电解水制氢产业链日渐打通氢能利用降本可期

■ 卢雯 《 中国能源报 》（ 2021年01月04日   第 10 版）

“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”，这一减碳目标甫一发布，就迅速化身能源领域的一道“动员令”。能源电力系统的清洁、低碳发展的大方向愈发明晰，氢能作为可以衔接能源生产消费低碳化、电力系统灵活性调节、绿色交通等多个领域的“桥梁”，如何对其进行高效、经济开发及利用，无疑是实现减碳目标的“必答题”。

“绿氢”经济性有望提升

根据氢气制备消耗的能源形式不同，业内普遍将氢能分为“绿氢”“蓝氢”“灰氢”，但“蓝氢”“灰氢”本身仍需消耗化石能源，碳排放的问题难以得到经济、有效的解决；“绿氢”利用可再生能源电力电解水产生氢气，在三类制氢路线中最为理想，但受制于电价，现阶段成本仍高于其他两者。

有业内专家直言，可再生能源制氢的经济性如何，仍需具体问题具体分析，不能一概而论。“西部地区在研究用富余的风、光发电制氢，但这种'弃电制氢'的模式目前缺乏大规模推广应用的现实条件。”该专家指出，“弃风、弃光、弃水反映出电力难以消纳，用这些电制备出的氢气，其实同样受制于消纳，即氢的生产地和消费地逆向分布的问题。如果离城市、氢能项目距离足够近，运输成本可以接受，富余可再生能源制氢的模式是可以实现的。”

作为我国唯一一家水电解制氢技术研究的国家级科研院所，中国船舶集团有限公司第七一八研究所（以下简称“中船七一八所”）是国内最大的水电解制氢设备研发和生产基地，水电解制氢设备在国内市场占有率达到60%以上。中船七一八所一位工程师指出，随着可再生能源制氢成为新发展趋势，目前经济性较好的碱性水电解制氢技术正逐步向大容量发展，伴随可再生能源电价进一步降低，可再生能源电解水制取的氢气成本也有望下降。

“根据测算，当电价低至0.3元/千瓦时，电解水制氢成本可低至1.5-2.0元/立方米。基本与其他技术路线相当，且工艺过程简单，无污染排放。”该工程师进一步指出：“随着可再生能源发电成本不断降低，碳排放的要求和成本越来越高，可再生能源电解水制氢成本将逐步低于传统化石燃料制氢。在氢能经济发展的中后期阶段，可再生能源制氢将成为氢能的主要来源。”

氢能产业链初步构建

有分析指出，未来氢能源产业链下游储运等环节一旦取得突破，氢能应用的成本会进一步降低，氢能领域全产业链市场将出现大幅增长。作为目前电解水制氢技术领域的“龙头”，中船七一八所也逐渐将业务领域从制氢向加氢站、车载氢系统、工业尾气提氢设备等领域延伸。

一位业内专家表示，与国际先进水平相比，我国氢能产业链整体的技术水平仍存在一定差距，而外资企业正在通过收购、兼并及业务分拆等方式开始涉足国内氢能领域。在此背景下，各大央企、国企、上市公司等积极布局氢能产业，从资本、技术等层面共同开展氢能产业链构建。

据统计，截至目前，国内已有30多个省、市、自治区等出台了明确的氢能产业发展规划和指导意见，给予氢能产业相关政策鼓励和引导。尤其在一些重点地区，例如广东、山西等10个省份已将发展氢能写入政府工作报告，山东、河北、浙江等省份陆续发布本地氢能产业发展规划。仅2020年上半年，重庆、天津、宁夏、山东、吉林白城、广东佛山、河北张家口、内蒙古乌海等地就各自制定了氢能产业规划。

据了解，目前我国氢能产业已初步形成“东西南北中”五大发展区域。从燃料电池电堆、重要零部件及整车研发，到燃料电池车大规模示范和加氢网络规划，再到探索可再生能源制氢，全国多个省份、地区根据自身资源、市场等优势确定了各自的主攻方向。

氢能多元利用市场前景广阔

由于能源生产、消费结构的限制，氢能的利用面临很多现实挑战。除了燃料电池汽车，氢能在消费利用方面还有哪些发展空间？

“现在一些地区要求新建可再生能源项目要搭配储能，氢能也有望成为解决这一问题的可选方案。”中船七一八所相关负责人指出，“制备氢气、氢气发电这两个过程结合，可以把氢作为一种储能形式，和新能源发电作为一个整体去保证电源出力曲线相对平稳。随着技术的改造升级，我们现在的制氢设备本身也可以适应电力波动，新能源出力水平的不稳定不会对设备运行造成障碍。”

此外，该负责人指出，未来天然气掺氢将在氢能利用中占据很大的市场空间。

他表示，在工业生产领域，如果仅仅依靠部分化工厂、医药厂来消费氢气，局限较大，企业分布范围有限，而且又涉及和风电、光伏发电等“绿氢”产地之间距离的问题。如果能将氢气掺入天然气管道一起输送，将给氢能消费利用带来极大想象空间。“目前国际上已经可以做到在天然气管道中掺入20%的氢，在此比例下天然气的各种输送、利用设施不需要做任何的调整和更换。如果天然气掺氢可以得到推广应用，不仅能对氢能消费形成巨大拉动，也能相应为降低化石能源消耗、清洁低碳发展提供助力。”

该负责人也坦言，目前我国在天然气掺氢方面已经展开了一些探索，但在相关的标准制定、技术规范方面，还处在起草阶段，仍未最终落地。“在这些标准规范落地之前，这一路线还只能停留在示范工程阶段，暂不具备大面积推广的条件。但是其市场前景十分广阔，也应该成为未来政策、规划努力的一个方向。”