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彭苏萍:推动氢能多元化应用助力实现双碳目标

信息来源:氢能联盟CHA

氢能在能源生产和消费革命中将扮演关键角色,未来有望广泛应用于交通、工业、电力、建筑供热等领域。《我国氢能中长期发展规划(2021-2035)》(以下简称《规划》)对未来氢能产业合理布局进行重点指导,提出要有序推进多元化示范应用,以氢能为媒介,实现在电力、热力等各种能源品种之间的跨能源网络协同优化;应用领域最终拓展至绿色化工、管道掺氢、热电联供、分布式能源等领域。基于我国氢能产业的定位及发展现状,应优先在一些具备市场空间和技术优势的领域先行先试以推动规模化发展,服务于“碳达峰、碳中和”战略总体目标。

氢能是以新能源为主体的新型电力系统建设的重要抓手。氢能产业链各环节与电力系统“源网荷储”联系紧密,可再生能源目前的利用方式导致其能源供应具备时空不稳定性,能量密度较低,对传统能源的替代很难毕其功于一役。氢电耦合为解决这一问题提供了方案。制氢装置功率运行范围宽、功率变化率快,与可再生能源的快速波动特性非常匹配,可以在保证经济性的条件下实现大规模长周期储能,促进可再生能源消纳。以电和氢为能源载体,以高比例可再生能源消纳为目标,实现多异质能源跨地域和跨季节的优化配置,形成可持续、高弹性的创新型多能互补系统,对于碳中和场景下全时段源荷能量平衡具有重要的意义。

氢能是传统能源清洁化转型发展的关键手段。在能源转化与利用方面,以固体氧化物燃料电池(SOFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)为基础的整体煤气化燃料电池发电技术(IGFC)技术可实现煤基发电由单纯热力循环发电向电化学和热力循环复合发电的技术跨越,可实现燃煤发电近零排放的清洁利用;以可再生能源电解水制氢耦合煤化工产业,激活煤炭原料属性,实现煤基能源低碳排放;配合CCS/CCUS技术的化石能源重整制氢也将是我国低碳清洁氢源的重要组成部分。

在基础设施利用方面,在现有天然气管道中掺杂氢气,是氢气大规模普及的重要渠道,在管网部分脱碳的同时利用现有的基础设施而不额外增加成本;利用现有燃煤电厂掺烧绿氨、燃气电厂掺烧氢气可实现基础设施再利用和深度脱碳;建设加氢/加油等合建站可发挥集约优势、快速推广、缓解车站矛盾,破解氢能产业基础设施发展瓶颈。

氢能是工业原料、重载交通等难以减排领域的必然选择。在全球实现碳中和的过程中,“可再生能源+电气化”手段并不能解决所有碳排放问题,“难以减排领域”成为新的热点难点,氢能将作为工业原料、高能燃料,发挥化石燃料的替代作用,助推“难以减排领域”的深度脱碳、实现碳中和目标。在工业领域,开展大规模的可再生能源制氢、氢直还原铁、高品位热能替代等示范,以点带面推动工业领域深度脱碳。氢气还可合成绿氨、甲醇等绿色燃料和材料,构建零碳工业产品体系。在交通领域,动力电池特性难以适用于大载重、长续驶、高强度的重型道路交通以及船舶、航空等场景,上述交通方式依赖氢能等方式满足脱碳需求。在建筑领域,绿色氢能供热将成为未来煤炭、天然气供热的有利替代。

以科技创新为引领,以重大项目示范为依托,以工业化应用场景为目标,推动氢能与可再生能源和传统能源的协同发展,探寻具有中国特色的能源转型之路,才能真正助力实现我国碳达峰、碳中和目标。(彭苏萍 中国工程院院士)

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