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随着国家碳达峰和碳中和“顶层设计”的实施，氢能产业不断得到国家政策的加持。其中，氢在许多难以脱碳领域的不可替代性备受关注。近日，工信部发布的《“十四五”工业绿色发展规划》提出提高清洁能源消费比例，鼓励氢能等替代能源在钢铁、水泥、化工等行业的应用。
“一系列利好政策的密集发布，将对氢能产业可持续高质量发展发挥引领作用。”中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院(以下简称中石油石化院)氢能研究所副所长李庆勋表示，未来氢能在工业领域的推广应用将继续加快，其中冶金、水泥、化工、建筑发电等行业将成为产业发展的突破口。
强化政策，氢能发展迎来突破口
氢能产业链众多，应用场景广泛。在许多氢气相关领域，一些困难脱碳行业的应用正成为氢能发展的突破口。今年10月，联合国气候行动高级倡导者发布的《与气候目标一致的氢能部署指导原则》提出，氢能目前的部署应主要针对炼钢等没有其他解决方案的领域，氢能将在支持这些领域的深度脱碳目标方面发挥关键作用。
中能建氢能源有限公司董事长李京光表示，传统冶金、水泥、化工等难以脱碳的领域面临着越来越大的压力。一方面，国家碳达峰和碳中和目标使其减排压力越来越大；另一方面，欧美发达国家设置的绿色能源和绿色产品壁垒已经影响到这些行业企业的出口和销售，而这些传统工业领域用氢代替传统化石能源是减碳的唯一选择。
“冶金、水泥和化工行业都是高能耗行业。在传统的生产过程中，煤炭等化石能源被广泛用作燃料和原料。二氧化碳总排放量大，排放强度高，是脱碳最困难的终端部门。”李庆勋认为，钢铁和水泥行业的高品位热需要用专用燃烧器燃烧氢气来替代天然气等化石燃料；合成氨、合成甲醇、石油精炼等行业所需的工业原料，冶金行业所需的还原剂，电气化难以直接替代，低碳清洁氢替代应用潜力巨大。
基于氢能的这些优势，国家政策频繁关注氢能在难脱碳领域的应用。此前，国家发改委发布的《“十四五”全国清洁生产推行方案》也多次提出氢在化工、冶金领域的应用；在即将到来的《“十四五”可再生能源发展规划》中，这些领域也被视为氢能发展的重点。李庆勋表示，绿氢炼化和二氧化碳加氢制甲醇将大规模发展，氢冶金将迎来工业示范应用。同时，氢能在建筑和发电领域的应用也将加快，这将成为氢能产业发展的突破口。
国家电投集团综合智慧能源科技有限公司（国家电力院）氢能项目设计总工程师任占泉认为，氢能产业需要通过解决数量问题来实现突破，以便寻求进一步发展。他说，绿氢在工业和交通两个领域的推广应用可以解决数量问题，但交通产业链长，涉及环节多，环境复杂，氢能在一定时期内不易大规模推广，工业专业化程度高，相对独立，氢能替代相对容易实现。
重点行业先行，工业需氢量巨大
目前，氢能在一些重点工业领域的应用已经有了一定的基础。据李庆勋介绍，2020年，中国钢研科技集团有限公司、河钢集团等企业启动氢冶金项目。今年，宝丰能源宁东化工基地太阳能电解水制氢正式投产，氢气产能达到2万标方/小时；中国石油玉门油田清洁能源制氢已纳入甘肃省“十四五”规划，已成为全省氢能产业链的主要企业。
“氢对工业领域来说并不是什么新鲜事，”任占泉指出，氢作为原料或保护气体的领域很多，氢的需求也很大。中国的氢气产量和消费量多年来一直位居世界第一，90%以上应用于工业领域。他介绍，重点工业领域的布局是国家电投集团综合智慧能源科技有限公司发展氢能的重要途径。公司的主要研究方向包括可再生能源绿氢、天然气掺氢、化工冶金行业绿氢替代等，并在应用中实施了许多清洁能源制氢项目落地。
在重点领域寻求突破，已成为许多大型能源中心和国有企业布局氢能产业的方向。据了解，中国能源建设集团有限公司自2010年以来开始对氢能进行前瞻性研究，在绿氢生产、氢能储运、氢能高值利用等领域开展了多个EPC总承包建设和独立项目开发，近期投资50亿元成立中能建氢能源发展有限公司。“我们将重点关注电解水制氢装备、副产氢高效利用、液化氢储运、大规模绿氢应用和氢能商业模式，扩大和加强集团氢能产业。”李京光说。
然而，氢能在工业领域的应用仍然存在许多挑战。任占泉认为，目前绿氢推广的主要制约因素在于价格:对于一些精细化工领域，其产品附加值高，用作保护气体的氢总量不大。现阶段可以实现绿氢替代，国内很多相关项目已经投产。国家电投铝电公司建设的宁东可再生能源制氢项目就属于此类；在钢铁、水泥、氢化工等大宗商品生产领域，对成本更敏感。绿氢的使用会显著提高产品价格，现阶段没有大规模绿氢替代的条件。
李庆勋说：“目前，氢气几乎全部来自化石能源制氢，制氢过程中排放大量二氧化碳。”氢的来源是氢能应用推广的瓶颈之一。同时，绿色氢气面临着生产和使用成本高的困境。预计2025年可再生能源电解水制氢成本预计将低于25元/公斤。此外，他还指出，高效、长寿、低成本电解槽、氢气专用燃烧器等关键设备仍需进一步技术研究。
实现深度融合，打造产业不可替代
以绿氢为主的氢能产业的发展已成为降低二氧化碳排放、应对气候变化的共识。面对现阶段绿氢高成本发展的瓶颈，通过政策指导，将难脱碳领域的不可替代转化为氢能发展优势，实现氢能与许多重点产业的深度融合，对氢能产业的发展和碳达峰、碳中和的实现具有关键意义。
为此，李庆勋指出，该政策应鼓励电解槽、CCUS等低碳清洁氢装备技术的应用，通过发展低碳清洁氢生产和使用，支持有条件的地区和企业率先达到碳达峰；加快清洁氢市场体系培育，在重点领域建立国家重大项目，由重点企业牵头，产学研结合，围绕产业链部署创新链，围绕创新链布局产业链，实现产业链与创新链的深度融合。
李庆勋认为，加强氢能技术创新非常重要。据他介绍，2021年5月，中国石油正式成立氢能研究所，布局氢能生产、储运、高效利用、燃料电池、储能技术等氢能全产业链研发，服务氢能等新能源业务清洁替代、战略替代、绿色转型三步走总体部署，将帮助中国石油向油气热电氢综合能源公司转型。
“为了实现中国‘30·60’的双碳目标，大型工业深度脱碳势在必行。”任占泉强调，要实施绿氢替代，需要控制生产过程中的碳排放总量，限制和减少高碳排放企业和生产过程的生产，同时实施碳汇碳交易，迫使上游生产企业减少产品生产全周期的碳排放。此外，还可以制定过渡期扶持政策，鼓励试点，对相关企业和示范项目给予一定的政策和财政支持，减轻企业过渡期的负担。
任占泉表示，绿氢产业发展的核心问题在于应用端对绿氢的实际需求。工业领域总量大，覆盖面广，不受地域因素限制，将催生巨大的绿氢市场，带动氢能生产、储存、运输、应用全产业链和上游可再生能源发电产业链的协调发展。他认为，“有了规模效应，整个氢能产业链的成本将大幅下降，从而形成产业发展的良性循环，绿氢将不再是奢侈品。”
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