8月22日,國家發改委、科技布、工信部、財政部、自然資源部、住建部、交通部、國資委、能源局和民航局10部委聯合印發了《綠色低碳先進技術示范工程實施方案》,將5大綠氫減碳示范項目列入重點方向。
綠氫減碳示范項目,包括低成本(離網、可中斷負荷)可再生能源制氫示范,先進安全低成本氫儲存、運輸裝備研發制造與示范應用,氫燃料電池研發制造與規模化示范應用,純燒、摻燒氫氣燃氣輪機研發制造與示范應用,氫電耦合示范應用等。
離網可再生能源制氫
當前綠氫與電網的交互方式有三種,分別為電網調峰型、電網友好型、工藝離網型,其中工藝離網型是綠氫規模化發展,實現電網化工雙贏的重要因素。離網型不從電網取電,或僅由電網提供維持設備安全運行的保底電源,可將對電網的依賴及沖擊都降至最低。
目前北京氫能互聯科技有限公司已開發出離網型和并網型風光氫氨一體化虛擬電廠,將相對解耦的用電與氫氨化工生產耦合。陽光氫能也正進行可再生能源柔性制氫原創性研究。大規模離網制氫正逐步發展,助力新能源消納。
先進氫儲存運輸設備研發
氫儲運設備也是氫能行業的重點研究方向。目前氫儲運設備存在基礎設施建設昂貴、能源轉化效率低、供應鏈有限等缺點。行業也存在法規和標準缺乏統一、成本高經濟性低的問題。如何提高儲運效率、降低儲運成本,是未來儲氫技術的研發重點。
我國高壓氣態儲氫雖然較為成熟,但儲氫罐在承壓和儲氫密度方面低于國外水平,未來努力的方向是開發出更加安全可靠、低成本、大容量的車載儲氫容器;低溫液態儲氫在國外應用較為廣泛,國內僅用于航天及軍事領域,優勢明顯,但儲存液化能耗高,目前民用還未形成,未來主要是關鍵設備與核心零部件的國產化,以推動該技術在商用上的發展;固態儲氫具備常溫常壓儲氫、儲氫和放氫過程可控等優勢,有較大潛力,未來仍需加大科研及示范項目的力度,尋找性能更優、造價更低的儲氫媒介來降低儲氫和放氫成本。
氫燃料電池研發制造與規模化示范應用
目前我國氫能和燃料電池已經成為了政府、企業以及研究機構的重點關注領域,相關領域的科技研發和應用也在中國得到了快速推進。2018年,中國提交了近4000件燃料電池相關的專利申請,在數量上超過了一直主導燃料電池專利申請的日本。
從各大商用車巨頭的布局看,燃料電池時代已經開啟,商業化應用已經落地。包括商用車國際巨頭戴姆勒、奔馳,國內商用車領軍企業一汽解放、中國重汽,周邊國家韓國現代、日本豐田等。
氫電耦合示范應用
氫電耦合是指氫能和電能互相轉化、高效協同的能源網絡,在用電低谷時將清潔能源電力制氫存儲,在用電高峰時再通過氫燃料電池發電,實現電網削峰填谷。
今年3月,我國重點研發項目固態氫能發電并網率先在廣州和昆明同時實現,6月15日,國內首個氫電耦合中壓直流微網在浙江寧波投運。
此外,杭州、麗水、臺州等地的氫電耦合項目示范與應用,展示了氫能在工業園區、產業基地、農村、海島等各種場景的應用普適性,展現了新型電力系統構建與雙碳目標下氫能與電能的協同方式。
國內綠氫市場發展
目前國內綠氫市場中,可再生能源制氫占比較低,但規模化綠氫示范項目正加速擴張。截至2022年,已建成并運營綠氫項目36個,總產能約為每年3.7萬噸,正在規劃的綠氫項目超過300個,預計產能將達到每年350萬噸。2023年6月,首個萬噸級新能源制氫示范項目在內蒙古鄂爾多斯成功制取第1方氫氣;6月,新疆庫車綠氫示范項目順利產氫,制氫規模達到每年2萬噸,標志著首次實現萬噸級綠氫煉化項目全產業鏈貫通。
國內綠氫產業正面臨生產成本的制約、基礎設施的滯后、標準不完善等挑戰,要發展綠氫產業,需要探索更先進的制氫工藝,加強氫能產業鏈上下游以及國際合作。對此,要規范并完善氫監管標準體系,鼓勵多方利益相關者參與制定創新的高質量標準;加強整個供應鏈的自主研發,進一步采用可再生能源電解技術;促進氫燃料電池汽車的短期市場需求,推動氫技術的大規模應用;加快制定國家氫能戰略,推動國內綠氫產業發展。