氫能在工業領域推廣應用將持續加快，其中，冶金、水泥、化工、建筑和發電等行業將成為產業發展“突破口”
▲ 這是廣東省茂名市濱海新區在建的綠色化工和氫能產業園。（新華社記者 王瑞平 攝）
氫在多個難以脫碳領域的“不可替代性”正備受關注。
隨著國家碳達峰碳中和“頂層設計”的落地，氫能產業不斷獲得國家政策的“加持”。近日，工信部印發的《“十四五”工業綠色發展規劃》提出，提升清潔能源消費比重，鼓勵氫能等替代能源在鋼鐵、水泥、化工等行業的應用。
“一系列利好政策的密集發布，將對氫能產業可持續高質量發展發揮引領作用。”中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院（以下簡稱“中石油石化院”）氫能研究所副所長李慶勛接受記者采訪時表示，未來，氫能在工業領域推廣應用將持續加快，其中，冶金、水泥、化工、建筑和發電等行業將成為產業發展的“突破口”。
政策密集發力
氫能發展迎來“突破口”
氫能產業鏈條眾多、應用場景廣泛，在眾多氫領域中，一些難以脫碳行業的應用正在成為氫能發展的“突破口”。今年10月，聯合國氣候行動高級別倡導者發布的《與氣候目標一致的氫能部署指導原則》提出，氫能目前的部署應主要針對煉鋼等不存在其他解決方案的領域，氫能將在支持這些領域深度脫碳目標方面發揮關鍵作用。
中能建氫能源有限公司董事長李京光表示，傳統的冶金、水泥、化工等難以脫碳的領域，正面臨著越來越大的壓力。一方面，國家的碳達峰碳中和目標使其減排壓力越來越大；另一方面，歐美發達國家設置的綠色能源和綠色產品壁壘，已經影響到這些行業企業的出口和銷售，而這類傳統工業領域要達到減碳的目的，用氫替代傳統化石能源是唯一的選擇。國家電投集團綜合智慧能源科技有限公司（國核電力院）氫能項目設計總工程師任占泉表示，對于冶金、水泥、化工等傳統工業用能領域，能夠替代化石能源降低碳排放的，只有電和氫，而目前我國大約7成的電力是通過消耗化石能源轉化而來，直接采用電能替代，僅減小了部分碳排放總量。他強調，基于清潔能源制備的“綠氫”作為一種零碳二次能源，是替代化石能源，降低大工業碳排放的極佳選擇。
“冶金、水泥、化工均屬于高能耗行業，傳統生產工藝大量使用煤、焦炭等化石能源作為燃料和原料，二氧化碳排放總量大、排放強度高，是脫碳難度最大的終端部門。”李慶勛認為，鋼鐵、水泥工業的高品位熱需要通過專用燃燒器燃燒氫氣生產，從而替代天然氣等化石燃料；合成氨、合成甲醇和石油精煉等行業所需工業原料，以及冶金工業所需還原劑，很難通過電氣化來直接替代，低碳清潔氫替代應用潛力巨大。
基于氫能的這些優勢，國家政策正在頻繁關注難以脫碳領域的氫能應用。此前，國家發展改革委出臺的《“十四五”全國清潔生產推行方案》也多次提出氫在化工、冶金領域的應用；在即將出臺的《“十四五”可再生能源規劃》中，也將這些領域作為氫能發展的重點。李慶勛表示，綠氫煉化、二氧化碳加氫制甲醇將得到規模化發展，氫冶金將迎來工業示范應用。同時，氫能在建筑和發電領域的應用也將提速，這些領域將成為氫能產業發展的“突破口”。
在國家電投集團綜合智慧能源科技有限公司（國核電力院）氫能項目設計總工程師任占泉看來，氫能產業謀求進一步的發展，需要通過解決“量”的問題，實現突破。他表示，綠氫在工業和交通這兩大領域的推廣應用，都能夠解決“量”的問題，但交通領域產業鏈長、涉及環節多，環境復雜，一定時期內氫能規模化推廣不易，而工業領域專業化程度高、較獨立，氫能替代相對易于實現。
重點行業先行
工業領域需氫量巨大
當前，在一些重點工業領域，氫能應用已存在一定基礎。據李慶勛介紹，2020年，中國鋼研科技集團有限公司、河鋼集團等企業已啟動氫冶金項目。今年，寶豐能源寧東化工基地太陽能電解水制氫正式投產，氫氣產能達2萬標方/小時；中國石油玉門油田清潔能源制氫納入甘肅省“十四五”規劃，并被確立為該省氫能源產業鏈鏈主企業。
