氢能在工业领域推广应用将持续加快，其中，冶金、水泥、化工、建筑和发电等行业将成为产业发展“突破口”
▲ 这是广东省茂名市滨海新区在建的绿色化工和氢能产业园。（新华社记者 王瑞平 摄）
氢在多个难以脱碳领域的“不可替代性”正备受关注。
随着国家碳达峰碳中和“顶层设计”的落地，氢能产业不断获得国家政策的“加持”。近日，工信部印发的《“十四五”工业绿色发展规划》提出，提升清洁能源消费比重，鼓励氢能等替代能源在钢铁、水泥、化工等行业的应用。
“一系列利好政策的密集发布，将对氢能产业可持续高质量发展发挥引领作用。”中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院（以下简称“中石油石化院”）氢能研究所副所长李庆勋接受记者采访时表示，未来，氢能在工业领域推广应用将持续加快，其中，冶金、水泥、化工、建筑和发电等行业将成为产业发展的“突破口”。
政策密集发力
氢能发展迎来“突破口”
氢能产业链条众多、应用场景广泛，在众多氢领域中，一些难以脱碳行业的应用正在成为氢能发展的“突破口”。今年10月，联合国气候行动高级别倡导者发布的《与气候目标一致的氢能部署指导原则》提出，氢能目前的部署应主要针对炼钢等不存在其他解决方案的领域，氢能将在支持这些领域深度脱碳目标方面发挥关键作用。
中能建氢能源有限公司董事长李京光表示，传统的冶金、水泥、化工等难以脱碳的领域，正面临着越来越大的压力。一方面，国家的碳达峰碳中和目标使其减排压力越来越大；另一方面，欧美发达国家设置的绿色能源和绿色产品壁垒，已经影响到这些行业企业的出口和销售，而这类传统工业领域要达到减碳的目的，用氢替代传统化石能源是唯一的选择。国家电投集团综合智慧能源科技有限公司（国核电力院）氢能项目设计总工程师任占泉表示，对于冶金、水泥、化工等传统工业用能领域，能够替代化石能源降低碳排放的，只有电和氢，而目前我国大约7成的电力是通过消耗化石能源转化而来，直接采用电能替代，仅减小了部分碳排放总量。他强调，基于清洁能源制备的“绿氢”作为一种零碳二次能源，是替代化石能源，降低大工业碳排放的极佳选择。
“冶金、水泥、化工均属于高能耗行业，传统生产工艺大量使用煤、焦炭等化石能源作为燃料和原料，二氧化碳排放总量大、排放强度高，是脱碳难度最大的终端部门。”李庆勋认为，钢铁、水泥工业的高品位热需要通过专用燃烧器燃烧氢气生产，从而替代天然气等化石燃料；合成氨、合成甲醇和石油精炼等行业所需工业原料，以及冶金工业所需还原剂，很难通过电气化来直接替代，低碳清洁氢替代应用潜力巨大。
基于氢能的这些优势，国家政策正在频繁关注难以脱碳领域的氢能应用。此前，国家发展改革委出台的《“十四五”全国清洁生产推行方案》也多次提出氢在化工、冶金领域的应用；在即将出台的《“十四五”可再生能源规划》中，也将这些领域作为氢能发展的重点。李庆勋表示，绿氢炼化、二氧化碳加氢制甲醇将得到规模化发展，氢冶金将迎来工业示范应用。同时，氢能在建筑和发电领域的应用也将提速，这些领域将成为氢能产业发展的“突破口”。
在国家电投集团综合智慧能源科技有限公司（国核电力院）氢能项目设计总工程师任占泉看来，氢能产业谋求进一步的发展，需要通过解决“量”的问题，实现突破。他表示，绿氢在工业和交通这两大领域的推广应用，都能够解决“量”的问题，但交通领域产业链长、涉及环节多，环境复杂，一定时期内氢能规模化推广不易，而工业领域专业化程度高、较独立，氢能替代相对易于实现。
重点行业先行
工业领域需氢量巨大
当前，在一些重点工业领域，氢能应用已存在一定基础。据李庆勋介绍，2020年，中国钢研科技集团有限公司、河钢集团等企业已启动氢冶金项目。今年，宝丰能源宁东化工基地太阳能电解水制氢正式投产，氢气产能达2万标方/小时；中国石油玉门油田清洁能源制氢纳入甘肃省“十四五”规划，并被确立为该省氢能源产业链链主企业。
