氫在世界范圍內(nèi)日益受到重視，全球主要經(jīng)濟(jì)體和企業(yè)一直在關(guān)注新興的綠氫行業(yè)崛起。越來越多的國家已將氫能視為在能源轉(zhuǎn)型中的重要一環(huán)。

氫能還被國際能源署描述為“多功能能源載體”，具有廣泛的應(yīng)用范圍，可部署在廣泛的行業(yè)中。

目前，全球約有40個(gè)國家制定了氫能戰(zhàn)略。根據(jù)高盛預(yù)測，低碳?xì)湓?2050 年的全球市場份額將至少達(dá)到 10 萬億歐元。

氫能作為清潔無副產(chǎn)物的能源，的確可以為能源系統(tǒng)做出貢獻(xiàn)，包括提高能源安全和能源利用的多樣性。在COP27氣候變化峰會(huì)的圓桌討論中，德國總理奧拉夫·朔爾茨將綠氫描述為“碳中和世界最重要的技術(shù)之一”。朔爾茨當(dāng)時(shí)說：“綠色氫是我們經(jīng)濟(jì)脫碳的關(guān)鍵，尤其是對鋼鐵生產(chǎn)、化工、重型航運(yùn)和航空等難以電氣化的行業(yè)。”

但是，綠氫或低碳?xì)洌驗(yàn)樯a(chǎn)成本高企，加上儲(chǔ)存和運(yùn)輸存在瓶頸。氫能的生產(chǎn)和使用一直受到限制。這也是氫能在碳中和目標(biāo)中，其作用最具爭議的地方。

近日，英國下議院科學(xué)和技術(shù)委員會(huì)發(fā)表了一份《氫能實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)的作用》(The role of hydrogen in achieving Net Zero)的報(bào)告，認(rèn)為氫在英國向凈零經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變中可能發(fā)揮一定作用，但其作用可能僅限于某些行業(yè)。

技術(shù)委員會(huì)通過在英國調(diào)查相關(guān)專家和從業(yè)者、政府官員、科學(xué)家等，來了解關(guān)于低碳?xì)浼夹g(shù)發(fā)展的計(jì)劃及其當(dāng)前進(jìn)展的適用性，政府如何更好地應(yīng)對氫能使用和挑戰(zhàn)。

該報(bào)告得出結(jié)論，盡管氫具有“幾個(gè)吸引人的特征，但我們大多數(shù)證據(jù)都很清楚，就目前的技術(shù)而言，它并不是能源轉(zhuǎn)型的靈丹妙藥”。

為何氫能不是碳中和進(jìn)程中的靈丹妙藥?

根據(jù)《氫能實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)的作用》報(bào)告，至少到目前，氫能的制取成本、應(yīng)用場景、轉(zhuǎn)換效率、技術(shù)突破方面，還存在很多短板。具體表現(xiàn)在以下幾方面：

1、氫成本不容忽視

采用低碳?xì)浼夹g(shù)至少在最初可能會(huì)消耗大量額外成本。

委員會(huì)主席格雷格·克拉克(Greg Clark)表示，“將我們的能源輸配網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為使用氫的網(wǎng)絡(luò)，存在重大基礎(chǔ)設(shè)施挑戰(zhàn)，以及何時(shí)能夠以經(jīng)濟(jì)成本大規(guī)模生產(chǎn)低碳?xì)涞牟淮_定性。”

未來將轉(zhuǎn)向氫使用的行業(yè)可能需要開發(fā)或改造其分配、加氫、供應(yīng)等一系列基礎(chǔ)設(shè)施。如，塔塔歐洲鋼鐵公司表示：“氫基煉鋼不能改造到現(xiàn)有的?產(chǎn)路線上”。同樣，英國玻璃和玻璃期貨有限公司也認(rèn)為：在玻璃制造中使用氫?“可能需要對熔爐進(jìn)?全面改造。

除了最終使?的基礎(chǔ)設(shè)施外，還有與氫?運(yùn)輸和儲(chǔ)存相關(guān)的成本。特別是如果最終用途是氫?供給全國范圍內(nèi)車輛的燃料，比如重型貨物運(yùn)輸行業(yè)，需要額外關(guān)注氫氣運(yùn)輸儲(chǔ)存成本。

