21世紀經(jīng)濟報道記者費心懿 庫車、西安、上海報道

氫，位于元素周期表之首，最主要的存在形式是水，也是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)。

20世紀以來，人類對于氫能的探索從未停止。當下，氫能革命的浪潮再次興起。

“氫能的浪潮在全世界已經(jīng)走到第四輪了，在二戰(zhàn)后熱過一輪，上世紀80年代熱過一輪，2008年熱過一輪，現(xiàn)在是第四輪。因為風能和太陽能成本下降，在‘碳中和’的背景下，氫能熱潮再一次興起。”澳大利亞技術(shù)科學與工程院外籍院士、南方科技大學清潔能源研究院院長劉科此前接受媒體采訪時談到。

光子照射在晶硅面板上，光電子逃逸出金屬表面，形成電流。高導電性的薄膜通過吸附和傳遞質(zhì)子，將水分子分解成氫離子和氧氣。于是，光與電、電與氫之間串聯(lián)起新的可能。

氫從西部來

今年8月下旬，21世紀經(jīng)濟報道記者走進中國石化新疆庫車綠氫示范項目調(diào)研。綠氫是指通過太陽能、風能等可再生能源發(fā)電直接制取的氫氣，生產(chǎn)過程中基本不產(chǎn)生溫室氣體。

新疆庫車是全國享有最好的日照條件地區(qū)之一，最長日照時長可達16個小時。

位于庫車經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)以東約18km，牙哈鎮(zhèn)以北約10km的戈壁灘區(qū)上，一排排光伏板排列整齊，延伸至遠處的天山山脈，大量優(yōu)質(zhì)的光伏資源通過晶硅面板轉(zhuǎn)換為綠電。

8月30日，位于新疆庫車的300MW光伏電站實現(xiàn)全容量并網(wǎng)，這意味著新疆庫車綠氫示范項目全面建成投產(chǎn)。這是我國規(guī)模最大的光伏發(fā)電直接制綠氫項目，隨著配套的光伏電站全部建成、實現(xiàn)全容量并網(wǎng)，該項目可滿負荷生產(chǎn)綠氫。

新疆庫車綠氫示范項目光伏廠

源源不斷的綠電從這里送向7公里之外的制氫廠。

在制氫廠，21世紀經(jīng)濟報道記者看到，十個巨大的球形儲氫罐放置在工廠中央，七座制氫車間里放置了共52臺電解槽，有如連廊般的藍色輸氫管道建立在沙漠戈壁灘之上。據(jù)悉，該制氫廠的電解水制氫能力2萬噸/年、最大儲氫能力28萬標立方、輸氫能力2.8萬標立方每小時。

新疆庫車綠氫項目所產(chǎn)的綠氫主要用于供給4.5公里之外塔河煉化公司的兩套汽柴油加氫裝置生產(chǎn)，最終目標實現(xiàn)百分之百替代天然氣制氫裝置所產(chǎn)的灰氫，每年可減少二氧化碳排放48.5萬噸，相當于植樹30萬棵。

西北地區(qū)是我國棄風棄光比較嚴重的地區(qū)。而化工行業(yè)又是我國實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵行業(yè)之一，綠氫煉化也被視為化工行業(yè)實現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型的重要路徑。該項目通過將綠電轉(zhuǎn)制綠氫用于煉化是一種理想的綠電、綠氫的消納方案。

與此同時，面對可再生波動電源制氫的技術(shù)難題，中國石化通過自主開發(fā)綠電制氫配置優(yōu)化軟件，將電控設(shè)備與制氫設(shè)備同步響應(yīng)匹配，實現(xiàn)了“荷隨源動”，大幅提升對波動的適應(yīng)性。

2022年3月，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃》，該文件明確了氫能在中國未來能源結(jié)構(gòu)中的戰(zhàn)略性定位，制定了中國氫能產(chǎn)業(yè)階段性發(fā)展目標，并首次系統(tǒng)性提出了氫能在交通領(lǐng)域以外的多個規(guī)模化應(yīng)用場景的發(fā)展規(guī)劃，包括儲能、發(fā)電與工業(yè)。

