此次冬奥会是中国首次大规模应用蓝氢和绿氢,有着重要的象征意义,也寄予着中国氢能产业迈向商业化的强烈期盼。
与东京奥运会部分火炬使用氢燃料相比,北京冬奥会将火炬燃料全替换为氢能,张家口赛区的火炬还在全球首次使用了绿氢。这让氢气作为一种能源产品走入了大众视野。
按照氢气的生产方式,可将其分为灰氢、蓝氢和绿氢三种,分别指化石能源制氢、装有二氧化碳捕集和封存设施的化石能源制氢,以及可再生能源电解水制氢。蓝氢和绿氢被视为实现零碳排放的关键能源品种,已被多个国家列为重点发展的新能源。
保供北京冬奥会的制氢厂里,蓝氢和绿氢规模的比例相当。不过,现阶段这些氢气的生产成本均较高,冬奥会之后要直接转向商业化运营还有一段路要走。
氢能可应用在交通、工业、发电、供热等诸多领域。北京冬奥会上除了将氢作为火炬的燃料,还投入了上千辆氢燃料电池车辆。为此,中石化和中石油等能源企业配建了30多个加氢站为冬奥会服务。
自燃料电池汽车示范城市群政策正式公布以来,交通领域开始成为氢能产业的突破口。冬奥会上氢能应用的尝试也会逐渐对其后期的商用提供有益的借鉴。
>>蓝氢绿氢共同亮相北京冬奥
化石能源制氢即灰氢的技术此前已非常成熟,成本也较低;蓝氢和绿氢技术目前仍待突破,且目前成本高昂。北京冬奥会计划实现碳中和,故使用的氢能均为蓝氢和绿氢。
此次冬奥会期间,北京和北京周边共有11座制氢厂投入保供。其中,规模最大的两座制氢厂是张家口绿色氢能一体化示范基地项目(下称张家口绿氢项目)和中石化燕山石化北京冬奥会氢气新能源项目(下称燕山石化氢能项目),产品分别为绿氢和蓝氢。
张家口绿氢项目为此次冬奥会上50%的氢燃料电池汽车供应氢能,其使用陆上风能产生的电制氢。该项目由壳牌(中国)有限公司与张家口市交通建设投资控股集团合资建设,年产能2万千瓦(约4000标准立方米/小时),是全球已建成的绿氢项目里规模第二大的项目。
壳牌相关负责人表示,该项目建成用时13个月,生命周期预计是20年。目前该项目有一定的政府补贴,初期将为冬季奥运会期间张家口赛区的600多辆氢燃料电池汽车供应绿氢,此后项目生产的氢气将用于供应京津冀地区的公共和商业运输。
燕山石化氢能项目是化石能源制氢,所产氢气作为北京主会场的主火炬燃料,同时也为中石化旗下的加氢站供能,产能为2000标准立方米/小时。根据中石化发布的信息,该项目所产氢气获得“清洁氢”认证,低于传统化石能源制氢的碳排放量,意味着其为蓝氢。
上述两个项目均为商业化氢能项目。商业化项目是指非科研、示范、试点性质,以商业化可持续运行为目的的项目。以项目体量为衡量标准,年产1万千瓦以上的项目才算达到商业化规模,低于1万千瓦的项目主要以技术试点为目的。
保供冬奥会的11座制氢厂里,有七座为绿氢,四座为蓝氢。从产能上看,绿氢的比重更大。此次冬奥会实际使用的绿氢以张家口绿氢项目为主,而全部使用的氢气里化石能源制氢的比例更大。
此次冬奥会是中国首次大规模应用蓝氢和绿氢,对于氢能产业化有着重要的象征意义,也会为以后氢能走商业化道路积累经验。
>>氢能产业化正在路上
目前全球氢能产业仍处于产业化早期,尚无成熟的商业模式,几乎都得依靠补贴才能发展。东京夏奥会和北京冬奥会对氢能的青睐,对产业发展象征意义更大。
从灰氢转化为蓝氢,主要问题是成本较高;绿氢的生产技术仍待突破,且成本也较高。以德国为首的欧盟国家积极发展绿氢,重点扶持绿氢生产过程的设备和技术研发,期望以规模化促进产业化发展。美国对氢能的政策扶持力度不算大,但美国主要石油公司均将蓝氢作为重要战略方向。
北京冬奥会对氢能的推广,意味着中国认同氢能在实现碳中和过程中的作用。中国是全球氢气生产大国,高工产研氢电研究所(GGII)数据显示,2021年中国氢气产量约为2100万吨。另根据相关数据,在2030年碳达峰情景下,我国氢气的年需求量将达到3715万吨,在终端能源消费中占比约为5%,可再生氢产量约为500万吨,部署电解槽装机约80GW,绿氢有较大的增长空间。
从去年开始,国内发展绿氢的呼声日渐高涨。一方面,绿氢对环境友好,被认为是21世纪的终极能源;另一方面,随着未来电解水制氢技术进步、风光制氢形成产业化,有利于降低氢气利用的成本。
各大能源企业及上市公司纷纷上马绿氢项目。据不完全统计,2021年谋局绿氢的企业有华能集团、国网台州、宝丰能源、京能集团、隆基氢能、国电投氢能、中石化、三峡集团、广投能源、中广核、明阳智慧、中石油、京能清洁能源等。
与此同时,中国多个地方政府对氢能发展热情高涨,目前已有北京、山东、河北、天津、四川、浙江、宁夏等多个省市制定了氢能发展规划。京津冀、上海、广东、河北、河南五大氢燃料电池汽车示范应用城市群也已经正式官宣,中国氢能产业正在不断向前发展的路上。