随着国家碳达峰、碳中和“顶层设计”的落地，氢能产业不断获得国家政策的“加持”。其中，氢在多个难以脱碳领域的“不可替代性”正备受关注。近日，工信部印发的《“十四五”工业绿色发展规划》提出，提升清洁能源消费比重，鼓励氢能等替代能源在钢铁、水泥、化工等行业的应用。
“一系列利好政策的密集发布，将对氢能产业可持续高质量发展发挥引领作用。”中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院（简称“中石油石化院”）氢能研究所副所长李庆勋表示，未来，氢能在工业领域推广应用将持续加快，其中，冶金、水泥、化工、建筑和发电等行业将成为产业发展的“突破口”。
政策密集发力
氢能发展迎来“突破口”
氢能产业链条众多、应用场景广泛，在众多涉氢领域中，一些难以脱碳行业的应用正在成为氢能发展的“突破口”。今年10月，联合国气候行动高级别倡导者发布的《与气候目标一致的氢能部署指导原则》提出，氢能目前的部署应主要针对炼钢等不存在其他解决方案的领域，氢能将在支持这些领域深度脱碳目标方面发挥关键作用。
中能建氢能源有限公司董事长李京光表示，传统的冶金、水泥、化工等难以脱碳的领域，正面临着越来越大的压力，一方面，国家的碳达峰、碳中和目标使其减排压力越来越大；另一方面，欧美发达国家设置的绿色能源和绿色产品壁垒，已经影响到这些行业企业的出口和销售，而这类传统工业领域要达到减碳的目的，用氢替代传统化石能源是唯一的选择。
“冶金、水泥、化工均属高能耗行业，传统生产工艺大量使用煤炭等化石能源作为燃料和原料，二氧化碳排放总量大、排放强度高，是脱碳难度最大的终端部门。”李庆勋认为，钢铁、水泥工业的高品位热需要通过专用燃烧器燃烧氢气生产，从而替代天然气等化石燃料；合成氨、合成甲醇和石油精炼等行业所需工业原料，以及冶金工业所需还原剂，很难通过电气化直接替代，低碳清洁氢替代应用潜力巨大。
基于氢能的这些优势，国家政策正在频繁关注难以脱碳领域的氢能应用。此前，国家发改委出台的《“十四五”全国清洁生产推行方案》也多次提出氢在化工、冶金领域的应用；在即将出台的《“十四五”可再生能源发展规划》中，也将这些领域作为氢能发展的重点。李庆勋表示，绿氢炼化、二氧化碳加氢制甲醇将得到规模化发展，氢冶金将迎来工业示范应用，同时，氢能在建筑和发电领域的应用也将提速，这些领域将成为氢能产业发展的“突破口”。
在国家电投集团综合智慧能源科技有限公司（国核电力院）氢能项目设计总工程师任占泉看来，氢能产业谋求进一步的发展，需要通过解决“量”的问题，实现突破。他表示，绿氢在工业和交通这两大领域的推广应用，都能够解决“量”的问题，但交通领域产业链长，涉及环节多，环境复杂，一定时期内氢能规模化推广不易，而工业领域专业化程度高，较独立，氢能替代相对易于实现。
重点行业先行
工业领域需氢量巨大
当前，在一些重点工业领域，氢能应用已存在一定基础。据李庆勋介绍，2020年，中国钢研科技集团有限公司、河钢集团等企业已启动氢冶金项目。今年，宝丰能源宁东化工基地太阳能电解水制氢正式投产，氢气产能达2万标方/小时；中国石油玉门油田清洁能源制氢纳入甘肃省“十四五”规划，并被确立为该省氢能源产业链链主企业。
“氢对工业领域来讲，并不是新鲜事物，”任占泉指出，以氢为原材料或保护气的领域非常多，需氢量也很大，我国氢气产量及消费量已居世界首位多年，超过9成应用在工业领域。他介绍，在重点工业领域布局，正是国家电投集团综合智慧能源科技有限公司发展氢能的重要路径，该公司主要研究方向包括可再生能源制绿氢、天然气掺氢、化工冶金行业绿氢替代等，并且在应用方面已有诸多清洁能源制氢项目落地。
