“能源清潔低碳發(fā)展關(guān)乎人類未來(lái)?！碑?dāng)前，解決不斷增長(zhǎng)的能源需求與可持續(xù)發(fā)展之間的矛盾，是世界各國(guó)的共同目標(biāo)。2014年，習(xí)近平總書記提出推動(dòng)“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略，為我國(guó)能源發(fā)展指明了方向。近年來(lái)，氫能以資源豐富、熱值高、無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)被視為推動(dòng)未來(lái)能源轉(zhuǎn)型的二次能源。美、德、日等發(fā)達(dá)國(guó)家均出臺(tái)相應(yīng)政策，將發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)提升到國(guó)家能源戰(zhàn)略高度。經(jīng)過(guò)多年的積累，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)部分領(lǐng)域初具產(chǎn)業(yè)化條件。未來(lái)隨著技術(shù)的不斷更新、成本的持續(xù)下降、機(jī)制的健全完善，氫能的發(fā)展必將為推動(dòng)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型提供有力支撐。

能源轉(zhuǎn)型發(fā)展形勢(shì)

當(dāng)前，化石能源依然是世界的核心能源。2018年全球由能源消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放達(dá)到331億噸，占全球排放總量的三分之二，同比增長(zhǎng)1.7%。其中，包括我國(guó)在內(nèi)的新興經(jīng)濟(jì)體碳排放增長(zhǎng)十分明顯?？紤]各國(guó)根據(jù)“巴黎協(xié)定”制定的長(zhǎng)期能源發(fā)展目標(biāo)，可再生能源在全世界快速發(fā)展，根據(jù)國(guó)際可再生能源署(IRENA)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年全球可再生能源同比增長(zhǎng)8%，約占全球能源需求增長(zhǎng)的25%。清潔低碳的可再生能源取代煤炭等化石能源，成為能源轉(zhuǎn)型的重要舉措。

近年來(lái)，我國(guó)大力發(fā)展可再生能源，化石能源消費(fèi)占比逐步下降。以電力為例，我國(guó)可再生能源裝機(jī)容量占全球總量的29.6%，其中水電、風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電分別占全球能源裝機(jī)總量的27.2%、32.8%和36%，穩(wěn)居世界第一，并已提前完成我國(guó)能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃目標(biāo)。但可再生能源發(fā)展過(guò)快，與其匹配的電網(wǎng)系統(tǒng)并未建成，造成部分地區(qū)棄風(fēng)、棄光、棄水問(wèn)題嚴(yán)重。此外，“以氣代油”“以電代油”等替代成本較高，導(dǎo)致用戶側(cè)需求與能源供給側(cè)發(fā)展不協(xié)調(diào)、不平衡。因此，促進(jìn)可再生能源發(fā)展，不光需要完善的政策機(jī)制、配套設(shè)施、技術(shù)升級(jí)，也需要探索創(chuàng)新能源轉(zhuǎn)換媒介，氫能的發(fā)展為推動(dòng)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型提供了一個(gè)重要方向。

氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

發(fā)展現(xiàn)狀

在國(guó)外，氫能備受關(guān)注，美國(guó)能源部在2002年發(fā)布《國(guó)家氫能發(fā)展路線圖》，聯(lián)合高校企業(yè)共同攻關(guān)氫能及燃料電池關(guān)鍵技術(shù)，并成立美國(guó)燃料電池和氫能聯(lián)盟。經(jīng)過(guò)多年積累，美國(guó)已具備世界領(lǐng)先的氫能基礎(chǔ)設(shè)施集成與裝備制造技術(shù);德國(guó)已穩(wěn)步完成《氫能與燃料電池計(jì)劃》，成功開展燃料電池汽車、家庭熱電聯(lián)供站、加氫站等方面研究示范。截至2018年年末，歐洲擁有152座已運(yùn)營(yíng)加氫站，其中德國(guó)就擁有60座對(duì)外經(jīng)營(yíng)店，并計(jì)劃2030年達(dá)到1000座，覆蓋全部德國(guó)人口;日本發(fā)布《氫能/燃料電池戰(zhàn)略發(fā)展路線圖》，分階段推進(jìn)氫能關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。當(dāng)前，日本已初步實(shí)現(xiàn)家用燃料電池?zé)犭娐?lián)供固定電站和燃料電池汽車商業(yè)化推廣。

