近日，由國務院國資委指導，中國石化主辦的氫能應用現(xiàn)代產業(yè)高質量發(fā)展推進會暨專家咨詢委員會成立大會召開，8家氫能鏈上企業(yè)作交流發(fā)言，與會專家咨詢委員會委員圍繞氫能制備技術進展、氫能儲運加裝備研發(fā)、工業(yè)用氫技術進展、氫能交通發(fā)展等話題展開交流。本版刊發(fā)部分專家觀點，敬請關注。

　　氫能作為一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源，具有能量密度大、零污染、零碳排等優(yōu)點，被譽為21世紀的“終極能源”。如今，發(fā)展氫能已經成為全球主要經濟體的重要能源策略之一，是現(xiàn)代能源體系的一顆新星。

　　攻關氫能制取和儲運新技術

　　近年來，在“碳達峰、碳中和”的背景下，在減排目標的驅動下，氫能發(fā)展持續(xù)加快。國際氫能委員會聯(lián)合主席伯努瓦·波捷表示，氫能已成為許多經濟體碳中和投資計劃的核心要素，全球范圍內有大量氫能項目正在籌備中。根據國際能源署的預測，到2070年全球對氫氣的需求將達到5.2億噸。

　　除了零污染，氫能本身的能源價值也不可小覷，其燃燒熱值是汽油的3倍、乙醇的3.9倍、焦炭的4.5倍。因此，氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，也是用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉型的重要載體。

　　根據氫氣的來源，可以分為綠氫、藍氫、灰氫三種類型。綠氫在制備過程中可以實現(xiàn)零碳排放量，因此也被稱為最純正的綠色能源。其中，電解水制氫作為目前最重要的綠氫制備手段之一，備受世界各國關注。

　　中國科學院大連化學物理研究所研究員趙云指出，電解水制氫技術主要分為四種，分別是堿性電解水技術、質子交換膜電解水技術、固體聚合物陰離子交換膜電解水技術和高溫固體氧化物電解水技術。傳統(tǒng)的堿性技術最大優(yōu)勢在于成本比較低，但存在產氫壓力低等問題；質子交換膜技術可以消除傳統(tǒng)堿液等瓶頸，適應波動性的電力，但面臨成本高等難題。

　　趙云指出，制氫的成本主要由電價和系統(tǒng)成本兩部分組成。隨著可再生能源的進一步發(fā)展，電力價格逐步走低，電解水制氫的成本將逐漸具有競爭力。相較于傳統(tǒng)堿性技術，質子交換膜技術更加簡單，制氫壓力也更高。對于質子交換膜技術而言，存在最大的挑戰(zhàn)是降低其中貴金屬用量以實現(xiàn)控制成本，并且密封結構也要進一步升級，以適應高壓工作環(huán)境。

　　從“制—儲—運—用”氫能產業(yè)全鏈條來看，上游制氫之后的下一步任務是中游儲運。現(xiàn)階段的氫能儲運路線分為三種：短途的運輸，要靠壓縮儲氫；長途的國際氫交易，主流方式是把氫變成氨；長途大流量的輸氫，則需要管道運輸。

　　如何提升氫能儲運的技術能力，在儲運流程中降低成本，解決安全性、效率方面的技術難題，成為氫能產業(yè)發(fā)展的堵點。

　　“目前，大規(guī)模清潔制氫多集中在距離城市較遠的地區(qū)，因此需要安全高效的大規(guī)模氫的儲運方式，氫能儲運已成為制約氫能產業(yè)發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)。”上海交通大學氫科學中心副主任鄒建新說。

　　對于氫能的儲運材料方面，鄒建新指出，鎂基固態(tài)儲氫具有低成本、高容量、高純度的優(yōu)勢，我國鎂資源儲量豐富，約占全球已采量的90%，因此材料成本較低；鎂基材料在常見材料中儲氫密度最高，可以采用多種方式放氫；在技術方面，鎂基儲氫合金具有反應相對簡單、無副產物且控制性良好的優(yōu)勢。此外，鎂基儲氫合金材料易于回收且回收率高，屬于對環(huán)境友好的合金材料。

　　不過，鎂基儲氫材料也存在表面易被氧化導致吸放氫效率降低，以及在長期循環(huán)使用過程中易發(fā)生衰減等問題。鄒建新認為，這兩個問題可以用在鎂顆粒表面形成催化點位和第二相分散來解決。目前，年產10噸的氫化鎂粉末生產線已在上海建成，年產100噸的多孔鎂基儲氫顆粒生產線已在新鄉(xiāng)建成，基于鎂基固態(tài)儲氫技術的備用電源已實現(xiàn)量產，第一代噸級鎂基固態(tài)儲運氫車將于近期發(fā)布。

