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经济可行性 理论上可行性

来源:人民日报-人民日报

近日,国际能源署发布了一份名为《2050年净零排放:全球能源部门路线图》的报告,称到2050年,全球将需要约5.2亿吨低碳氢,其中来自可再生能源的绿色氢将占60%左右。目前全球氢气年产量约7000万吨,其中灰氢约占95%。绿色氢产业发展空间广阔,也面临着迫切的转型压力。

氢气作为二次能源,没有一次能源是无法生产的。根据生产来源,世界能源理事会将氢分为三类:灰氢、蓝氢和绿氢。灰氢是指由天然气、煤炭等化石燃料生产的氢气,生产成本最低,但碳排放较高,广泛应用于化工行业。蓝色氢是灰色氢的“升级版”。有了制氢中的碳捕集与封存技术,碳排放可减少90%左右,成本也相应更高;绿氢利用风能、太阳能等可再生能源发电,再电解水制氢,成本最高。其中,绿色氢从源头上消除了碳排放,是真正意义上的清洁能源。

用绿氢代替灰氢作为化工原料是实现化工深度脱碳的重要途径。此外,绿色氢还可以帮助解决可再生能源发电过剩的问题,化解弃风弃光弃水的现象,提高可再生能源的利用率,可广泛应用于交通、建筑、工业等各个领域。然而,高昂的生产成本制约了绿色氢的大规模发展。根据国际能源署的报告,目前绿氢的价格为每公斤3.5至5欧元,远高于每公斤灰氢的1.5欧元。

目前,稳定、快速、大批量生产绿氢的主要技术路线是电解水,可分为碱性电解水、质子交换膜电解水和固体氧化物电解水三种类型。碱性电解水是目前的主流技术,需要保证两电极之间的压力平衡,防止氢氧混合带来的危险,因此难以与波动特性快的可再生能源协同;质子交换膜电解槽在运行中具有较好的灵活性和反应性,但需要铂、铱等贵金属,未来需进一步降低贵金属消耗或探索低成本催化剂;固体氧化物电解水制氢理论效率较高,但仍处于实验室验证阶段,对高温热源的需求可能限制其在商业应用阶段的经济可行性。

随着各国加大应对气候变化的力度,绿色氢能产业正迎来发展热潮。今年2月,30家欧洲公司联合启动了全球最大的绿色氢能项目之一,该项目位于太阳能资源丰富的欧洲西南部伊比利亚半岛。这30家企业覆盖了绿氢产业链的上、中、下游,包括太阳能开发商、电解槽供应商、大型能源产业集团和融资机构等。目标是到2030年将绿色氢的价格降至每公斤1.5欧元,每年生产360万吨绿色氢。此前,德国、荷兰、丹麦等国宣布了一批以海上风电制氢为重点的绿色氢能项目。——北京京能内蒙古项目是我国规划的第一个吉瓦电解厂,预计每年可生产40万至50万吨绿氢。统计显示,目前全球在建或规划中的绿色氢能项目约有70个,其中不少由政府和重点能源企业共同牵头,产业布局空前加快。

未来,绿氢的降本不仅取决于风电、光伏等行业的降本增效,更取决于以电解槽为代表的全产业链的技术进步。随着产能的扩大和输配电基础设施建设的加快,氢能的规模效应