在國(guó)內(nèi)，氫能的“熱度”不斷提升，2016年，政府發(fā)布《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016~2030年)》將氫能產(chǎn)業(yè)納入國(guó)家能源戰(zhàn)略。今年全國(guó)兩會(huì)，將“推動(dòng)充電、加氫等設(shè)施建設(shè)”寫入《政府工作報(bào)告》，作為解決能源資源問(wèn)題和環(huán)境危機(jī)的有效途徑。國(guó)內(nèi)十余省市陸續(xù)發(fā)布?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)規(guī)劃。其中，江蘇打造“長(zhǎng)三角氫走廊”、山東發(fā)展“中國(guó)氫谷”、大同建設(shè)“氫能之都”。能源央企也積極布局氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，如國(guó)家電投、中廣核、華能等企業(yè)積極探索可再生能源制氫技術(shù)。在國(guó)家政策推動(dòng)下，我國(guó)氫能發(fā)展已具有一定基礎(chǔ)，現(xiàn)有工業(yè)制氫量已達(dá)2500萬(wàn)噸/年。截至2018年底，國(guó)內(nèi)正在運(yùn)營(yíng)的加氫站達(dá)到19座，排名全球第四。但當(dāng)前相對(duì)于傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，氫能占比新能源的應(yīng)用份額很低，受成本和技術(shù)制約嚴(yán)重，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還處于起步。

相關(guān)政策

當(dāng)前國(guó)內(nèi)出臺(tái)氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策主要分為產(chǎn)業(yè)發(fā)展、技術(shù)研發(fā)、財(cái)政支持三個(gè)方面。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面。政府統(tǒng)籌規(guī)劃氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線，分階段推進(jìn)氫能技術(shù)升級(jí)和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。2016年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》指導(dǎo)制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及發(fā)展規(guī)劃。2018年，武漢市政府和蘇州市政府分別發(fā)布《武漢氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃方案》、《蘇州市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)施意見(jiàn)》，結(jié)合地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，制定氫能發(fā)展規(guī)劃。

技術(shù)研發(fā)方面。一是重點(diǎn)突破制氫、儲(chǔ)氫、燃料電池等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。2016年，國(guó)務(wù)院發(fā)布《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》提出重點(diǎn)開發(fā)氫能、燃料電池等新一代能源技術(shù)。2017年，北京市政府發(fā)布《北京市加快科技創(chuàng)新培養(yǎng)新能源智能汽車產(chǎn)業(yè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》提出科學(xué)布局并適度超前推進(jìn)燃料電池汽車的研制，培育產(chǎn)業(yè)新增長(zhǎng)點(diǎn)。二是推動(dòng)燃料電池汽車及其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)創(chuàng)新示范。2017年，科技部發(fā)布《“十三五”交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》提出推進(jìn)加氫站建設(shè)和燃料電池汽車規(guī)模示范。

財(cái)政支持方面。一是對(duì)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和滿足日加氫能力要求的新建燃料電池汽車加氫站，給予投資補(bǔ)償。2014年，國(guó)家財(cái)政部發(fā)布《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》提出對(duì)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)且日加氫能力不少于200公斤的新建燃料電池汽車加氫站每個(gè)站獎(jiǎng)勵(lì)400萬(wàn)元。廣東、安徽、河南等省市也陸續(xù)出臺(tái)補(bǔ)貼政策。二是對(duì)燃料電池汽車實(shí)行車輛購(gòu)置補(bǔ)貼，推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2018年，廣州市發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于征求廣州市推動(dòng)新能源汽車發(fā)展若干政策公眾意見(jiàn)的通知》明確燃料電池汽車購(gòu)置補(bǔ)貼。

