近日，氫能“缺氫”問題再受熱議。國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》(以下簡稱《規(guī)劃》)提出，初步建立以工業(yè)副產氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應體系，有序推進加氫網(wǎng)絡體系建設。
記者了解到，氫氣供應短缺問題并非新鮮事，在地方鼓勵和補貼政策帶動下，我國氫能物流和公交車輛快速增加，保有量已超過7700輛，但受資源分布不均影響，部分地區(qū)并沒有匹配合適的氫源。據(jù)中國氫能聯(lián)盟預測，到2060年，我國氫氣年需求量將增至1.3億噸，占終端能源消費比重約20%。面對龐大的需求，氫能供需錯位問題如何解決?
氫氣“制得出卻用不了”
據(jù)北京佳安氫源科技股份有限公司總經(jīng)理江風介紹，2021年我國氫氣總產量約3300萬噸，居全球第一。工業(yè)副產氫的體量很大，我國在氫氣供應方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。“以焦化行業(yè)為例，我國是全球最大的焦炭生產國，國內焦炭產量約4.4億噸，占全球產量的60%。但長期以來焦化行業(yè)對副產焦爐氣的利用方式較為單一，以作為燃料燃燒為主，并未發(fā)揮其最大價值，近年來開始成為重要氫氣來源。”
既然不缺氫氣產能，那么氫能“缺氫”問題為何始終難以解決?海卓動力(青島)能源科技有限公司總經(jīng)理朱維認為，缺氫的主要原因在于氫氣的供需錯位，即氫資源豐富的地區(qū)與氫能車輛的投放地區(qū)不匹配。目前國內大部分加氫站采用外供氫源，需要依靠高壓氣態(tài)的運輸方式，20兆帕的長管拖車每車運輸250千克-350千克氫氣，運輸半徑覆蓋在200公里范圍內，超過200公里氫氣的運輸成本會達到10元/千克以上，從而限制氫氣穩(wěn)定供應。
中集安瑞科氫能研究院院長、安瑞科集成氫能事業(yè)部總經(jīng)理李懷恩認為，工業(yè)副產氫在現(xiàn)階段氫能供應方面有很大挖掘潛力。需要注意的是，除了氫氣從生產端到使用端的中間環(huán)節(jié)存在儲運建設、成本問題外，由于一些化工項目在建設初期并沒有考慮到氫氣對外供應的路徑問題，導致氫氣的提純、凈化等裝備投資不足，部分工業(yè)副產氫直接燃燒或作為廢氣放空，未被充分利用。
江風也指出，工業(yè)氫氣和燃料氫氣的要求完全不同，需要跳出傳統(tǒng)工業(yè)制氫的工藝限制，通過專用的裝置來進行專門處理，解決燃料氫氣中如一氧化碳、硫的深度脫除難題，打破工業(yè)氫氣和燃料氫氣之間的技術壁壘。
應增加制氫環(huán)節(jié)補貼
根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的統(tǒng)計，截至2021年底，我國已建成運營加氫站255座，增量和保有量均位居全球第一。張家港氫云新能源研究院院長魏蔚表示，目前我國加氫站建設速度加快，加氫站氫氣需求將持續(xù)增加，但與此同時，規(guī)模化儲運體系的建立遲緩，缺氫矛盾將更加突出，隨著氫能產業(yè)的發(fā)展，很快會出現(xiàn)供不應求局面。
值得注意的是，未來氫能產業(yè)將涵蓋交通、儲能、工業(yè)等領域的多元氫能應用生態(tài)，氫氣需求將進一步上揚。江風表示，在過去的一段時間內，氫能相關體系都是圍繞燃料電池而展開，氫氣作為能源還有更加廣泛的應用場景，包括交通運輸領域的車輛、船舶、航空器，以及儲能、分布式發(fā)電等。