以新疆為例。8月30日，新疆維吾爾自治區(qū)發(fā)改委發(fā)布的《自治區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動方案》提到，圍繞國家“三基地一通道”能源產(chǎn)業(yè)定位，明確要統(tǒng)籌氫能產(chǎn)業(yè)布局，明確主攻方向，在氫源開發(fā)、氫能應(yīng)用兩個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)充分聯(lián)動，以國內(nèi)有成功經(jīng)驗、有規(guī)模儲備和有實力的企業(yè)為牽引，以氫能產(chǎn)業(yè)示范區(qū)為抓手，有序開展氫能技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用示范，通過建鏈強鏈延鏈，高質(zhì)量發(fā)展綠色氫能產(chǎn)業(yè)鏈，推進西氫東送，打造國家大型綠氫供應(yīng)和出口基地。

降本提效

氫氣是重要的工業(yè)原料，也是最重要的工業(yè)氣體和特種氣體之一。在石油化工、電子工業(yè)、冶金工業(yè)、食品加工、浮法玻璃、氫氣有機合成、航天航空等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，同時氫氣也是一種極為理想的二次能源。

隨著燃料電池技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們對環(huán)保要求的不斷提高，氫在能源產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展?jié)摿θ找嫱癸@。目前煉油行業(yè)使用氫氣，主要是由于原油中含硫、氮等雜質(zhì)，煉廠采用催化裂化、催化裂解等工藝，易造成成品油中烯烴含量過高，影響產(chǎn)品的氧化安定性，造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格。該項目生產(chǎn)的綠氫將替代塔河煉化的天然氣制氫、作為原料進行加氫反應(yīng)，最終進入油品中，實現(xiàn)煉油產(chǎn)品綠色化。

作為我國首個規(guī)模化綠電制綠氫、綠氫煉化項目，工藝技術(shù)新、規(guī)模大、無成熟工程案例可借鑒是項目推行過程中的幾大挑戰(zhàn)。值得一提的是，該項目所用的光伏組件、電解槽、儲氫罐、輸氫管線等重大設(shè)備及核心材料全部實現(xiàn)國產(chǎn)化。

新疆庫車綠氫示范項目儲氫罐

以電解槽為例，在該項目啟動之前，國內(nèi)的1000Nm3/h電解槽累計需求量不到30臺，而僅庫車綠氫示范項目就需要52臺。

“這個項目最大的意義是帶動了國內(nèi)的制氫裝備的規(guī)模化生產(chǎn)，為國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)鏈降本提供了空間。”中國石化氫能源有限責任公司總工程師張聞鋒介紹。這之中，隆基氫能便是該項目電解槽的三大供貨商之一。據(jù)悉，隆基氫能的電解槽產(chǎn)能也在今年得到了大幅提升——去年年底產(chǎn)能達到1.5GW，位居全球第一。伴隨今年年底西安裝備工廠的建成，其產(chǎn)能將達到2.5GW。

波士頓咨詢公司聯(lián)合歐陽明高院士團隊發(fā)布最新研究報告《中國氫能產(chǎn)業(yè)展望》談到，制氫領(lǐng)域近年來正持續(xù)受到市場和資本的關(guān)注。盡管堿性電解水制氫技術(shù)被認為是相對成熟的技術(shù)，但仍需要產(chǎn)業(yè)參與者面向全新的綠氫場景，進行系統(tǒng)性技術(shù)創(chuàng)新，以場景落地推動產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，進而真正推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

隆基氫能副總裁王英歌認為，電解水制氫的成本70%左右是電力的成本。電力成本的構(gòu)成取決于兩個因素，一是電價，二是電耗。電耗方面技術(shù)突破能夠帶來效率的提升，那么電價方面就取決于光伏和風電的電價進一步下降，帶來制氫成本的降低。

