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观点 | 将发展氢能产业作为实现碳达峰和碳中和目标的重要途径

信息来源: 香蜜湖智库  信息提供日期:2021-06-15   浏览:668

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/李佐军,国务院发展研究中心公共管理与人力资源研究所书记、研究员

// 王   俊,湖南科技大学商学院副教授


习近平总书记在第七十五届联合国大会上提出了力争到2030年前实现碳达峰、2060年前努力争取实现碳中和的宏伟目标。要实现这一宏伟目标,以传统化石能源为主的能源结构必须尽快向以可再生能源为主的能源结构转型。氢能是一种清洁环保、安全高效、来源和应用广泛的绿色能源,有人称之为“终极能源”,在能源清洁低碳转型中将发挥重要作用。近年来我国部分地区积极发展氢能产业并取得了明显进展,但目前仍面临技术难度大、市场规模小、使用成本高等难题,故尚处于起步发展阶段。为了如期实现碳达峰、碳中和等目标,我国有必要将加快发展氢能产业作为重要途径。


加快发展氢能产业事关我国应对

气候变化、绿色发展、创新驱动等战略


(一)发展氢能产业有利于我国应对全球气候变化


目前,推进低碳发展、积极应对全球气候变化已成国际共识,新冠肺炎疫情暴发以来更是如此:欧盟2019年底推出的《欧洲绿色政纲》和今年推出的“绿色复苏”计划,都强调要同时推进欧洲绿色转型和数字转型双转型,并提出了2050年实现“气候中性”的宏大目标;美国新当选总统也正积极准备调整能源和应对气候变化战略,并声称将尽快重返《巴黎协定》。最近,习近平总书记向国际社会承诺,中国“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”,再次向国际社会发出了中国积极应对全球气候变化的强烈信号。


应对全球气候变化必须推进低碳发展,推进低碳发展的重点是实现能源结构转型,能源结构转型的主要方向是提高清洁能源的比重,而氢能正好是零污染的清洁能源,因此发展氢能产业,将有力地推动氢能制取和应用,推动能源低碳转型,减少二氧化碳排放,为实现我国碳达峰和碳中和目标做出突出贡献。


(二)发展氢能产业有利于促进经济社会全面绿色转型发展


党的十九届五中全会关于“十四五”规划的建议指出,“构建生态文明体系,促进经济社会发展全面绿色转型,建设人与自然和谐共生的现代化”。氢能具有能量密度大、转化效率高、资源丰富、适用范围广和环保无污染等特点,在促进经济社会发展全面绿色转型方面具有独特优势。氢能能够部分替代化石能源和电能,可以促进能源结构转型。氢能产业链较长,从上游制氢,到中游输氢储氢,再到下游用氢,涉及装备制造、氢气制取、交通运输等产业,是绿色发展新的增长点,同时氢能还广泛应用到工农业生产和个人生活的各个方面,因此发展氢能产业可促进经济社会全面绿色转型发展。


(三)发展氢能产业有利于促进关键核心技术开发


保障国内氢能供给,关键在于全面掌握氢能关键核心技术。氢能技术包含制、储、运、注、用氢等环节的技术,其中制氢环节包括煤制氢、天然气制氢、工业副产氢、可再生能源电解水制氢等技术,储氢环节又有物理储氢、化学储氢等技术,使用环节主要是氢燃料电池技术。美、德、日等国在氢能技术研发上处于领先地位,目前我国催化剂、燃料电池用隔膜、碳纸、空压机、氢气循环泵等核心部件主要依靠进口。发展氢能产业,将促进氢能技术的推广应用,带动氢能技术的开发。


加快发展氢能产业已具备一定的基础和条件


(一)氢能技术研发已取得长足进展


近年来,我国氢能相关的高性能产品研发及批量生产、催化剂等核心技术研发取得了重要进展,氢能制储运技术已具备了较好的发展基础,已开发出具有自主知识产权的氢燃料电池关键部件。其中,车用耐高温低湿质子膜及成膜聚合物批量制备技术、车用燃料电池催化剂批量制备技术等关键共性技术得到长足发展。从技术层面而言,我国乘用车燃料电池寿命已超5000小时,商用车燃料电池寿命已超10000小时,基本满足车辆运行条件;氢燃料电池汽车发动机功率密度达到传统内燃机水平,电堆比功率达到3.0千瓦/升,多项性能指标接近国际先进水平;氢燃料电池汽车续驶里程达到750千米。