“氫對工業領域來講，并不是新鮮事物。”任占泉指出，以氫為原材料或保護氣的領域非常多，需氫量也很大，同時，有多種工業生產會伴隨副產氫的產生，我國氫氣產量及消費量已居世界首位多年，絕大部分氫氣通過化石原料制備，超過9成應用在工業領域。他表示，從深度脫碳的角度來看，采用“綠氫”替代的潛力非常巨大，主要有原材料、保護氣、燃料、還原劑等幾大方向。
記者了解到，在重點工業領域布局，正是國家電投集團綜合智慧能源科技有限公司發展氫能的重要路徑，該公司主要研究方向包括可再生能源制綠氫、天然氣摻氫、化工冶金行業綠氫替代等，并且。在應用方面已有諸多，該公司已開展了朝陽天然氣摻氫示范項目/光伏制氫項目、吉林白城“陸上三峽”清潔能源基地+氫能項目、新疆達坂城風光儲一體化項目、河北張家口康保牧場風光電制氫項目落地等工程。
在重點領域尋求突破，目前已成為眾多大型能源央國企布局氫能產業的方向。據了解，中國能源建設集團有限公司自2010年就開始對氫能進行前瞻性研究，在綠氫生產、氫能儲運、氫能高值利用等領域都進行了多個EPC總包建設和自主項目開發，近期更是投資50億元成立中能建氫能源發展有限公司。“我們將聚焦電解水制氫裝備、副產氫高效利用、液化氫儲運、大規模綠氫應用和氫能商業模式，做大做強集團氫能產業。”李京光向記者表示。
不過，當下氫能在工業這些領域的應用仍然存在諸多挑戰。任占泉認為，目前，綠氫推廣的主要制約因素在于價格：對于部分精細化工領域，其產品附加值較高，用作保護氣的氫總量不大，現階段就能夠實現綠氫替代，國內已有多個相關項目落地投產，國家電投鋁電公司建設的寧東可再生能源制氫項目，就屬于此類；而在大宗商品生產如鋼鐵、水泥和需氫化工等領域，對成本更加敏感，采用綠氫會顯著推高產品價格，現階段尚不具備大規模綠氫替代的條件。
“目前，氫氣幾乎都來自化石能源制氫，制氫過程排放大量二氧化碳。”李慶勛表示，氫的來源是氫能應用推廣的瓶頸之一，同時，綠色氫氣則面臨生產使用成本較高的困境。預計2025年，可再生能源電解水制氫成本有望低于25元/千克。此外，他還指出，高效長壽低成本電解槽和氫專用燃燒器等關鍵設備仍需進一步技術攻關。
實現深度融合
打造產業“不可替代性”
以“綠氫”為主的氫能產業發展對降低二氧化碳排放、應對氣候變化的作用，目前已成為共識。而面對現階段“綠氫”成本高等發展瓶頸，通過政策引導，將難脫碳領域的“不可替代性”轉變為氫能發展優勢，實現氫能與諸多重點行業的“深度融合”，對于氫能產業發展和實現碳達峰碳中和目標都有著關鍵意義。
為此，李慶勛指出，政策應該鼓勵電解槽和CCUS等低碳清潔氫裝備技術應用，支持有條件地區和企業通過發展低碳清潔氫氣生產使用率先碳達峰；加快培育清潔氫氣市場體系，并設立重點領域碳達峰碳中和情景氫能利用國家重大專項，由重點企業牽頭、產學研用結合，圍繞產業鏈部署創新鏈，圍繞創新鏈布局產業鏈，實現產業鏈與創新鏈深度融合。
李慶勛認為，加大氫能科技創新至關重要。據他介紹，2021年5月，中國石油正式成立氫能研究所，布局氫氣制取儲運及高效利用、燃料電池及儲能技術等氫能全產業鏈研發，服務氫能等新能源業務“清潔替代、戰略接替、綠色轉型”三步走總體部署，將助力中國石油向“油氣熱電氫”綜合性能源公司轉型。
“為實現我國‘3060’雙碳目標，大工業深度脫碳勢在必行。”任占泉強調，推行綠氫替代，需要在生產環節進行碳排放總量控制，對高碳排企業及生產工藝進行限產、減產，同時推行碳匯碳交易，倒逼上游生產企業降低產品生產全周期碳排放。此外，還可以制定過渡期扶持政策，鼓勵先行先試，給予相關企業及示范項目一定的政策及資金支持，減小企業轉型期負擔。
任占泉表示，綠氫產業的發展，核心問題在于應用端對綠氫的實際需求量。“工業領域總體量大、覆蓋面廣、不受地域因素制約，將催生巨大的綠氫市場，帶動氫能制取—存儲—運輸—應用全產業鏈及上游可再生能源發電產業鏈協調發展。”他認為，“有了規模效應，氫能全產業鏈成本會有顯著下降，進而形成產業發展的良性循環，綠氫將不再是奢侈品。”