　　拓展氫能工業(yè)和交通應用新局面

　　氫能產業(yè)鏈下游是氫的綜合應用。氫氣不但可廣泛應用于石油、化工、冶金、電子、醫(yī)療等領域，還可以通過氫燃料電池或氫內燃機轉化為電能和熱能，覆蓋社會生產生活的方方面面。到2060年，我國氫能需求預計達1.3億噸，其中工業(yè)需求占主導地位，占比約60%。

　　寶武清潔能源有限公司氫能技術總監(jiān)饒文濤指出，中國占世界鋼產量的一半以上，鋼鐵行業(yè)是承擔碳減排的主力軍。在鋼鐵用氫方面，氫冶金的推進與普及將會極大影響目前國內外的氫氣供給格局。增大用氫量是低碳冶煉的根本途徑，以氫代碳不但可以大幅減少二氧化碳的排放，實現(xiàn)清潔生產，還可以減少煤中雜質對冶煉的影響，獲得高純凈鐵水。

　　鋼鐵行業(yè)對綠氫的需求將大規(guī)模增加，以寶武集團為例，2億噸鋼產量全氫冶金的年用氫量將達到154萬噸。因此，綠氫的產量和價格將是鋼鐵行業(yè)用氫量的決定性因素。隨著大批綠氫項目的開工，在綠氫產品不斷優(yōu)化升級的同時，綠氫價格有望持續(xù)下降。根據彭博社的預測，2026年為綠氫價格的拐點，綠氫成本將有望低于藍氫。

　　饒文濤相信，鋼鐵生產工業(yè)具備全流程用氫的條件，而用氫技術會產生大量對新裝備的需求，包括氫壓縮機、氫燃燒器、氫氣管閥等。氫能的應用將給冶金裝備制造業(yè)帶來大量商機。

　　除了工業(yè)領域，交通運輸領域作為能源高度依賴性行業(yè)，能源清潔化轉型發(fā)展是大勢所趨。據統(tǒng)計，交通運輸領域碳排放約占我國碳排放總量的10.4%，位居前三。當前我國交通基礎設施規(guī)模及運輸能力正處于快速提升階段，如何實現(xiàn)降碳成為亟待破解的困局，是值得探討的課題。

　　“中國石化積極在氫能交通方面開展實踐。”中國石化集團公司高級專家王維民說。

　　交通用氫制備方面，中國石化規(guī)劃推進集中式綠氫供應，研究建設烏蘭察布至北京的綠氫長輸管道，結合市場需求，在沿線再布局一批加氫站。結合區(qū)域資源稟賦，探索在遼寧、廣東、四川等地區(qū)建設開展站內電解水制氫、甲醇制氫、天然氣制氫、氨分解制氫等制氫加氫一體化項目。交通用氫儲運方面，開展微網輸氫、高壓氫氣儲運、液氫儲運的研究和推廣工作。加氫網絡建設方面，以“3+2”（北京、上海、廣東+河南、河北）氫燃料電池汽車示范城市群和氫能產業(yè)發(fā)展意愿較強的地區(qū)為重點，中國石化已經在燕山石化、廣州石化、高橋石化等建成1.4萬噸/年的燃料電池氫供應中心，建設油氫合建站，規(guī)劃“十四五”加氫能力約12萬噸/年。高速公路氫走廊方面，適度超前落地城市間氫能走廊，構建跨區(qū)域連通的氫能高速公路示范線，培育更多的貨運車、重卡車等加氫車輛。

　　2023年2月15日，我國首個甲醇制氫加氫一體站——大連盛港加氫站正式投用，站內設置甲醇橇裝制氫系統(tǒng)，相比加氫站傳統(tǒng)用氫方式，成本可降低20%以上。

