在應對氣候變化的背景下,氫能作為一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源,受到了世界的廣泛關注。
氫能的成功發(fā)展,可以加速全球向低碳經(jīng)濟過渡。世界各地的政策制定者和相關行業(yè)已經(jīng)開始布局氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。美國能源部于今年6月發(fā)布《國家清潔氫能戰(zhàn)略和路線圖》,提出了加速清潔氫能發(fā)展的綜合框架與路線圖,德國、日本、澳大利亞等國也相繼發(fā)布氫能相關的政策與戰(zhàn)略。
中國也將氫能視為未來國家能源體系的重要組成部分,大力推動氫能在能源、交通、工業(yè)等領域的快速發(fā)展,然而氫能產(chǎn)業(yè)如何實現(xiàn)高質量發(fā)展,仍有幾點需要考慮。
氫能發(fā)展的初心
氫能已經(jīng)有了很長的應用歷史,過去幾年,中國相繼發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》、《氫能產(chǎn)業(yè)標準體系建設指南(2023版)》等政策,打造氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展“1+N”政策體系。同時,中國也提出了碳達峰、碳中和的戰(zhàn)略目標,在雙碳的政策預期下,氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景被普遍看好。
然而,氫在整個雙碳目標中應該如何定位,發(fā)揮什么樣的作用,目前仍有著不同的探索。其中,在探討氫能的未來發(fā)展時,非常重要的一點是明確氫能發(fā)展的初心,這就需要我們關注到氫本身的氣候影響問題。
過去對于氫的氣候影響的認識,大多是從氫氣生產(chǎn)的角度上,比如灰氫(化石燃料制氫)和藍氫(化石燃料制氫+CCS)在生產(chǎn)過程中的排放。
然而,根據(jù)科學研究,氫氣本身也會對氣候產(chǎn)生影響。氫氣是一種間接溫室氣體,它會延長大氣中甲烷的壽命,也能夠通過一連串的反應產(chǎn)生對流層臭氧和平流層水蒸氣,從而導致地球的整體變暖。
今年6月,《Nature》子刊《通訊—地球與環(huán)境》發(fā)表了一項研究,該研究利用多模型評估的方法來測量氫氣的增溫效應,總結出氫氣在100年尺度內增溫效應是二氧化碳的12倍,而在20年尺度內是二氧化碳的37倍。
但這并不意味著要限制氫能的發(fā)展,如果能夠將氫氣排放控制在最低水平,綠氫(可再生能源電解水制氫)的氣候效益可以最大化,藍氫的氣候效益也可以得到保障。
因此,在氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中,無論是生產(chǎn)環(huán)節(jié)、儲存環(huán)節(jié)、運輸環(huán)節(jié)還是終端利用環(huán)節(jié),都需要考慮氫氣本身的氣候影響,最大限度的降低氫氣的排放量,從而實現(xiàn)其氣候效益的最大化。
目前,關于氫泄漏的檢測主要是基于安全性考慮,氫能產(chǎn)業(yè)標準體系中也提出要制定氫系統(tǒng)泄漏率測試方法的相關標準。但如果考慮到氫氣的氣候影響,我們仍然需要更加精確的測量方法以量化氫氣的排放,而不僅是對具有安全風險的泄漏環(huán)節(jié)進行控制。因此,從氣候角度出發(fā),國家還需要制定氫氣泄漏的相關標準,企業(yè)也需要制定氫氣泄露檢測標準并研發(fā)相關的檢測技術。
明確氫能發(fā)展的產(chǎn)業(yè)路徑
當前,氫能在不同領域已經(jīng)開展了應用,如交通、工業(yè)、電力等。未來氫能產(chǎn)業(yè)能否走得更長遠,可以從多個領域去探索,但是從效率的角度來講,我們需要考慮哪種技術路徑的效率會更高。
比如,在乘用車方面,用氫相比于用電可能并不具備優(yōu)勢,電動汽車的效率和減排效果可能比氫燃料汽車更好,也是更加經(jīng)濟的選擇。但是在工業(yè)、船舶、航空等方面,電力可能難以替代目前的化石燃料,氫能就具備了優(yōu)勢。
另外,氫能的未來發(fā)展路徑也要考慮到可再生能源的發(fā)展,以及如何處理氫和其他可再生能源之間的關系。
一方面,可再生能源的發(fā)展擴展了氫的需求,比如在儲能方面,可以將可再生能源轉化為氫來儲存,從而適應未來可再生能源大規(guī)模發(fā)展之后的冗余問題;另一方面,可再生能源儲氫與可再生能源電力之間的競爭關系、相關的能源損耗問題、以及長遠來看的效率和經(jīng)濟性等問題,都還需要我們不斷探索。
東西產(chǎn)業(yè)布局
當前氫能發(fā)展的區(qū)域主要是基于可再生能源的生產(chǎn)端和消費端的分布,產(chǎn)氫主要集中于可再生能源發(fā)達的西部地區(qū),而用氫則主要集中于東部地區(qū),在地區(qū)的分布上并不十分匹配。在這種情況下,我們需要考慮如何對氫能產(chǎn)業(yè)進行布局,并從中發(fā)現(xiàn)一些新的機會。
在東部地區(qū)等氫需求量大的地方,可以大力發(fā)展可再生能源,例如,海上風電現(xiàn)在正迎來大量的機會,海上風電和氫能的融合發(fā)展能夠實現(xiàn)綠氫就近生產(chǎn)利用,降低運輸成本,同時帶動海上風電的開發(fā)與消納。
未來,無論是東部的航運中心,還是鋼鐵、石化等氫能需求產(chǎn)業(yè)中心,我們都可以利用東部地區(qū)發(fā)展可再生能源,加速可再生能源和氫能融合發(fā)展,從而解決氫能的區(qū)域分布問題。
另外,從西部地區(qū)的角度,氫能產(chǎn)業(yè)鏈的延長也是一個很大的機會。當前西部地區(qū)生產(chǎn)的氫氣要么是直接運輸出去,要么是發(fā)電后通過電網(wǎng)輸送出去,然而這些方式可能無法為當?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展帶來新的機遇。
因此,將可再生能源制氫的產(chǎn)業(yè)鏈延長,利用氫氣來生產(chǎn)甲醇、氨、可持續(xù)航空燃料等化工產(chǎn)品,可能會為西部地區(qū)帶來一些發(fā)展機遇,而這需要政府從政策層面提供支持,將氫能發(fā)展和區(qū)域發(fā)展的理念相融合,從而為氫能產(chǎn)業(yè)帶來更大的發(fā)展空間。
原標題:發(fā)展氫能,別讓氣候有負擔