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“大規(guī)模不可控‘風(fēng)光’并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)安全性帶來巨大挑戰(zhàn)，如果可再生能源用來制氫，對(duì)其消納具有重要意義，也有利于我國達(dá)到碳中和的目標(biāo)。” 中國科學(xué)院院士李燦近日在2020張家口長城·國際可再生能源論壇上表示。

各地紛紛布局氫能產(chǎn)業(yè)之際，不少地區(qū)走出了一條與眾不同的氫能發(fā)展之路。近日，蘭州新區(qū)綠色化工園區(qū)全球首個(gè)千噸級(jí)“液態(tài)太陽燃料合成示范工程”項(xiàng)目順利通過連續(xù)72小時(shí)試運(yùn)行。

去年，國家能源集團(tuán)牽頭承擔(dān)的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“大規(guī)模風(fēng)/光互補(bǔ)制氫關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”獲批，進(jìn)入啟動(dòng)階段。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅今年以來，我國已簽約“風(fēng)光”制氫項(xiàng)目超過20個(gè)。“風(fēng)光”發(fā)電制氫成本不斷下降，為制氫環(huán)節(jié)脫碳提供了一條可行路徑。

可再生能源制氫前景廣闊

氫氣是公認(rèn)的清潔能源，但我國制氫過程并不“潔凈”。目前，我國制氫主要原料為煤或天然氣，由于生產(chǎn)過程排放大量二氧化碳，被視為不完全清潔的“灰氫”。

風(fēng)電、光伏等可再生能源已成為我國新增電力的主力，其新增裝機(jī)量及累計(jì)裝機(jī)量均排名世界第一，清潔能源替代作用日益顯現(xiàn)，但棄風(fēng)、棄光、棄水問題同樣嚴(yán)峻。以風(fēng)電為例，雖然今年全國風(fēng)電紅色預(yù)警全面解除，但棄風(fēng)現(xiàn)象猶存，不止于“三北”，湖南省棄風(fēng)率竟也高達(dá)35%以上。

中國可再生能源學(xué)會(huì)氫能專業(yè)委員會(huì)主任委員蔣利軍認(rèn)為可再生能源制氫是未來的發(fā)展方向。“如果能用可再生能源制氫替代現(xiàn)有的煤制氫，既能促進(jìn)可再生能源電力消納，獲得真正潔凈的‘綠氫’，還可為煤化工和石油化工提供潔凈的原料氫。”

蘇州競立制氫設(shè)備有限公司總經(jīng)理助理董太明表示認(rèn)同。“可再生能源制氫一舉兩得，實(shí)現(xiàn)雙贏。棄電制氫，就地解決大量棄電、富余電的同時(shí)，還大大減少了二氧化碳的排放，可逐步替換傳統(tǒng)的化石能源制氫。”

據(jù)董太明測算，如果把“風(fēng)光水”棄電的一半用來制氫，一年大概可制氫 5.5億公斤。按每輛公交車日用氫氣8千克計(jì)算，可供18萬輛公交車使用一年。

我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展已按下“加速鍵”。去年我國氫氣產(chǎn)量突破2000萬噸，成世界第一“產(chǎn)氫大國”。中國氫能聯(lián)盟去年發(fā)布《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》顯示,氫氣需求量接近6000萬噸，占終端消費(fèi)10%。蔣利軍預(yù)測，伴隨氫氣需求日益增長，將帶動(dòng)可再生能源再發(fā)展。

電價(jià)、儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)均有降本空間

可再生能源制氫如此“完美”，為何現(xiàn)階段我國仍以煤制氫和天然氣制氫為主？

蔣利軍表示，目前風(fēng)光制氫的成本仍高于化石能源。“從制氫上游成本電價(jià)來說，目前生產(chǎn)1立方米氫氣需要消耗大約5-5.5千瓦時(shí)電能，如果電價(jià)低于0.3元/千瓦時(shí)，制氫價(jià)格可以承受。目前我國風(fēng)電平均發(fā)電成本0.29元/千瓦時(shí)、光伏發(fā)電成本0.35元/千瓦時(shí)。”