劍橋?學(xué)機(jī)械?程教授 Cebon 教授警告說，由于灰?氫?藍(lán)氫或綠氫“便宜得多”，因此在采?氫基礎(chǔ)設(shè)施后可能會(huì)引發(fā)使用灰氫的危險(xiǎn)，“這將??增加碳排放量”，即使最終用途上取代了天然?的使用。

英國合資企業(yè)Acorn Hydrogen經(jīng)理Tim Dumeni說：“短期內(nèi)藍(lán)?氫是肯定的，但是?期會(huì)是綠?氫勝出。”

2、氫能使用場景有限

報(bào)告表示，隨著英國尋求向凈零經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，氫可能會(huì)在各個(gè)行業(yè)發(fā)揮特定但有限的作用，但在某些領(lǐng)域不可行、不實(shí)用或不經(jīng)濟(jì)的情況下助力脫碳。

它可能最適合以下應(yīng)用：

難以通電的場景，如運(yùn)輸某些環(huán)節(jié);

不需要建立廣泛的加氫網(wǎng)絡(luò)的用途，如在固定數(shù)量的停車場運(yùn)營的本地巴士服務(wù);

鄰近或接近氫生產(chǎn)場所(如工業(yè)集群)的用戶。

此外，氫氣還具有重要的潛在用途：

儲(chǔ)能方式;

鋼鐵、玻璃和礦物生產(chǎn)等能源密集型行業(yè)的能源。

事實(shí)上，目前灰氫已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)并且在工業(yè)中應(yīng)用，主要用于煉油和化學(xué)工業(yè)，如氨的生產(chǎn)和化肥。專家表示，在這些領(lǐng)域使用低碳?xì)渥鳛樘娲直匾绕涫窃诠I(yè)集群中使用藍(lán)氫與CCUS結(jié)合，將把藍(lán)氫引入低碳化、規(guī)模化。

但在一些領(lǐng)域，例如，如果氫要完全取代家用供暖系統(tǒng)中的天然氣，那么可能需要一項(xiàng)大規(guī)模且成本高昂的更換鍋爐、儀表和管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的計(jì)劃。看來，未來氫的使用很可能是有限的，而不是普遍的。

并且，電氣化的供暖(比如熱泵)和供熱網(wǎng)絡(luò)就可以提供具有競爭力的低碳解決方案。這在家庭供暖、儲(chǔ)能和公路運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)領(lǐng)域?qū)浼夹g(shù)應(yīng)廣泛推廣的程度造成了不確定性。

3、低碳?xì)浼夹g(shù)創(chuàng)新仍然重要

雖然氫所需的?部分技術(shù)已經(jīng)存在，可以通過充分的政策激勵(lì)措施擴(kuò)?規(guī)模，但低碳?xì)浼夹g(shù)的創(chuàng)新仍然很重要。

到2040年，對低碳?xì)淠艿男枨罂赡軙?huì)超過目前對灰氫的需求。

低碳?xì)錃饽馨l(fā)揮多大潛力，在很大程度上取決于其關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。低碳?xì)錃獾氖褂每梢詠碜噪娊?使用可再生或核能發(fā)電)或來自化石燃料與碳捕集、利用及封存(CCUS)。

低碳?xì)浼夹g(shù)創(chuàng)新既包括進(jìn)?步開發(fā)已經(jīng)證明可行的制氫技術(shù)，也包括進(jìn)?步開發(fā)不太知名的項(xiàng)目并將其推向市場。英國UKRI 這樣的資助機(jī)構(gòu)已經(jīng)確定了對此類研究的需求，并在他們的資助計(jì)劃中反映這?點(diǎn)。

報(bào)告表示，為了減少英國的溫室氣體排放，氫氣的生產(chǎn)需要在CCUS部署或可再生能源制氫能力的發(fā)展方面取得重大進(jìn)展。但這些時(shí)間是不確定的，因此指望氫能在中短期內(nèi)為減少英國溫室氣體排放做出巨大貢獻(xiàn)是不明智的。

4、不急于完全轉(zhuǎn)向綠氫

政府不應(yīng)在短期內(nèi)僅依賴藍(lán)氫或綠氫。

雖然在某些應(yīng)用中，與其他的低碳技術(shù)相比，氫能的效率較低，但我們不能否認(rèn)部署氫能在能源系統(tǒng)中帶來一定的好處。國家在實(shí)施氫戰(zhàn)略考慮的是更廣泛的利益，例如能源系統(tǒng)彈性和國家能源安全，以及作為燃料的價(jià)格競爭力。