　　截至目前，中國石化在全國已建成加氫站數量超過350座，約占全球總數的40%，位居世界第一。國內“氫能走廊”初見雛形，油氫混合站網絡初具規(guī)模。

　　把舵綠氫產業(yè)鏈未來發(fā)展新方向

　　當前，在有關部委的指導推動下，氫能產業(yè)版圖拓展轟轟烈烈，已有超過40家中央企業(yè)布局氫能產業(yè)鏈。

　　制氫方面，中國石化、國家能源集團、航天科技集團等在化石能源制氫及應用方面優(yōu)勢突出，主導或參與了國內絕大部分的綠氫項目。以中國石化綠氫項目為例：新疆庫車2萬噸/年綠氫項目正在加快建設；鄂爾多斯3萬噸/年綠氫項目已于2023年2月啟動建設；烏蘭察布一期10萬噸/年綠氫項目將啟動，所產綠氫通過建設“西氫東送”工程輸送至燕山石化，可就近供應京津冀地區(qū)氫能交通及工業(yè)用氫需要。

　　儲運方面，國家電投、中國建材等在部分車用儲氫容器的材料、技術、裝備處于示范階段，中國石化純氫管道輸送技術趨于成熟。加氫站方面，中國石化累計發(fā)展加氫站98座，國內網絡占有率超30%，成為全球擁有、運營加氫站數量最多的企業(yè)；中國石化、國家能源集團、國機集團均已完成壓縮機、加氫機等關鍵設備研發(fā)。同時，東方電氣集團、中國一汽、東風公司等布局燃料電池商用車裝備制造。

　　對于氫能產業(yè)鏈的未來方向，中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高認為，要以綠氫制備的商業(yè)價值為源頭，以多元化、大規(guī)模商業(yè)示范應用為龍頭，拉動綠色氫能全產業(yè)鏈發(fā)展。

　　歐陽明高指出，氫能的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)都在于產業(yè)鏈長，每一個環(huán)節(jié)都有很多技術，面臨多元化的困境。“氫能系統(tǒng)集成技術需要適合中國國情的集中式氫儲能發(fā)電系統(tǒng)。”根據國際長時儲能委員會分析，未來可再生能源10%的發(fā)電量需要經過長時儲能技術實現(xiàn)長周期轉移。中國需要1.5萬億千瓦時的長時儲能，其中大部分需要氫儲能解決。

　　我國要實現(xiàn)氫能技術從跟跑到領跑的跨越，需要打通地上的生產、地下的儲存、摻輸一體、多途徑利用的綠氫工業(yè)技術鏈。因此，氫能產業(yè)鏈上企業(yè)要加快綠氫工業(yè)體系建設，來支撐氫能中國的戰(zhàn)略目標。

　　中國科學院院士、中國石油集團公司新能源首席專家鄒才能認為，我國不適合照搬歐洲的“氫電模式”，早期需結合天然氣管網及基礎設施優(yōu)勢，發(fā)展“氣氫融合”模式。“綠氫是新能源革命中的一匹黑馬，要像開發(fā)油氣田一樣建設綠氫大基地，油氣公司發(fā)展綠氫有先天獨特的優(yōu)勢。”

　　在鄒才能看來，現(xiàn)階段氫能技術存在“四大矛盾”：技術發(fā)展不充分與市場需求多樣化之間的矛盾、研發(fā)周期長投入大與產業(yè)短期收益之間的矛盾、成果轉化不通暢與產業(yè)發(fā)展規(guī)模之間的矛盾、攻關力量碎片化與技術創(chuàng)新體系化之間的矛盾。這四大矛盾將影響我國氫能全產業(yè)鏈技術的發(fā)展，需要系統(tǒng)解決。

　　此外，中國工程院院士曹湘洪強調了管控氫能產業(yè)安全風險的重要性。“要像管控天然氣安全一樣管控氫氣安全。”隨著新的氫能應用場景紛沓而至，氫能安全風險管控也迎來新的挑戰(zhàn)。例如在制氫過程中，如何做好各類大規(guī)模電解水制氫裝置和大規(guī)模儲氫裝置的安全防控；在氫氣運輸過程中，如何規(guī)避高壓氣瓶運輸中氫氣裝瓶、車輛行駛、氫氣卸車全過程的安全風險等。

　　曹湘洪表示，要系統(tǒng)開展氫能安全技術研究，修訂和完善氫能安全國家標準體系，從氫能全產業(yè)鏈現(xiàn)狀和發(fā)展對氫能安全管控的要求出發(fā)，建立氫能系統(tǒng)各種設備、管道管件、閥門、儀器、儀表等的檢測檢驗機構。建設氫能設施檢測檢驗技術研究院技術要求高、資金投入大，需要專業(yè)素質高的專門人才隊伍。建議大型國企主動擔當，國家和地方政府對檢測檢驗技術研究院要有支持和扶持政策。（洪晨曦）

　　 轉自：中國石化報