從氫能熱看能源安全

 

 

 

北京2022年冬奧會期間，在位于北京延慶的中國石化興隆油氫合建站，工作人員在為新能源車輛加注綠色燃料氫能。（圖片來源：視覺中國）

 

3月23日，《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》對外發(fā)布，這是我國首個氫能產業(yè)中長期規(guī)劃。《規(guī)劃》明確氫能是未來國家能源體系的組成部分，提出以綠色低碳為方針，加強氫能的綠色供應，營造形式多樣的氫能消費生態(tài)，提升我國能源安全水平。能源是工業(yè)的糧食、國民經濟的命脈。當今世界正經歷百年未有之大變局，我國發(fā)展面臨的國內外環(huán)境正發(fā)生深刻復雜變化。這對保障國家能源安全、推動能源高質量發(fā)展提出了新的更高要求。

 

“十四五”是碳達峰的關鍵期窗口期，當前能源綠色低碳轉型進展如何？如何立足國情，先立后破推進能源轉型、保障能源安全？在低碳發(fā)展和能源轉型背景下，我國氫能產業(yè)迎來哪些機遇？記者采訪了廈門大學中國能源政策研究院院長林伯強、中華環(huán)保聯(lián)合會能源環(huán)境專委會秘書長郭云高。在能源轉型目標上要堅定不移，在能源轉型策略上應穩(wěn)中求進

 

記者：一段時間以來，歐洲能源危機不斷發(fā)酵，其中暴露的問題對我國能源轉型有何啟示？郭云高：一段時間以來，歐洲天然氣、電力等能源價格持續(xù)暴漲，能源短缺和價格上漲所帶來的影響持續(xù)發(fā)酵，嚴重影響產業(yè)鏈供應鏈穩(wěn)定。此次歐洲能源危機的發(fā)生，主要有以下原因：一是能源對外依存度偏高。歐盟2019年能源總體對外依存度高達61%，其中97%的石油、90%的天然氣都依賴進口。近來，受地緣政治因素影響，歐洲天然氣供應雪上加霜。二是能源轉型過快過猛。2020年，歐盟國家的可再生能源發(fā)電量首次超過化石能源，但儲能技術并未實現(xiàn)突破，未能解決好清潔能源發(fā)電的“季節(jié)性”“波動性”問題，導致能源供應青黃不接。三是新冠疫情影響持續(xù)。2020年歐洲能源需求驟減，2021年隨著疫情形勢好轉，能源市場經歷“過山車”式的需求反彈，供需缺口拉大。

 

能源作為經濟社會發(fā)展的重要物質基礎，有別于一般工業(yè)品。加快推動能源轉型，減少化石能源進口，將屬地性、特征強的可再生能源逐步發(fā)展成為能源供應的主體，有利于從根本上解決能源供應安全問題。加快發(fā)展低碳清潔能源，不僅是疫情之后各經濟體綠色復蘇的重要發(fā)力點，更是各國搶占未來低碳技術產業(yè)制高點的一致行動。所以盡管遭遇能源危機，但歐洲推動能源低碳轉型的決心并未改變。能源安全是關系國家經濟社會發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問題。歐洲能源危機給我們的啟示是，在能源轉型目標上要堅定不移，在能源轉型策略上應穩(wěn)中求進。

 

記者：如何立足國情，先立后破推進能源轉型？郭云高：習近平總書記強調，“綠色轉型是一個過程，不是一蹴而就的事情。要先立后破，而不能夠未立先破”“不能把手里吃飯的家伙先扔了，結果新的吃飯家伙還沒拿到手，這不行”。

 

能源轉型是一個復雜的系統(tǒng)工程。2020年，歐盟可再生能源發(fā)電量已超化石能源。但2021年夏季以來，受氣候影響，歐洲風電供給明顯下降，大幅增加了對化石能源的需求，導致天然氣價格暴漲。歐洲能源危機給能源轉型節(jié)奏敲了警鐘。歷史上每一次能源變革都是長期漸進過程，能源低碳轉型同樣不會一蹴而就。傳統(tǒng)能源逐步退出，應建立在新能源安全可靠替代基礎上。從資源儲量看，煤炭占我國已探明化石能源資源總量94%左右。從保障國家能源安全看，我國石油、天然氣對外依存度分別達73%、43%。從替代能源發(fā)展趨勢看，2020年可再生能源發(fā)電量占全社會用電量比重僅29.5%，短期內大幅提高有較大難度。這樣的資源稟賦決定了煤炭在能源結構中的主體地位中短期內難以替代。我國能源轉型必須立足以煤為主的基本國情，短期內作為“壓艙石”的煤炭仍需保持一定比例，同時要大力發(fā)展風電、光伏、生物質能等多種清潔能源，突破儲能技術和智能數(shù)字化技術難關，構建新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)，推動煤炭和新能源優(yōu)化組合，更好完成保障能源安全與推動綠色低碳發(fā)展兩大任務。

