在應(yīng)對氣候變化的背景下,氫能作為一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源,受到了世界的廣泛關(guān)注。
氫能的成功發(fā)展,可以加速全球向低碳經(jīng)濟(jì)過渡。世界各地的政策制定者和相關(guān)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?xì)淠芟嚓P(guān)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(lǐng)域的快速發(fā)展,然而氫能產(chǎn)業(yè)如何實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展,仍有幾點(diǎn)需要考慮。
氫能發(fā)展的初心
氫能已經(jīng)有了很長的應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)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(dá)峰、碳中和的戰(zhàn)略目標(biāo),在雙碳的政策預(yù)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(biāo)中應(yīng)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(diǎn)是明確氫能發(fā)展的初心,這就需要我們關(guān)注到氫本身的氣候影響問題。
過去對于氫的氣候影響的認(rèn)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(lán)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(xué)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(yīng)產(chǎn)生對流層臭氧和平流層水蒸氣,從而導(dǎo)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(xiàng)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(yīng),總結(jié)出氫氣在100年尺度內(nèi)增溫效應(yīng)是二氧化碳的12倍,而在20年尺度內(nèi)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?qū)錃馀欧趴刂圃谧畹退剑G氫(可再生能源電解水制氫)的氣候效益可以最大化,藍(lán)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(yùn)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(shí)現(xiàn)其氣候效益的最大化。
目前,關(guān)于氫泄漏的檢測主要是基于安全性考慮,氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系中也提出要制定氫系統(tǒng)泄漏率測試方法的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。但如果考慮到氫氣的氣候影響,我們?nèi)匀恍枰泳_的測量方法以量化氫氣的排放,而不僅是對具有安全風(fēng)險的泄漏環(huán)節(jié)進(jìn)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(guān)標(biāo)準(zhǔn),企業(yè)也需要制定氫氣泄露檢測標(biāo)準(zhǔn)并研發(fā)相關(guān)的檢測技術(shù)。
明確氫能發(fā)展的產(chǎn)業(yè)路徑
當(dāng)前,氫能在不同領(lǐng)域已經(jīng)開展了應(yīng)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(yuǎn),可以從多個領(lǐng)域去探索,但是從效率的角度來講,我們需要考慮哪種技術(shù)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(jì)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(guān)系。
一方面,可再生能源的發(fā)展擴(kuò)展了氫的需求,比如在儲能方面,可以將可再生能源轉(zhuǎn)化為氫來儲存,從而適應(yīng)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(guān)系、相關(guān)的能源損耗問題、以及長遠(yuǎn)來看的效率和經(jīng)濟(jì)性等問題,都還需要我們不斷探索。
東西產(chǎn)業(yè)布局
當(dāng)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(fèi)端的分布,產(chǎn)氫主要集中于可再生能源發(fā)達(dá)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(jìn)行布局,并從中發(fā)現(xiàn)一些新的機(jī)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(fēng)電現(xiàn)在正迎來大量的機(jī)會,海上風(fēng)電和氫能的融合發(fā)展能夠?qū)崿F(xiàn)綠氫就近生產(chǎn)利用,降低運(yùn)輸成本,同時帶動海上風(fēng)電的開發(fā)與消納。
未來,無論是東部的航運(yùn)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(jī)會。當(dāng)前西部地區(qū)生產(chǎn)的氫氣要么是直接運(yùn)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(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展帶來新的機(jī)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(jī)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(biāo)題:發(fā)展氫能,別讓氣候有負(fù)擔(dān)