本报记者 叶伟
近日，中国石化首个兆瓦级可再生电力电解水制氢示范项目在中原油田顺利中交。至此，该项目由施工阶段进入开车准备阶段。项目投产后，将日产高纯度绿氢1.12吨，预计年消耗可再生电力电量2520万千瓦时，相当于减排二氧化碳14000余吨。
作为未来主流制氢方式，绿氢因零碳排放等特点，越来越受到重视，逐渐成为国内大型能源企业、相关上市公司竞相布局的热点项目。业内人士表示，在“双碳”目标下，绿氢将成为未来氢能的主要发展方向，市场前景巨大。但就目前看，绿氢的发展仍有一系列问题待破解。因此，要积极构建绿氢产业体系，推动绿氢规模化商业化发展。
绿氢市场需求大
一般来说，氢能按生产来源划分可分为灰氢、蓝氢和绿氢三类。其中，绿氢是指利用可再生能源分解水得到的氢气，其燃烧时只产生水，从源头上实现二氧化碳零排放，是最纯正的绿色新能源，在全球能源转型中扮演着重要角色。
今年3月，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》。作为我国氢能产业发展的纲领性、指导性文件，《规划》明确提出，氢能发展要坚持清洁低碳原则，重点发展可再生能源制氢，也就是绿氢。
但目前，全球仍以化石能源制氢为主。根据国际能源署最新数据，2021年全球氢气产量达到9400万吨，基本来自化石能源制氢，绿氢占比仅为0.4‰，由此产生的二氧化碳排放量超过9亿吨。我国是世界最大的制氢国，年制氢量约3300万吨，绿氢占比不足1‰。
“绿氢是我国发展氢能产业的初衷。”中国国际经济交流中心常务副理事长张晓强表示：“按‘双碳’要求以及氢能产业发展中长期规划，必须坚持氢源的低碳化。未来，应推动绿电制绿氢，逐步替代化石能源制氢，既推动工业用氢部门的碳减排目标，也有助于风光等可再生能源消纳，实现氢电融合发展，促进构建新型能源体系。”
“使用可再生能源电力的电解水制氢，将成为氢气生产的主要途径。”北京清华工业开发研究院副院长付小龙说，绿氢是我国产业零碳转型的主要路径，甚至能够全面替代化石能源体系。
付小龙进一步解释说：“我国能源体系可以转变为以‘可再生能源+氢’为主的能源体系。氢作为零碳的化学能源和化工材料，与可再生能源发电一起，可为经济发展提供所需的电、热和材料，实现化石能源体系的全面替代。”
除了政策驱动，绿氢市场需求也很大。据研究机构预测，到2060年，我国氢气年需求将在1.3亿吨左右，终端能源消费占比约为20%，其中70%为可再生能源制氢。
成本高制约规模化应用
虽然绿氢是未来发展方向，也有着广阔的发展前景，但要想真正实现规模化、商业化发展，还需要破解一系列问题。
“首先是可再生能源发电量需要大幅增长。”付小龙算了一笔账：如果可再生能源直接耦合制氢1亿吨，需要可再生能源发电5.5万亿度。而2020年我国可再生能源发电量仅有2.2万亿度。假设可再生能源发电量的25%用于制氢，未来为了满足制氢需求，可再生能源发电量需要增长10倍。
同时，高成本是当前绿氢发展面临的主要挑战之一。“我国绿氢生产项目建设步伐正在加快，据统计，目前处在规划、建设阶段的可再生能源电解水制氢项目近190个，绿氢产能提升步入快车道。但要注意到，绿氢目前仍面临成本高、制备装置及技术受限等问题。”张晓强说，根据测算，到2025年中国可再生能源制氢成本为25元/公斤左右，与化石能源制氢相比成本仍然较高。在技术上，包括质子交换膜（PEM）电解水制氢在内的技术水平与国外相比仍有差距，部分关键设备、材料进口依赖度依然较高。此外，需加强对绿氢标准的研究制定。
中国国际经济交流中心科研信息部部长景春梅也表示：“成本高使得绿氢难以规模化应用。当前，电解水制氢成本为化石能源制氢的2-3倍，这还只是电解水制氢，并不是绿电制氢，可再生能源制氢成本会更高。”
构建绿氢产业体系
针对上述问题，未来如何发展绿氢？业内人士表示，应积极探索低成本的绿氢供应路径，稳步构建绿氢产业体系，让氢能产业走稳走实走远。
景春梅说：“近期应鼓励新能源大基地积极发展制氢产业，减少氢能长距离运输，探索风光氢储用一体化模式；中远期考虑长距外送，研究探索‘西氢东送’‘北氢南送’的可行性方案。鼓励化石能源和新能源优化组合，在化工、冶金等领域逐步实现绿氢对化石能源制氢的减量替代。此外，未来氢能最大的脱碳领域是工业，最大消费量也在工业，要出台相关扶持政策，促进绿氢在工业领域的规模化应用。”
同时，要千方百计降成本，促进绿氢规模化应用。景春梅说，要持续加大投入，建立协同的创新体系。同时通过模式创新，比如鼓励大基地开展风光氢储用一体化生产模式，降低氢能供给成本。
付小龙认为，发展绿氢，要降低电力成本，进一步推动可再生能源发电的技术创新与大规模产业化，提高可再生能源发电效率。同时要发展绿氢制备技术，持续改进电解槽关键部件（电极、隔膜等）技术，重点突破质子交换膜装置的核心材料与技术等。此外，要实现绿氢制备装置与可再生能源发电系统的高效耦合，建立完善的绿氢生产、储存、运输和应用场景等全产业链配套的工业体系。
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