 

實現(xiàn)經濟社會發(fā)展全面綠色轉型，必須跨越能源變革這個關口記者：立足新時代、開啟新征程，保障國家能源安全、推動能源高質量發(fā)展為何極為重要？

 

郭云高：從國際形勢看，百年變局和世紀疫情相互交織，經濟全球化遭遇逆流，大國博弈日趨激烈，世界進入新的動蕩變革期。只有把能源的飯碗端在自己手里，保障國家能源安全，才能把握未來發(fā)展主動權。同時，現(xiàn)代能源科技正深刻影響國家發(fā)展和國際競爭，推動能源科技實現(xiàn)高水平自立自強，成為把握新一輪科技革命和產業(yè)變革機遇、贏得創(chuàng)新發(fā)展主動權的大勢所趨。從國內發(fā)展看，推動高質量發(fā)展是“十四五”時期經濟社會發(fā)展的主題。轉變發(fā)展方式、優(yōu)化經濟結構、轉換增長動力，都需要保障能源安全、調整能源結構。必須抓住調整能源結構這個“牛鼻子”，切實以較低的能源消耗和碳排放支撐高質量發(fā)展，以能源行業(yè)深刻變革支撐經濟社會系統(tǒng)性變革，助力經濟社會發(fā)展全面綠色轉型。

 

從積極應對氣候變化看，能源行業(yè)規(guī)模體量大、關聯(lián)作用強、影響范圍廣，能源活動碳排放占全國碳排放總量比重高，能源發(fā)展一頭連著物質文明建設、一頭連著生態(tài)文明建設，實現(xiàn)經濟社會發(fā)展全面綠色轉型，必須跨越能源轉型變革這個關口。記者：當前我國能源發(fā)展現(xiàn)狀如何？為何要發(fā)展多輪驅動的能源供應體系？

 

林伯強：宏觀來看，我國能源結構為“富煤、貧油、少氣”，能源消費以煤炭為主。近年來對于可再生能源的開發(fā)利用日益成熟完善。2020年中國風電和光電的總裝機容量合計占電力裝機總容量的24%；與高裝機容量形成鮮明對比的是這兩者的實際發(fā)電量，2020年風電和光電發(fā)電總量合計僅占當年發(fā)電總量的9%左右，還無法滿足需求增量。基于我國國情，在雙碳目標與能源清潔化轉型背景下，必須調整能源供應體系。能源轉型必須在確保能源供應安全的前提下進行。所以，我國必須著力發(fā)展非煤能源，形成煤、油、氣、核、新能源、可再生能源多輪驅動的能源供應體系。加速發(fā)展風電光伏具有重要戰(zhàn)略意義，氫能作為消納和運輸通道也需要盡快布局。通過加快推動西部大新能源（風電、光伏）、大運輸（特高壓和氫能）和大電動汽車的戰(zhàn)略，可以將今后能源發(fā)展立足于國內產能，同時滿足低碳發(fā)展戰(zhàn)略和保障國家能源安全的客觀要求。

 

氫能現(xiàn)有技術經濟性還不能完全滿足實用需求，亟須重點突破記者：最近我國氫能產業(yè)發(fā)展有哪些新動向新突破？在低碳發(fā)展和能源轉型背景下，氫能產業(yè)迎來哪些全新機遇？

 

林伯強：氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源，對減少二氧化碳等溫室氣體排放、實現(xiàn)碳達峰碳中和目標具有重要意義。統(tǒng)籌謀劃、整體布局氫能全產業(yè)鏈發(fā)展，既是能源綠色低碳轉型的重要抓手，也為碳達峰碳中和目標實現(xiàn)提供了有力支撐。氫能2019年首次被寫入全國兩會政府工作報告，2021年納入國家“十四五”規(guī)劃。2021年9月，《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》中指出，統(tǒng)籌推進氫能“制儲輸用”全鏈條發(fā)展。加強氫能生產、儲存、應用關鍵技術研發(fā)、示范和規(guī)模化應用。剛剛發(fā)布的《規(guī)劃》，則明確了氫能在我國能源綠色低碳轉型中的戰(zhàn)略定位、總體要求和發(fā)展目標，為我國氫能產業(yè)中長期發(fā)展描繪了宏偉藍圖。