以上海為例，上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司總工程師阮偉民指出，上海化工園區(qū)的化工企業(yè)比較集中，工業(yè)副產氫產能可達到100噸/天左右，不過單是上海臨港地區(qū)規(guī)劃的燃料電池汽車數(shù)量，一天就需要約38噸氫氣。隨著氫能汽車規(guī)模進一步擴大，未來對氫氣的需求將持續(xù)增加，同時，燃料電池產業(yè)鏈中其它環(huán)節(jié)氫氣需求量也將同步上升，如燃料電池電堆制造企業(yè)需要氫氣用于測試，燃料電池整車制造企業(yè)需要氫氣用于氣密試驗和氫氣置換等。“雙碳”目標下，除原有的用氫行業(yè)之外，更多的行業(yè)將涉氫，因此，未來用氫市場將出現(xiàn)“僧多粥少”的局面，現(xiàn)有的工業(yè)副產氫產能可能無法滿足持續(xù)增長的需求。
除了供應不足，氫氣補貼政策也讓加氫站氫氣采購面臨價格競爭。阮偉民指出，雖然地方政府給予加氫站相應的氫氣價格補貼，但加氫站的運營成本較高，一般不低于200萬/年，設備折舊、人工、能源消耗費用等都要平攤到每千克氫氣中，為保證加氫站氫氣零售價格控制在補貼政策規(guī)定的價格以下，同時又要保持一定的銷售毛利率來分攤費用，加氫站只能壓低氫氣的到站價。加氫站對氫氣的質量要求很高，至少要達到高純氫甚至超純氫的標準，在市場的推動下，工業(yè)副產氫供應企業(yè)可能會優(yōu)先選擇氫氣采購價格更高、更能帶來效益的其他工業(yè)用戶，從而進一步導致加氫站缺氫。
阮偉民建議，為加快氫能汽車的發(fā)展，突破缺氫瓶頸，政府除了對加氫站進行補貼外，還應增加制氫環(huán)節(jié)的補貼，如水電解、天然氣、甲醇、氨制氫，尤其要加大可再生能源制氫的補貼，鼓勵燃料電池汽車產業(yè)發(fā)展較快但可再生能源匱乏的地區(qū)，通過綠電交易平臺購買西部地區(qū)綠電來制氫。
以“制氫加氫一體化”為突破口
記者了解到，考慮到用氫成本高企、氫儲運瓶頸仍存等因素，制氫加氫一體化被視為推動氫氣利用降本、解決部分地區(qū)用氫荒問題的有效路徑。
“制加氫一體站的優(yōu)勢在于，將制氫站與加氫站建在一起，可以減掉氫氣運輸帶來的成本增加;另外，相比長管拖車的運氫方式，電解水設備可以提供穩(wěn)定壓力的氣源，并延長后端的氫氣壓縮機的維護時間，降低整站的運營和維護成本。”北京中電豐業(yè)技術開發(fā)有限公司氫能事業(yè)部經(jīng)理高超介紹。
在陽光氫能科技有限公司營銷總監(jiān)方偉看來，推廣和開展在站制氫的應用還需進一步建立健全標準和規(guī)范;同時，面對可再生能源制氫“遠水難解近渴”局面，可建立綠電交易或綠電置換機制，采取遠電近氫的輸運模式。
記者了解到，近年來我國在制氫加氫一體化的標準制定和實際落地方面已取得一定突破。2021年廣東省共有兩座制氫加氫一體站投入運行，分別為佛山市南莊制氫加氫一體化站和韶關制氫加氫一體站。深圳也開始在媽灣電廠建設制氫加氫一體站。
與此同時，電解水制氫設備市場不斷發(fā)展，為氫氣規(guī)模化商用提供支撐。據(jù)考克利爾競立(蘇州)氫能科技有限公司總經(jīng)理馬軍介紹，《規(guī)劃》明確了氫的能源屬性，可再生能源制氫在國內已獲得認可，目前電解水制氫設備市場迎來了大幅增長。堿性電解水制氫設備的國產化生產現(xiàn)已成為現(xiàn)實，國內外市場容量大幅增長，綠氫裝備行業(yè)受到的資本關注度、金融領域的支持力度以及人才的虹吸效應顯著增加，企業(yè)整體實力和競爭力也在同步增長。
