提及新能源,大多数人的第一反应是新能源汽车和锂电池。相较而言,氢燃料电池更像是一个未实现的概念。但事实上,氢能源产业已经到了爆发的临界点,它不仅是交通领域的重要能源组成部分,也是储能领域发展的重要方向。
12月8日,在国家发展和改革委员会、国家能源局指导,联合国开发计划署、中国国际经济交流中心联合主办的2021联合国开发计划署氢能产业大会上,中国工程院院士、中国工程院原副院长干勇就明确指出,“双碳”目标下,储能是能源转型的重点,而氢能则是储能的重要组成部分。
目前,风电和光伏是当下唯一能够成熟、大规模的绿色能源,根据国家电网对未来能源结构建立的模型,2060年达到碳中和时,煤电、气电、核电、水电、风电、光电、光热、分布式发电等能源共存,其中风电光伏装机容量可能达到48亿千瓦左右,发电达7.9亿度,占比在50%左右,而基于化石能源的发电量占只有比13%左右。
由于电和光伏发电具有明显的波动性,所以储能必将成为未来发展的重点,而氢能则是储能领域的重要组成部分。
在干勇看来,“氢能可以抵抗波动性和随机性,包括相关设备的抵御干扰性和弱支撑性,还有电网带来的高效消纳、安全运行的挑战。作为储能设施,氢能具备了大规模、长周期的优势,可实现可再生能源电力时间、空间的转移,且可以使用在任何地方,是拓展电力利用,应对再生能源随机波动的最佳方式。”
而要做好氢能,当务之急是要建立低成本、大规模、绿色经济的氢体系。另一方面,在交通领域,则要开创氢能的重卡时代。和锂电池不同,氢能在重载和长续航上更具有优越性,49吨以上的重卡,不太适合使用锂电池,却是氢燃料电池的最佳使用场景。
干勇认为,“物流密集的港口地区尤其适合建立柴改氢示范区。”港口交通发达,在港口示范区运行氢重卡,不仅有海上制氢的便利,还能使港口从雾霾重灾区变为清洁示范区,来真正达到环境驱动型的氢能利用,而不仅仅是技术驱动型的。
与此同时,适合发展氢能的还有柴油物流车。经过调研后干勇发现一些港口的吞吐量很大,柴油消耗每月将近1400万吨,这就是一个很好的市场,所以开创氢能重卡时代,优先发展氢能的商用物流车,意义重大。
在面对氢能发展上制氢、储氢、运氢这三大痛点时,干勇的建议是发展固态储氢技术,无论是从体积储氢密度,还是安全性等因素考虑,固态储氢技术都具有商业化发展的前景,是全国用氢、运氢的一个方向。
此外,干勇认为,氢能产业未来发展的重点是突破新型的绿色氢能技术。根据国家能源署的预测,到2050年,总体用能比现在降低8%,氮气、氢气使用量会扩大2倍,而且电力在整个能源占比中超过50%,是现在的2.5倍。2030年,低碳氢要占70%,这意味着,未来需要迅速扩大电解槽产能和输出能力,并迅速降低成本。
根据中国氢能联盟出台的标准,绿色氢气分为三种,一个是低碳氢,一个清洁氢能,一个可再生氢。每生产1千克氢气,排碳量要小于14.51千克的碳,就是低碳氢。排碳量小于4.9千克,即是清洁氢;而只有利用可再生能源制取且排碳量小于4.9千克的氢气才叫做可再生能源氢。
只有具备高效能、大容量、宽功率、低成本、集成式模块化的制氢技术,才能满足未来越来越旺盛的绿氢需求。