 

在中央持續(xù)出臺相關產業(yè)政策后，全國多個省份及城市也連續(xù)出臺當?shù)貧淠墚a業(yè)發(fā)展規(guī)劃與行動方案，紛紛布局可再生能源制綠氫、加氫站建設與氫燃料電池車等重點環(huán)節(jié)，長三角、珠三角與京津冀等地產業(yè)集群正逐步建立。在國家與地方政策大力推動下，國內企業(yè)對于氫能領域投資熱情高漲。在北京2022年冬奧會和冬殘奧會上，氫能成為“綠色辦奧”理念的重要體現(xiàn)。冬奧賽區(qū)共投入氫燃料電池汽車1000余輛，配套建設加氫站30余座。記者：如何看待“氫能熱”？氫能離大規(guī)模產業(yè)化還有多遠？

 

林伯強：“氫能熱”存在以下幾點重要原因。一是氫能是消費側的清潔能源。應用氫能的過程不會產生二氧化碳及其他污染物，可以被廣泛應用于交通、工業(yè)與建筑等高碳排放部門，助其實現(xiàn)深度脫碳。二是氫能具備儲能性質。借助風電光伏制綠氫，將多余的可再生能源電力制氫并儲存起來，不僅可以消納大規(guī)模的可再生能源，成為解決棄風、棄光問題的新路徑，而且可以實現(xiàn)能源跨時空靈活使用。三是在雙碳目標約束下，我國各地政府也在探索新的經濟增長點，大型能源企業(yè)在能源轉型背景下正尋找能源清潔化、低碳化與多元化路徑。各地政府與能源企業(yè)投資氫能熱情高漲，但距離氫能大規(guī)模產業(yè)化還有很長的路要走。首先，國內利用可再生能源制綠氫的規(guī)模還很小，產量不足總產量的1%。綠氫發(fā)展受制于兩個重要因素：相關技術還不成熟，制取成本較高。其次，基礎設施建設不足，較難實現(xiàn)氫氣規(guī)模化儲運。我國氫氣產量主要集中在西北、華北和華東地區(qū)，可再生能源資源稟賦好與制取綠氫潛力大的地區(qū)為我國西北、東北與華北地區(qū)；而氫能的主要消耗地區(qū)則是東部沿海地區(qū)。我國目前氫能的主要儲運方式為高壓氣態(tài)儲氫，適用于小規(guī)模、短距離運輸，較難實現(xiàn)低成本大規(guī)模儲運。液態(tài)與固態(tài)儲氫的技術水平與世界先進水平還存在差距，需加大基礎設施建設與投資，推動長距離輸氫管道布局。最后，目前主要將氫能應用于工業(yè)生產，較少涉及建筑、交通等其它領域，應用場景單一。國內氫燃料電池車的商業(yè)化進程遠遠落后于電動汽車。

 

郭云高：盡管氫能在全球能源轉型方面被寄予厚望，但其技術鏈條長、難點多，現(xiàn)有技術經濟性還不能完全滿足實用需求，亟須從氫能制備、儲運、加注、燃料電池、氫儲能系統(tǒng)等主要環(huán)節(jié)創(chuàng)新突破，重點突破“卡脖子”技術。當前，一些主要的發(fā)達國家和經濟體已將氫能視為能源轉型的重要戰(zhàn)略選擇，持續(xù)加大投入、加強布局，搶占氫能產業(yè)發(fā)展制高點。目前，我國氫能產業(yè)處于發(fā)展初期，相較于國際先進水平，仍存在產業(yè)創(chuàng)新能力不強、技術裝備水平不高、部分關鍵核心零部件和基礎材料依賴進口等問題。在全球氫能產業(yè)競爭中，必須抓住機遇，努力實現(xiàn)氫能科技革命性突破，推進氫能與燃料電池技術的全面成熟，促進氫能在交通、工業(yè)等重點應用領域大規(guī)模市場滲透，搶占國際前沿陣地。