?些分析師也認(rèn)為，隨著時(shí)間的推移，綠氫可能將變得?藍(lán)氫更便宜。但從中長期來看，藍(lán)氫能多大程度在凈零經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮作用是不確定的，即使因?yàn)橐恍┕I(yè)用戶已經(jīng)擁有必要的基礎(chǔ)設(shè)施，藍(lán)氫可能比綠氫更便宜并更快地在某些工業(yè)環(huán)境中部署。

報(bào)告指出，英國政府是否選擇繼續(xù)使用藍(lán)氫應(yīng)取決于其對氫氣生產(chǎn)中可以捕獲多少二氧化碳的期望：到2030年二氧化碳的標(biāo)準(zhǔn)捕獲率是否能達(dá)到95%，并在2050年之前遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過99%。

我國是否還發(fā)展氫戰(zhàn)略?

中國工程院院士、中國工程院原副院長干勇表示，保守估計(jì)，2050年氫在我國終端能源體系占比約10%，2060年占比將達(dá)約15%，成為我國能源戰(zhàn)略的重要組成部分，氫能將納入我國終端能源體系，與電力協(xié)同互補(bǔ)，共同成為我國終端能源體系的消費(fèi)主體，帶動(dòng)形成十萬億級的新興產(chǎn)業(yè)。

在中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院化學(xué)所研究員、發(fā)展中國家科學(xué)院院士韓布興看來，科學(xué)技術(shù)的重大進(jìn)步是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要保障。“碳中和涉及多學(xué)科領(lǐng)域，最核心的科學(xué)問題是物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)換。”他強(qiáng)調(diào)，氫為物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換提供了有效的解決方案，用可再生能源制氫及其有效應(yīng)用是利用可再生能源的重要途徑。

氫能產(chǎn)業(yè)的巨大機(jī)遇，得益于其在應(yīng)對氣候變化和推動(dòng)能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型中的優(yōu)勢。氫能將在未來能源生產(chǎn)和消費(fèi)中扮演重要角色。正如報(bào)告中指出，俄烏沖突導(dǎo)致消費(fèi)者的能源價(jià)格急劇上漲，包括英國在內(nèi)的世界各國政府重新考慮其能源結(jié)構(gòu)。不斷上漲的賬單使個(gè)人和家庭承受了巨大的壓力。

圖說：天然氣、電力價(jià)格急劇上漲

來源：[1]

在這種情形下，大力發(fā)展氫能推動(dòng)能源動(dòng)力轉(zhuǎn)型和保障能源供應(yīng)安全，同時(shí)助于推動(dòng)傳統(tǒng)能源向低碳清潔能源轉(zhuǎn)型。

我國是世界上最大的制氫國，可再生能源裝機(jī)量全球第一，在清潔低碳的氫能供給上具有巨大潛力。今年3月發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》明確了氫能和氫能產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略定位：氫能是未來國家能源體系的重要組成部分、用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體，氫能產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。

綠氫前景廣闊，但是目前存在一些現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)性問題，主要是成本問題。中國石化經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院副院長羅大清認(rèn)為， “從短期來講，必須要盡快突破資源、效率和規(guī)模三大瓶頸，從長遠(yuǎn)來講必須要實(shí)現(xiàn)內(nèi)生動(dòng)力，綠氫才能扛好低碳轉(zhuǎn)型的使命。”為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，他建議，加大產(chǎn)業(yè)政策支持，加大綠氫技術(shù)攻關(guān)升級，統(tǒng)籌園區(qū)推動(dòng)融合發(fā)展，統(tǒng)籌基礎(chǔ)設(shè)施推進(jìn)協(xié)同建設(shè)。

參考資料：

[1]https://publications.parliament.uk/pa/cm5803/cmselect/cmsctech/99/report.html

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/5jZcKo5hD42qoiBeQY_RPg

[3]https://hydrogencouncil.com/zh/hydrogen-is-a-critical-solution-to-climate-change/

[4]https://www.worldenergy.org/assets/downloads/Chinese_Regional_Insights_into_Low-Carbon_Hydrogen_Scale_Up_WE_Insights.pdf

[5]https://news.bjx.com.cn/html/20221226/1278654.shtml

[6]http://www.nea.gov.cn/2022-09/23/c_1310665287.htm

[7]http://www.gov.cn/zhengce/2022-03/24/content_5680958.htm

[8]http://www.xinhuanet.com/energy/20220722/f71db43ca7674c7fa79881feede31f3c/c.html

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