氫能展望

氫能在未來(lái)發(fā)展中，成為由傳統(tǒng)化石能源為主向可再生能源為主的能源體系中重要的二次能源媒介。2018年，中國(guó)氫氣產(chǎn)量約2100萬(wàn)噸，根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟預(yù)計(jì)，2030年，中國(guó)氫氣需求量將達(dá)到3500萬(wàn)噸，在終端能源體系中占比為5%。到2050年氫能將在中國(guó)終端能源體系中占比至少達(dá)到10%，氫氣需求量接近6000萬(wàn)噸，可減排約7億噸二氧化碳。

氫能在能源轉(zhuǎn)型中的主要作用

氫能使得 “萬(wàn)物鏈接”，促進(jìn)能源互聯(lián)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)跨能源網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)優(yōu)化。作為高能量密度無(wú)污染排放的二次能源，氫能具有遠(yuǎn)距離輸送、大規(guī)模存儲(chǔ)和“氫-電”互換的特性，是有效耦合傳統(tǒng)化石能源和可再生能源系統(tǒng)，構(gòu)建現(xiàn)代能源體系的重要能源。

促進(jìn)清潔能源消納。在源端通過(guò)可再生能源制氫，可實(shí)現(xiàn)清潔電力到清潔氣體的大規(guī)模儲(chǔ)存，是解決可再生能源消納、平抑波動(dòng)性和間歇性的重要手段。近年來(lái)，以德國(guó)為首的西歐國(guó)家正嘗試探索風(fēng)電、太陽(yáng)能電解制氫，然后利用氫氣制甲烷并用天然氣管道輸送的發(fā)展模式，即“電轉(zhuǎn)氣”模式。

保障能源安全、靈活供應(yīng)。基于氫的儲(chǔ)能系統(tǒng)可作為靈活電源，在用電低谷時(shí)制氫存儲(chǔ)電能，在用電高峰時(shí)通過(guò)燃料電池釋放電能，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)“削峰填谷”。同時(shí)，氫儲(chǔ)能系統(tǒng)可為電網(wǎng)提供調(diào)頻、調(diào)壓等輔助服務(wù)。當(dāng)?shù)仄髽I(yè)結(jié)合地方新能源消納形勢(shì)，計(jì)劃在六安建設(shè)1兆瓦氫儲(chǔ)能系統(tǒng)示范工程，采用清潔能源電解水制氫，通過(guò)氫燃料電池發(fā)電，實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的友好互動(dòng)。

提高能源終端利用效率。依托氫燃料電池技術(shù)，建立分布式能源網(wǎng)絡(luò)，做到區(qū)域或城市電力、熱能和冷能的聯(lián)合供應(yīng)。以日本為例，東京天然氣公司和松下公司聯(lián)合研發(fā)的家庭分布式能源系統(tǒng)已經(jīng)在日本成功推廣。該系統(tǒng)燃料電池利用天然氣提取氫氣作為燃料，發(fā)電和用電地點(diǎn)相同，且發(fā)電產(chǎn)生的熱量也被用來(lái)供熱。整個(gè)系統(tǒng)的能源利用效率高達(dá)95%，而傳統(tǒng)天然氣發(fā)電加鍋爐效率僅有68.7%。

促進(jìn)交通清潔化轉(zhuǎn)型。加氫基礎(chǔ)設(shè)施是氫能利用和發(fā)展的中樞環(huán)節(jié)，是為燃料電池充裝燃料的專門場(chǎng)所。不同來(lái)源的氫氣壓縮機(jī)增壓后，儲(chǔ)存在高壓儲(chǔ)罐內(nèi)，再通過(guò)氫氣加注機(jī)為氫燃料汽車加注氫氣。在商業(yè)運(yùn)行模式下，乘用車氫氣加注時(shí)間一般控制在3-5分鐘。隨著燃料電池汽車商業(yè)化推廣，美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家能源企業(yè)加快燃料電池汽車加氫站的布局建設(shè)，提前搶占加氫服務(wù)市場(chǎng)。

本文刊載于《中國(guó)電力企業(yè)管理》2019年12期，作者馬璐瑤供職于國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司培訓(xùn)中心，尹晨旭供職于國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，吳琦供職于國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司培訓(xùn)中心，吳青供職于南京審計(jì)大學(xué)信息工程學(xué)院