無論何種原料制氫，都要面對(duì)氫能儲(chǔ)運(yùn)成本和安全性難題，可再生能源制氫的特殊之處在于，大型可再生能源基地遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，儲(chǔ)運(yùn)問題更加突出。

北京低碳清潔能源研究所氫能研發(fā)部門經(jīng)理何廣利表示，可再生能源制氫有兩種模式：一種模式是在電源側(cè)直接制氫，但我國大型可再生能源基地分布在西北、東北、西南地區(qū)，如何把氫高效、低成本的運(yùn)出來是個(gè)問題；另一種模式是直接利用上網(wǎng)的“綠電”在需求側(cè)制氫，可避免氫氣的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，但需要負(fù)擔(dān)電網(wǎng)過路費(fèi)。

氫氣生產(chǎn)制造、儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)哪康模菫榱藵M足終端消費(fèi)，但目前氫能終端市場建設(shè)尚不完善。蔣利軍表示，目前加氫站用國產(chǎn)設(shè)備的可靠性還需要提高，大部分新建加氫站為了保證安全穩(wěn)定運(yùn)行，在壓縮機(jī)和加氫機(jī)關(guān)鍵部件等方面仍采用進(jìn)口設(shè)備，導(dǎo)致建站成本偏高。

由于氫氣具有易燃易爆的特性，老百姓往往“談氫色變”，政府也將氫氣作為?；穪砉芾怼Ｔ诒本┲须娯S業(yè)技術(shù)開發(fā)有限公司總經(jīng)理王德軍看來，雖然氫氣在大部分國家也屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，但并不妨礙它的第二種屬性，氫氣也需要被賦予能源屬性。

可再生能源制氫逐漸成熟

何廣利表示，對(duì)可再生能源電解水制氫而言，項(xiàng)目具有可行性的關(guān)鍵在于電價(jià)、電解水裝置的負(fù)荷率。“如果每公斤制氫消耗可再生能源電能40-45千瓦時(shí)，且保證裝置接近滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，從成本上說，將具備競爭力，這也會(huì)大大促進(jìn)可再生能源制氫的發(fā)展。”

“綠氫”落地看似藩籬重重，但并非遙不可及。就成本問題而言，李燦指出，以光伏發(fā)電制氫為例，現(xiàn)在光電轉(zhuǎn)化率20%以上，制氫效率已達(dá)16%，穩(wěn)定性良好。據(jù)測算，10%以上的制氫效率已經(jīng)具備了商業(yè)化價(jià)值。從成本上看，整個(gè)電解水制氫包括60%的可再生能源發(fā)電成本和35%的電解水成本，這兩項(xiàng)成本一直都在下降，“綠氫”落地并不遙遠(yuǎn)。

蔣利軍指出，我國可再生能源電價(jià)成本有相當(dāng)一部分是非技術(shù)因素構(gòu)成的。“如果有合理的政策引導(dǎo)，‘風(fēng)光’發(fā)電成本將進(jìn)一步下降，同時(shí)，可再生能源離網(wǎng)制氫具有非常廣闊的前景。”

對(duì)于儲(chǔ)運(yùn)難題，李燦指出，將可再生能源產(chǎn)氫與二氧化碳反應(yīng)轉(zhuǎn)化為甲醇，可解決氫能儲(chǔ)運(yùn)的安全問題，甲醇與水進(jìn)行重整反應(yīng)制氫，可為加氫站制氫，能現(xiàn)用現(xiàn)制。“甲醇可以解決氫運(yùn)輸安全問題。把甲醇用水重整，到加氫站再放出氫氣，儲(chǔ)氫效率至少12%。如果運(yùn)輸過程中不加水，到加氫站再加水，效率可達(dá)18.75%，每噸甲醇可放187公斤氫氣，而商業(yè)化儲(chǔ)氫效率達(dá)7%就具備經(jīng)濟(jì)性。”

原標(biāo)題：“綠氫”經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢漸現(xiàn)