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加快推进氢能技术研发和产业化布局

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  ● 英大证券研究所副所长臧宁宁

  氢能产业并不是新兴事物,其发展在近几十年经历过几次高潮,在石油危机、全球变暖、技术进步等因素驱使下,氢能产业分别在上世纪70年代、90年代等经历过阶段性发展高潮。目前绿色低碳转型成为全球共识,氢能产业再次成为焦点,欧、美、日、韩、英等发达国家和地区纷纷制定氢能路线图,加快推进氢能产业技术研发和产业化布局。近期国家发改委出台我国第一个氢能相关规划《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,将推动我国氢能产业规范有序发展,氢能发展远景可期。

  一是氢能与电能是可再生能源利用的两种方式,相互补充,市场前景广阔。氢能具有能源和化工品双重属性。一方面氢能与电能一样,均是二次能源,均可来自化石能源和可再生能源,用于发电、交通、居民生活等领域。另一方面,氢是化学能载体,是由电子和质子构成的化学物质,氢可实现稳定储存和运输,主要作为工业原材料使用,广泛用于石油化工、制氨、甲醇和钢铁生产等领域。由于目前氢能主要通过煤炭、天然气等化石能源裂解制取,在碳达峰碳中和背景下,可再生能源制氢具有广阔应用前景。据中国氢能联盟预计,在2060年碳中和情景下,氢能在我国终端能源消费中占比将达20%左右,可再生能源制氢产量约为1亿吨。

  二是“十四五”期间氢能核心在于科技攻关。氢能在碳中和发挥作用关键在于可再生能源制氢及利用,从目前看,我国氢能产业链相关技术仍不成熟。从制氢看,电解水制氢主要有碱性水电解、质子交换膜水电解、固体氧化物水电解和碱性阴离子交换膜电解等四种技术。其中,碱性水电解相对成熟,但成本仍较高;质子交换膜水电解处于商业化初期,产业链关键设备依赖进口;其余还处于研发和示范阶段。从储运看,储氢技术主要包括高压气态、低温液态、固体材料以及有机液体储氢四种技术。其中,高压气态储运中,35MPa的储氢瓶已广泛应用于车载系统,70MPa技术仍需攻关和国产化;低温液态储运目前主要应用于航天等特殊领域;固态材料储运技术仍处于试验研究到商业应用的过渡阶段,是未来储运技术重要的发展方向;有机液体储运技术优劣势均比较明显,目前已实现商业应用,将在未来成为储运技术应用的重要补充。

  从氢能利用看,氢燃料电池汽车是当前氢能利用最受关注的方向。我国在整车、系统和电堆方面均已有所布局,但在质子交换膜、双极板、催化剂等关键材料和部件上,与国际先进产品相比,可靠性和耐久性仍存在较大差距,大部分关键零部件及关键材料仍依赖进口。规划明确提出,到2025年基本掌握核心技术和制造工艺,初步建立较为完整的供应链和产业体系。

  三是“十四五”期间氢能生产侧重工业副产氢和可再生能源制氢并重,远期向可再生能源制氢转变。目前我国95%以上的氢气通过化石能源重整和工业副产提纯取得,绿氢占比不到5%。受技术和经济性制约,预计未来一段时间氢能还主要来自化石能源。“十四五”期间氢能生产侧重工业副产氢和可再生能源制氢并重。规划提出,在焦化等行业聚集地区,优先利用工业副产氢,鼓励就近消纳,降低工业副产氢供给成本;在风光水电资源丰富地区,开展可再生能源制氢示范,逐步扩大示范规模,探索季节性储能和电网调峰。当前,天然气、石油、煤炭生产1吨氢气分别产生10吨、12吨、19吨二氧化碳。在碳达峰和碳中和的目标下,我国以化石能源制氢为主的高碳“灰氢”需要向以可再生能源为主的低碳“绿氢”转变。

  四是“十四五”期间推动氢能多元化示范应用。“十四五”期间氢能侧重在交通、储能、发电、工业四个领域示范应用。在交通领域,重点推进氢燃料电池中重型车辆应用,有序拓展氢燃料电池等新能源客、货汽车市场应用空间,逐步建立燃料电池电动汽车与锂电池纯电动汽车的互补发展模式;在储能领域,开展氢储能在可再生能源消纳、电网调峰等应用场景的示范,探索培育“风光发电+氢储能”一体化应用新模式,形成多种储能技术相互融合的电力系统储能体系;在发电领域,开展氢能源综合利用示范,推动氢燃料电池备用电源领域应用以及发电调峰技术示范和分布式发电示范应用;在工业领域,探索氢能冶金示范应用,探索开展可再生能源制氢在合成氨、甲醇、炼化、煤制油气等行业替代化石能源的示范。

(文章来源:中国证券报)

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