在重点领域寻求突破，目前已成为众多大型能源央、国企布局氢能产业的方向。据了解，中国能源建设集团有限公司自2010年就开始对氢能进行前瞻性研究，在绿氢生产、氢能储运、氢能高值利用等领域都进行了多个EPC总包建设和自主项目开发，近期更是投资50亿元成立中能建氢能源发展有限公司。“我们将聚焦电解水制氢装备、副产氢高效利用、液化氢储运、大规模绿氢应用和氢能商业模式，做大做强集团氢能产业。”李京光表示。
不过，当下氢能在工业领域的应用仍然存在诸多挑战。任占泉认为，目前，绿氢推广的主要制约因素在于价格：对于部分精细化工领域，其产品附加值较高，用作保护气的氢总量不大，现阶段就能够实现绿氢替代，国内已有多个相关项目落地投产，国家电投铝电公司建设的宁东可再生能源制氢项目，就属于此类；而在大宗商品生产如钢铁、水泥和需氢化工等领域，对成本更加敏感，采用绿氢会显著推高产品价格，现阶段尚不具备大规模绿氢替代的条件。
“目前，氢气几乎都来自化石能源制氢，制氢过程排放大量二氧化碳，”李庆勋表示，氢的来源是氢能应用推广的瓶颈之一，同时，绿色氢气则面临生产使用成本较高的困境，预计2025年，可再生能源电解水制氢成本有望低于25元/千克。此外，他还指出，高效、长寿、低成本电解槽和氢专用燃烧器等关键设备仍需进一步技术攻关。
实现深度融合
打造产业“不可替代性”
以“绿氢”为主的氢能产业的发展对降低二氧化碳排放、应对气候变化的作用，目前已成为共识。而面对现阶段“绿氢”成本高等发展瓶颈，通过政策引导，将难脱碳领域的“不可替代性”转变为氢能发展优势，实现氢能与诸多重点行业的“深度融合”，对于氢能产业的发展和实现碳达峰、碳中和目标都有着关键意义。
为此，李庆勋指出，政策应该鼓励电解槽和CCUS等低碳清洁氢装备技术应用，支持有条件地区和企业通过发展低碳清洁氢气生产使用率先碳达峰；加快培育清洁氢气市场体系，并设立重点领域碳达峰碳中和情景氢能利用国家重大专项，由重点企业牵头、产学研用结合，围绕产业链部署创新链、围绕创新链布局产业链，实现产业链与创新链深度融合。
李庆勋认为，加大氢能科技创新至关重要。据他介绍，2021年5月，中国石油正式成立氢能研究所，布局氢气制取储运及高效利用、燃料电池及储能技术等氢能全产业链研发，服务氢能等新能源业务“清洁替代、战略接替、绿色转型”三步走总体部署，将助力中国石油向“油气热电氢”综合性能源公司转型。
“为实现我国‘30·60’双碳目标，大工业深度脱碳势在必行，”任占泉强调，推行绿氢替代，需要在生产环节进行碳排放总量控制，对高碳排企业及生产工艺进行限产、减产，同时推行碳汇碳交易，倒逼上游生产企业降低产品生产全周期碳排放。此外，还可以制定过渡期扶持政策，鼓励先行先试，给与相关企业及示范项目一定的政策及资金支持，减小企业转型期负担。
任占泉表示，绿氢产业的发展，核心问题在于应用端对绿氢的实际需求量。“工业领域总体量大、覆盖面广、不受地域因素制约，将催生巨大的绿氢市场，带动氢能制取-存储-运输-应用全产业链及上游可再生能源发电产业链协调发展。”他认为，“有了规模效应，氢能全产业链成本会有显著下降，进而形成产业发展的良性循环，绿氢将不再是奢侈品。”
来源：中国产业发展促进会氢能分会