(二)氢能资源十分丰富


目前中国是第一产氢大国,拥有中国石化、中国石油、中国神华等一批副产氢和煤制氢企业,年氢产量约2200万吨,占全球三分之一。中国在氢气制取上有巨大优势,化工工业副产氢相关企业多达百家,仅煤化工板块年产氢就超过400万吨。特别是我国可再生能源制氢具有较大的潜力,目前每年弃水、弃风、弃光电量约1000亿度(2019年分别为515、419和73亿度),可以用于以电解水方式制取“绿氢”。同时,可发挥氢气的储能作用,以解决间歇式能源消纳问题。 


(三)促进氢能产业发展的制度和政策环境正在形成


国家质监总局和国标委于2009年联合发布了《燃料电池电动汽车安全要求》,明确了燃料电池电动汽车和燃料电池堆的安全要求,并于2017年发布了《加氢站安全技术规范》,规定了氢能车辆加氢站的氢气输送、站内制氢、氢气存储等安全技术标准。国务院于2016年印发了《国家创新驱动发展战略纲要》,国家能源局于2016年发布了《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》,都将氢能发展与燃料电池技术创新列为重点发展任务。国家发展改革委于2019年颁布了《产业结构调整指导目录》,将高效制氢、运氢及高密度储氢技术开发应用及设备制造、加氢等内容列入第一类(鼓励类)第五项(新能源)中。国务院办公厅于2020年11月发布了《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》,明确了氢燃料电池汽车的发展方向和要求。


(四)部分地区发展氢能产业积累了一定经验


截至2019年11月,全国4个直辖市、10个省份、30个地级和县级市发布了氢能产业规划;国内氢能产业链上出现了49个投资或并购案例,涉及总金额超1000亿元。这些地方和企业在发展氢能产业上积累了一些经验,如在加氢站建设方面,佛山市推行了工程审批+技术专家评审的审批模式,建立了互为牵制的联合审批制度,由住建局牵头制定了《佛山市加氢站建设审批指引》《佛山市加氢站验收指导》等。为节约用地,佛山市将加氢站与加油站、加气站进行一体化建设。这些地区的经验为其他地区提供了启示和借鉴。


加快发展氢能产业需要解决的主要问题


(一)氢能产业发展缺乏国家层面的顶层规划


近年来,上海、佛山、云浮等地发展氢能产业已有了相当规模,全国共有30个左右城市制定了氢能产业发展规划,但国家层面的氢能产业发展顶层规划缺乏。虽然2020年6月国务院发布的《关于2019年国民经济和社会发展计划执行情况与2020年国民经济和社会发展计划草案的报告》已明确“制定国家氢能产业发展战略规划”,但至今尚未发布专门的氢能产业发展规划。由于缺乏国家顶层规划指导,各地氢能产业发展规划显得零散,导致部分企业投资氢能产业项目存在顾虑。


(二)氢能产业发展标准体系不完善


目前,我国在氢气制备、提纯、运输、加注、应用等方面已有了80多项国家标准,但还有许多标准有待制定,且一些标准与科技发展水平不匹配。如欧洲加氢枪安全距离标准为2米,我国为4.5米,这导致加氢站建设中的土地浪费。另外,我国一直将氢能归为危化品,按此规定制氢企业必须进入化工园区,而现实中很多地方没有化工园区安置这类企业,导致用氢须从外地购买,用氢成本大幅上升。


(三)氢能产业发展监管体制需要理顺


氢能产业发展涉及到发改、能源、工信、交通、环境、应急、科技、住建、城管等部门,监管内容较多,部门之间协调任务较重。目前,各地氢能产业发展尚处于起步阶段,监管处于探索之中,监管体制尚未理顺,监管能力和效率较低,服务职能有待加强。如加氢站审批和运营的安监审批就较难,氢气储运的监管有待加强,化石能源制氢、工业副产氢的监管需要强化。


(四)氢能产业发展支持政策体系有待建立


氢能产业是战略性新兴产业,属于政策支持类产业。氢能产业供应链各环节技术门槛高,投资大,短期内难以盈利,高度依靠扩大规模降低成本,若没有政策支持,氢能产业很难完全靠市场力量发展起来。我国虽已开始出台氢能产业发展支持政策,如2020年9月财政部等五部委发布了《关于开展燃料电池汽车示范推广的通知》,明确将采取“以奖代补”方式,对入围示范的城市群按其目标完成情况给予奖励。但政策支持体系还很不完善,影响了氢能产业发展。


