3月22日,国家能源局印发《2024年能源工作指导意见》,明白准确地提出了要加快编制推动氢能产业高水平发展的有关政策,有序推进氢能技术创新与产业高质量发展,稳步开展氢能试点示范,重点发展可再次生产的能源制氢,拓展氢能应用场景。
近年来,“氢能技术”慢慢的变成了能源领域国家重点研发计划项目,预计到2060年,我国氢气年需求量将超过1亿吨。那么,到底什么是氢能?它从哪里来?我们又为何需要发展氢能?它能应用在哪些领域?来看看按下发展“加速键”的氢能产业,如何改变生产生活?
提起氢能,您最先想到的是什么,是小时候玩的氢气球,还是课堂上的电解水实验?您知道吗?氢能分为灰氢、蓝氢、绿氢,“多彩”氢能怎么样产生,又有何不同?
简单理解,氢和氧反应产生的化学能就是氢能。氢是宇宙中分布最广泛的物质,在地球上主要以化合态的形式出现,比如水就是一种含氢的化合物。根据氢能的形成过程,我们一般将氢能分为灰氢、蓝氢与绿氢。灰氢主要是通过煤炭、天然气等化石燃料燃烧产生的氢气,在生产的全部过程中会有二氧化碳等排放。目前,市面上绝大多数氢气是灰氢,约占当今全球氢气产量的95%。蓝氢,是指采用了碳捕集措施的化石能源制得的氢气,碳排放强度大幅度降低。而绿氢,则是指利用可再次生产的能源分解水得到的氢气,是一种比较理想的氢能源。
大自然中有许多不同的能量,近些年来,像是风能、水能、太阳能等新能源都在加快速度进行发展,那么我们为什么还要全力发展氢能产业呢?
首先,氢能是一种清洁低碳、灵活高效的能源,对于促进全球经济脱碳,特别是在工业和交通领域有着不可或缺的替代作用。其次,氢能还兼具能源和原料双重属性,与电能相比,它便于储存、方便运输,可当作载能体,替代电能参与到交通、发电、储能、工业等领域,应用场景丰富。还有一点就是实现能源自主安全可控,可再次生产的能源制氢可通过我国广阔的国土面积,使用风光绿电制氢。2019年3月,氢能首次被写入《政府工作报告》。2022年,我国出台了《氢能产业高质量发展中长期规划》,首次明确地提出氢在能源体系当中所占的主体地位。而在今年的《政府工作报告》中,也指出“加快前沿新兴氢能、新材料、创新药等产业高质量发展”。可见发展氢能产业具备极其重大意义。
目前,氢能汽车是应用较为广泛的领域,主要为氢燃料电池车。最近,山东省率先对氢能源车出台了新政策,从今年3月1日起对安装了ETC套装设备的氢能车辆免收高速公路通行费。
在位于济南市莱芜区的一家加氢站,氢能重卡驾驶员唐文科一大早便前来加氢,为前往青岛董家口港拉货做准备。说起山东对氢能源车辆免收高速费这件事,他给我们算了一笔账。
按照山东省2023年氢能汽车保有量1200辆测算,每公里节省0.8元,可为氢能汽车运营企业让利超过15600万元,对应年用氢量约为1920吨。
2023年,我国氢燃料电池汽车销量呈现增长态势,全年售出5791辆,同比增长72%。氢能汽车与传统电动汽车有何不同?
专家表示,氢能汽车和纯电动汽车并不是二选一的关系,而是相互补充共同构成新能源交通格局。电动汽车在乘用车和轻型商用车领域优势显著,而氢能汽车由于其加氢速度快,低温损耗小等突出特点,未来主要的发展趋势为大型商用车领域,例如公交、长途重型卡车等,拥有广阔的发展前景。
氢燃料电池汽车作为氢能产业的重要一环,保持着良好的发展的新趋势。中汽协的多个方面数据显示,2023年全国燃料电池汽车产销分别增长55.3%和72.0%,在技术方面,燃料电池系统成本下降到每千瓦3000元,比2020年降低了80%。
目前,我国已形成涵盖制、储、运、加、用等各环节完整的氢燃料电池汽车产业链,是全球燃料电池汽车产业链最完整的国家之一。
氢能产业潜力巨大,发展前途广阔。然而,就像任何新兴起的产业一样,氢能产业在其发展过程中也需要更加多的配套,那么,发展氢能产业,还要应对哪些挑战呢?
氢能产业链涵盖制氢、储运、加注及应用等多个环节,每个环节的技术突破都是推动整个产业高质量发展的关键。专家这样认为,在技术层面,还需加强制备、储运和利用方面的技术储备与研发,特别是在制氢领域的电氢耦合技术、储运领域的关键材料以及管道输送的示范试验等方面取得突破。
电力规划设计总院副总工程师徐东杰表示,近几年在氢能的所有的环节,制氢、储氢、输氢、用氢,所有的环节都取得了比较好的进展。
目前,山东省已建成济青氢能高速公路,35座加氢站,氢能汽车保有量超过1200辆。按照计划,2025年氢能汽车保有量达到1万辆。
刚才我们提到,可再次生产的能源制氢是最环保最理想的氢能制造方式,但它目前还面临着成本比较高、占比比较低的问题。我们国家发展氢能,该如何让绿色的“可再次生产的能源氢”降本扩需呢?
电力规划设计总院副总工程师徐东杰称,目前我们的祖国的氢能消费量大概就是每年四千万吨,其中大部分来源还是来自煤制氢、天然气制氢、副产氢,作为可再次生产的能源制氢占比比较低。
目前,我国可再次生产的能源制氢成本比较高。多个方面数据显示,煤制氢成本约为9~13元/公斤、天然气制氢约为10~18元/公斤,可再次生产的能源电解水制氢成本受电力成本影响较大,约为15~45元/公斤。目前,加氢站的氢气价格大约在50~60元/公斤。如果与汽柴油相竞争,价格需要降低到25~35元/公斤,目前差距还很大。
随着可再次生产的能源发电技术的慢慢的提升和成本的持续降低,包括弃风、弃光的有效利用,可再次生产的能源制氢的效益将逐步提升,成本也将相应降低。同时,管输技术的发展也将为氢能的大规模应用提供可能。 (央视 张伟)