工企業(yè)比較集中，工業(yè)副產(chǎn)氫產(chǎn)能可達(dá)到100噸/天左右，不過(guò)單是上海臨港地區(qū)規(guī)劃的燃料電池汽車數(shù)量，一天就需要約38噸氫氣。隨著氫能汽車規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，未來(lái)對(duì)氫氣的需求將持續(xù)增加，同時(shí)，燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈中其它環(huán)節(jié)氫氣需求量也將同步上升，如燃料電池電堆制造企業(yè)需要?dú)錃庥糜跍y(cè)試，燃料電池整車制造企業(yè)需要?dú)錃庥糜跉饷茉囼?yàn)和氫氣置換等。“雙碳”目標(biāo)下，除原有的用氫行業(yè)之外，更多的行業(yè)將涉氫，因此，未來(lái)用氫市場(chǎng)將出現(xiàn)“僧多粥少”的局面，現(xiàn)有的工業(yè)副產(chǎn)氫產(chǎn)能可能無(wú)法滿足持續(xù)增長(zhǎng)的需求。
除了供應(yīng)不足，氫氣補(bǔ)貼政策也讓加氫站氫氣采購(gòu)面臨價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)。阮偉民指出，雖然地方政府給予加氫站相應(yīng)的氫氣價(jià)格補(bǔ)貼，但加氫站的運(yùn)營(yíng)成本較高，一般不低于200萬(wàn)/年，設(shè)備折舊、人工、能源消耗費(fèi)用等都要平攤到每千克氫氣中，為保證加氫站氫氣零售價(jià)格控制在補(bǔ)貼政策規(guī)定的價(jià)格以下，同時(shí)又要保持一定的銷售毛利率來(lái)分?jǐn)傎M(fèi)用，加氫站只能壓低氫氣的到站價(jià)。加氫站對(duì)氫氣的質(zhì)量要求很高，至少要達(dá)到高純氫甚至超純氫的標(biāo)準(zhǔn)，在市場(chǎng)的推動(dòng)下，工業(yè)副產(chǎn)氫供應(yīng)企業(yè)可能會(huì)優(yōu)先選擇氫氣采購(gòu)價(jià)格更高、更能帶來(lái)效益的其他工業(yè)用戶，從而進(jìn)一步導(dǎo)致加氫站缺氫。
阮偉民建議，為加快氫能汽車的發(fā)展，突破缺氫瓶頸，政府除了對(duì)加氫站進(jìn)行補(bǔ)貼外，還應(yīng)增加制氫環(huán)節(jié)的補(bǔ)貼，如水電解、天然氣、甲醇、氨制氫，尤其要加大可再生能源制氫的補(bǔ)貼，鼓勵(lì)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快但可再生能源匱乏的地區(qū)，通過(guò)綠電交易平臺(tái)購(gòu)買西部地區(qū)綠電來(lái)制氫。
以“制氫加氫一體化”為突破口
記者了解到，考慮到用氫成本高企、氫儲(chǔ)運(yùn)瓶頸仍存等因素，制氫加氫一體化被視為推動(dòng)氫氣利用降本、解決部分地區(qū)用氫荒問(wèn)題的有效路徑。
“制加氫一體站的優(yōu)勢(shì)在于，將制氫站與加氫站建在一起，可以減掉氫氣運(yùn)輸帶來(lái)的成本增加;另外，相比長(zhǎng)管拖車的運(yùn)氫方式，電解水設(shè)備可以提供穩(wěn)定壓力的氣源，并延長(zhǎng)后端的氫氣壓縮機(jī)的維護(hù)時(shí)間，降低整站的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。”北京中電豐業(yè)技術(shù)開發(fā)有限公司氫能事業(yè)部經(jīng)理高超介紹。
在陽(yáng)光氫能科技有限公司營(yíng)銷總監(jiān)方偉看來(lái)，推廣和開展在站制氫的應(yīng)用還需進(jìn)一步建立健全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范;同時(shí)，面對(duì)可再生能源制氫“遠(yuǎn)水難解近渴”局面，可建立綠電交易或綠電置換機(jī)制，采取遠(yuǎn)電近氫的輸運(yùn)模式。
記者了解到，近年來(lái)我國(guó)在制氫加氫一體化的標(biāo)準(zhǔn)制定和實(shí)際落地方面已取得一定突破。2021年廣東省共有兩座制氫加氫一體站投入運(yùn)行，分別為佛山市南莊制氫加氫一體化站和韶關(guān)制氫加氫一體站。深圳也開始在媽灣電廠建設(shè)制氫加氫一體站。
與此同時(shí)，電解水制氫設(shè)備市場(chǎng)不斷發(fā)展，為氫氣規(guī)模化商用提供支撐。據(jù)考克利爾競(jìng)立(蘇州)氫能科技有限公司總經(jīng)理馬軍介紹，《規(guī)劃》明確了氫的能源屬性，可再生能源制氫在國(guó)內(nèi)已獲得認(rèn)可，目前電解水制氫設(shè)備市場(chǎng)迎來(lái)了大幅增長(zhǎng)。堿性電解水制氫設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)現(xiàn)已成為現(xiàn)實(shí)，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)容量大幅增長(zhǎng)，綠氫裝備行業(yè)受到的資本關(guān)注度、金融領(lǐng)域的支持力度以及人才的虹吸效應(yīng)顯著增加，企業(yè)整體實(shí)力和競(jìng)爭(zhēng)力也在同步增長(zhǎng)。