(五)关键核心技术还存在不少短板


如前所述,虽然我国近年来在氢能技术研发上取得了长足进展,但与发达国家相比,我国氢能技术研发还比较落后,关键核心技术还存在不少短板,关键零部件主要依靠进口,如燃料电池的关键材料包括催化剂、质子交换膜、炭纸等大都依赖进口;膜电极、双极板、空压机、氢循环泵等与国外先进水平存在较大差距;氢气品质检测和氢气泄露等重要测试装备欠缺。


(六)氢能基础设施尚处于起步阶段


加氢站是氢燃料电池汽车运营的前提条件,但目前加氢站很少,布局范围窄,制约着氢燃料电池汽车的发展。同时因氢燃料电池汽车运营车辆少,加氢需求小,使得加氢站缺乏规模经济,收支难以平衡。截至2020年1月,我国已建成加氢站61座,规划和在建的有84座,主要分布于广东、上海、江苏等地,且多为示范加氢站,无法满足商业化运营需求。


加快发展氢能产业的政策建议


(一)将加快发展氢能产业作为实现碳达峰和碳中和目标的重要途径


进一步提高加快发展氢能产业在应对气候变化和促进经济社会全面绿色转型发展方面重要地位的认识。借鉴欧盟和德国等出台《欧盟氢能战略》《德国国家氢能战略》的经验,结合我国实际情况,将其作为实现碳达峰和碳中和目标的重要途径,尽快制定和发布我国的氢能战略和氢能产业发展规划,明确氢能产业发展的总体方向、思路、目标和路线图,加快布局氢能产业,以促进我国氢能产业加速发展。


(二)加快制定和调整氢能产业发展标准


高度重视标准在推进氢能产业发展中的引领作用。根据我国实际情况,参考国际标准,加快制定促进氢能产业发展必须的基本标准。鼓励先发地区、行业组织和龙头企业制定相应的标准。在安全可控的条件下,适当调整加氢站建设中加氢枪的安全距离标准,减少土地浪费。制定加氢站、加油站、加气站、充电站等场地的一体化建设标准。适应技术进步的新形势,建议根据制氢过程的危险等级进行区分,不将氢能统归为传统的危化品范围,部分达到安全标准的制氢企业不必进入化工园区内,以解决就近制氢用氢的问题,降低用氢成本。


(三)构建推进氢能产业发展的政策支持体系


将已有的支持新能源技术和产业发展的政策落实到氢能产业发展中。根据氢能产业技术门槛高、投资大、依赖规模降成本、短期难以盈利的特点,加大对试点地区、创新型企业的财税、金融、投资、土地、科技、人才、政府采购等政策的支持力度。支持相关领域的国有企业特别是央企投资氢能产业,鼓励和吸引民间资本发展氢能产业,培育多元化的经营主体。


(四)大力开展氢能产业关键核心技术攻关


设立国家专项科研基金,支持高等院校、科研院所和大型企业对氢能产业关键核心技术进行攻关。组建和完善氢能技术创新平台,支持对氢能产业关键核心技术进行重点攻关。鼓励产学研用相结合,培育氢能产业高技术龙头企业,攻关应用性关键核心技术。加大氢能高端研发人才培养力度,增加高校氢能相关专业的研究生招生。积极引进或利用国外研发人才,支持各类研发机构引进科研人才来国内发展,或者鼓励企业在国外组建研发部门,有效利用国外优秀人才。


(五)协调推进氢能基础设施建设


引导各地做好氢能基础设施建设规划。根据氢能特点和安全控制技术要求,修订加氢站等基础设施建设安全标准,科学设立加氢站建设门槛,节约利用土地资源。规范加氢站等基础设施的审批制度和流程,改进现行的按天然气审批的方式,探索更适合氢能产业发展的审批制度,提高加氢站等基础设施建设的效率。鼓励各方合建共建加氢站、加油站、加气站等基础设施,加快建设进度,降低用氢成本。


(六)不断完善氢能产业发展监管体制


明确氢能产业发展主管部门及其权责,理顺发改、能源、工信、交通、环境、应急、科技、住建、城管等涉氢部门的权责关系,尤其是在加氢、加油、加气和充电等设施建设和运营方面加强监管协调,以减少内耗,形成监管合力。特别是在加氢站审批和运营安监审批上加强协调。在氢能技术创新方面坚持包容审慎监管原则,鼓励企业大胆进行技术创新和产品创新。运用5G、云计算、大数据、人工智能等技术建立实时监控平台,提高监管效率。