【观察】慎重发展氢能经济
为防止氢能经济“越发展、越耗能、越污染”,我国须引导蓝氢高值利用和绿氢大规模发展。
中国已做出2060年实现碳中和的庄严承诺。相对于煤碳、石油和天然气,氢能具有能源强度高、能源转化率高、碳排放量低的“两高一低”优势,适合于在未来能源中大力发展,而氢能的低碳和减排效应,可助力实现碳中和目标。
然而,氢能也存在技术难度高、生产成本高、储存和运输困难大的“两高一大”问题,在制氢过程中也有“灰氢”(化石能源制氢)、“蓝氢”(工业副产品制氢等)、“绿氢”(可再生能源制氢)之分,特别是目前中国的制氢主要不是利用电解质而是用化石原料如煤炭、天然气,使得制氢过程存在高污染、高排放、低成本的缺点,这些劣势问题不解决,氢能就难为碳中和贡献力量。
氢能发展的瓶颈
亟须颠覆以化石能源为主的氢源结构,由灰氢向绿氢转变。中国氢气主要来自化石能源,特别是煤炭,基于当前氢源结构发展氢能,与能源转型、节能减排的初衷南辕北辙。根据中国氢能标准化技术委员会提供的数据,中国2017年氢气产量约为2500万吨,其中来自煤制氢的氢气占62%,天然气制氢占19%,电解水制氢仅占1%。从氢源结构上看,灰氢一家独大、蓝氢开发程度较低、绿氢数量稀缺。使用化石能源制成的灰氢再去替代终端部门的化石能源消费,这种模式可谓多此一举,消耗无谓投资的同时,在物质转化过程中会产生大量能量损失和污染物排放。如果不改变当前氢源结构,氢能经济将“越发展、越耗能、越污染”,而且还会造成“生产地污染、消费地清洁”的结果,进而加剧区域间的不公平现象。
亟须大幅度降低氢能供应链成本,形成替代传统能源的市场驱动力。当前由于供应链成本过高,氢能难与传统能源形成竞争关系。未来中国氢能发展必须建立在“绿氢”资源基础之上,但成本过高是推广绿氢的最大障碍。当前中国能源价格体系之下,煤制氢成本最低、电解水制氢成本最高。例如在工业领域,煤制氢价格在10元/千克左右,要开展绿氢替代灰氢,电力价格就要控制在0.15元/度以内。虽然有“弃电制氢”的提法,但现实中充电基本处于数量无保证、电价无优惠状态,根本无法有效降低绿氢成本。再比如交通领域,氢气终端售价须低于40元/千克,氢燃料电池才能比燃油车更具运行成本优势,但在没有补贴的情况下,氢气售价高达60元/千克以上。可见,只有大幅度降低供应链成本,氢能终端应用才能打开。
亟需突破氢能产业链关键技术和设备,提升产业发展自主化水平。当前中国氢能产业核心技术创新能力不足、关键部件自主程度不高、产品性能指标与国际先进水平差距较大。长期以来,燃料电池核心部件——质子交换膜、催化剂、膜电极等都严重依赖进口,其成本占到燃料电池系统的30%甚至更高。最近虽然涌现出一批企业做出了国产化产品,但性能指标远远落后于国际先进水平,且成本较高、稳定性有待检验,短期内难以完全实现对进口产品的替代。基于当前技术掌握程度,如果强行通过补贴手段刺激下游需求,相当于把大量补贴资金输送至国外公司。
政策建议
做好氢能发展的顶层设计,将氢能作为实现“碳中和”、应对难以减排领域的核心解决方案。氢能即将成为能源系统的新成员,其发展必须服从和服务于能源革命的总体要求。需要认清的是,中国拥有多个与氢能存在替代关系的能源解决方案,因此氢能并非中国的必选项,而是备选项和优选项。因此,应从中国能源系统的核心问题出发,找准切入点,选择融入能源系统的合适路径。应重视氢能对实现“碳中和”的意义和作用,统筹经济效益、节能减碳和产业发展等因素,逐步构建绿色低碳的多元化氢能应用场景。
制定清洁制氢路线图,引导灰氢有序退出、蓝氢高值利用和绿氢大规模发展。构建“灰氢、蓝氢、绿氢”评价体系,引导清洁低碳氢源的优先开发和传统制氢方式的清洁低碳发展。研究制定清洁制氢发展路线图,明确不同技术条件和时间阶段的发展重点。近中期,应定位在以蓝氢、绿氢来保证氢气增量需求。即在确保资源供应和氢气需求相衔接条件下,优先利用工业副产氢,鼓励在“弃电”现象严重地区建设现场制氢项目,实现清洁制氢、副产品高值化利用和提升可再生能源消纳的“三赢”。中长期,应着力打造绿氢为主体,多种方式并存的低碳氢源结构。此外,还应鼓励光解制氢、生物制氢、煤制氢 CCS等新技术的研发,为清洁制氢做好技术储备。
完善氢能管理体制,建立健全氢能推广的激励机制。氢能发展需要在体制机制上做出重大调整和创新。首先,可参照天然气兼具能源和危化品的模式进行管理。其次,需要明确氢能产业链各个环节的监管部门和对应的责任义务。例如氢气压力容器标准、液氢相关标准、加氢站的归口管理部门和审批流程、油氢气氢合建站监管模式等。再次,在重点地区可采用以政策红利代替补贴红包的方式,通过加强环境监管、能源和煤炭消费总量控制等方式,以及碳排放交易、碳税等价格机制,为氢能应用拓展市场空间。
开展技术、模式等综合示范,因地制宜探索氢能发展路径。近几年,尽管全球很多国家都在积极发展氢能产业,但尚未形成“放之四海而皆准”的发展模式。在发展之初不确定性较多的情况下,尤其是技术不成熟、自给率不足条件下,不宜过早进行大规模推广。而是应做好试点示范工作,探索可复制、可推广的发展路径。应结合氢能在中国发展现状和未来定位,开展技术、体制机制、标准法规等全方位综合示范,并根据不同地区氢能资源优势和产业发展基础,选择不同示范内容,打通氢能供应链和产业链,为氢能大规模融入能源生产和消费体系提供经验借鉴。
制定氢能发展的碳足迹标准,形成清洁、低碳、低成本和长效的氢能生产供应链。氢能产业要评估它从原料采集、生产运输、使用、回收的全生命周期碳足迹,制定氢能发展的碳足迹标准和测量指标,来引导氢能产业的发展,逐步形成由中国特色的氢能产业链。