“氢对工业领域来讲，并不是新鲜事物。”任占泉指出，以氢为原材料或保护气的领域非常多，需氢量也很大，同时，有多种工业生产会伴随副产氢的产生，我国氢气产量及消费量已居世界首位多年，绝大部分氢气通过化石原料制备，超过9成应用在工业领域。他表示，从深度脱碳的角度来看，采用“绿氢”替代的潜力非常巨大，主要有原材料、保护气、燃料、还原剂等几大方向。
记者了解到，在重点工业领域布局，正是国家电投集团综合智慧能源科技有限公司发展氢能的重要路径，该公司主要研究方向包括可再生能源制绿氢、天然气掺氢、化工冶金行业绿氢替代等，并且。在应用方面已有诸多，该公司已开展了朝阳天然气掺氢示范项目/光伏制氢项目、吉林白城“陆上三峡”清洁能源基地+氢能项目、新疆达坂城风光储一体化项目、河北张家口康保牧场风光电制氢项目落地等工程。
在重点领域寻求突破，目前已成为众多大型能源央国企布局氢能产业的方向。据了解，中国能源建设集团有限公司自2010年就开始对氢能进行前瞻性研究，在绿氢生产、氢能储运、氢能高值利用等领域都进行了多个EPC总包建设和自主项目开发，近期更是投资50亿元成立中能建氢能源发展有限公司。“我们将聚焦电解水制氢装备、副产氢高效利用、液化氢储运、大规模绿氢应用和氢能商业模式，做大做强集团氢能产业。”李京光向记者表示。
不过，当下氢能在工业这些领域的应用仍然存在诸多挑战。任占泉认为，目前，绿氢推广的主要制约因素在于价格：对于部分精细化工领域，其产品附加值较高，用作保护气的氢总量不大，现阶段就能够实现绿氢替代，国内已有多个相关项目落地投产，国家电投铝电公司建设的宁东可再生能源制氢项目，就属于此类；而在大宗商品生产如钢铁、水泥和需氢化工等领域，对成本更加敏感，采用绿氢会显著推高产品价格，现阶段尚不具备大规模绿氢替代的条件。
“目前，氢气几乎都来自化石能源制氢，制氢过程排放大量二氧化碳。”李庆勋表示，氢的来源是氢能应用推广的瓶颈之一，同时，绿色氢气则面临生产使用成本较高的困境。预计2025年，可再生能源电解水制氢成本有望低于25元/千克。此外，他还指出，高效长寿低成本电解槽和氢专用燃烧器等关键设备仍需进一步技术攻关。
实现深度融合
打造产业“不可替代性”
以“绿氢”为主的氢能产业发展对降低二氧化碳排放、应对气候变化的作用，目前已成为共识。而面对现阶段“绿氢”成本高等发展瓶颈，通过政策引导，将难脱碳领域的“不可替代性”转变为氢能发展优势，实现氢能与诸多重点行业的“深度融合”，对于氢能产业发展和实现碳达峰碳中和目标都有着关键意义。
为此，李庆勋指出，政策应该鼓励电解槽和CCUS等低碳清洁氢装备技术应用，支持有条件地区和企业通过发展低碳清洁氢气生产使用率先碳达峰；加快培育清洁氢气市场体系，并设立重点领域碳达峰碳中和情景氢能利用国家重大专项，由重点企业牵头、产学研用结合，围绕产业链部署创新链，围绕创新链布局产业链，实现产业链与创新链深度融合。
李庆勋认为，加大氢能科技创新至关重要。据他介绍，2021年5月，中国石油正式成立氢能研究所，布局氢气制取储运及高效利用、燃料电池及储能技术等氢能全产业链研发，服务氢能等新能源业务“清洁替代、战略接替、绿色转型”三步走总体部署，将助力中国石油向“油气热电氢”综合性能源公司转型。
“为实现我国‘3060’双碳目标，大工业深度脱碳势在必行。”任占泉强调，推行绿氢替代，需要在生产环节进行碳排放总量控制，对高碳排企业及生产工艺进行限产、减产，同时推行碳汇碳交易，倒逼上游生产企业降低产品生产全周期碳排放。此外，还可以制定过渡期扶持政策，鼓励先行先试，给予相关企业及示范项目一定的政策及资金支持，减小企业转型期负担。
任占泉表示，绿氢产业的发展，核心问题在于应用端对绿氢的实际需求量。“工业领域总体量大、覆盖面广、不受地域因素制约，将催生巨大的绿氢市场，带动氢能制取—存储—运输—应用全产业链及上游可再生能源发电产业链协调发展。”他认为，“有了规模效应，氢能全产业链成本会有显著下降，进而形成产业发展的良性循环，绿氢将不再是奢侈品。”