“氫能產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，需要各環(huán)節(jié)長期的技術(shù)創(chuàng)新與突破，來解決全行業(yè)所面臨的技術(shù)成本高、能量轉(zhuǎn)化效率存在瓶頸、安全性管理缺乏體系、數(shù)字化水平低等問題。”歐陽明高院士團隊的楊福源教授表示，“持續(xù)的技術(shù)迭代，以及跨行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，正在為氫能產(chǎn)業(yè)注入加速發(fā)展的支撐與源動力。”

在應(yīng)用端，將氫轉(zhuǎn)換為電的氫燃料電池中的核心部件——電堆，成本也同樣在近年迅速實現(xiàn)下降。

上海重塑能源集團股份有限公司戰(zhàn)略市場部總監(jiān)劉一粟介紹，國產(chǎn)化為氫能產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)帶來顯著的幫助，最有代表性的是產(chǎn)品成本的大幅下降，早期電堆的售價每千瓦在20000元左右，今年市場上平均售價已經(jīng)降至每千瓦4000至5000元。“這個降本的過程只用了7年左右的時間。這有賴于中國燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈不斷完善，更離不開技術(shù)自主化和產(chǎn)業(yè)規(guī)模化兩大重要支撐。”

商業(yè)前景廣闊

不可否認的是，本輪全球氫能的興起蓋因“碳中和”的遠期目標。而這一次與前幾次最大的不同是兩個成本的大幅下降:一是燃料電池成本的大幅下降；二是可再生能源成本的大幅下降。

電解水制氫技術(shù)的不斷突破，光伏制氫是降低制氫成本的重要路徑之一。疊加終端用氫市場的不斷拓展，重卡、船舶、商用車、熱電聯(lián)供、工業(yè)冶金等對氫氣的需求不斷提升。隨著燃料電池技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們對環(huán)保要求的不斷提高，氫在能源產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展?jié)摿θ找嫱癸@。

在虹橋機場附近從事物流行業(yè)的氫能車車主向21世紀經(jīng)濟報道記者做出了如此的表述，過去開燃油卡車車上非常臟，“手一抹臉，全是烏漆嘛黑。”現(xiàn)在的氫車有兩點好處，一是潔凈、二是噪聲較小。

在上海青衛(wèi)油氫合建站，站長張雅婷介紹，其所在的油氫合建站的氫氣銷售量占到了上海的“半壁江山”。月度的加氫次數(shù)在138次到170次，加氫量平均每車5.5公斤。

加氫站

青衛(wèi)加氫站是依據(jù)上海市青浦區(qū)氫能規(guī)劃和綠色物流示范應(yīng)用而建，規(guī)劃設(shè)計35/70兆帕雙加注壓力等級，日加氫能力1噸的青衛(wèi)油氫合建站。當然，這也歸因于該站點地理位置上的優(yōu)勢，因為臨近上海的兩大主要化工廠，工業(yè)副產(chǎn)氫充足，運輸成本整體相對可控。

值得一提的是，應(yīng)用端需求的提升開始被觀察到。中國石化的相關(guān)負責人也談到，公司原先最早建立的兩座加氫站，運營初期一天的加氫量也就兩三百公斤，現(xiàn)在基本上單站的銷售量能達到接近一噸的量。

在氫能產(chǎn)業(yè)當中，氫交通、氫儲能、氫工業(yè)的每一種場景的商業(yè)化都將推動萬億級市場的遞進增長。而在將氫能宏大的戰(zhàn)略價值轉(zhuǎn)化為商業(yè)價值的過程中，需要價值鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、技術(shù)鏈的全方位規(guī)劃與發(fā)展。

不過，21世紀經(jīng)濟報道記者也了解到，當前氫氣成本的主要挑戰(zhàn)之一是儲運。業(yè)內(nèi)人士指出，氣態(tài)氫的運輸距離在100公里內(nèi)運輸成本相對可控；如果突破100公里以外的運輸半徑，儲運成本壓力較大。上述人士也建議，在儲運環(huán)節(jié)，如果將氣態(tài)氫轉(zhuǎn)成液態(tài)氫，能夠助力氫能在運營應(yīng)用端的儲運半徑擴大，為氫燃料電池車輛的推廣提供更好的環(huán)境，但這對于儲運設(shè)備的工藝也提出了更高的要求。

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