中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：氫能熱值高、清潔、來(lái)源多樣，與電力一同被視為支撐未來(lái)能源轉(zhuǎn)型的兩大二次能源之一。除清潔環(huán)保外，氫能相比電能還具有便于存儲(chǔ)、應(yīng)用面廣的優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)電力、熱力、液體燃料等能源品種之間轉(zhuǎn)化的理想媒介，也是構(gòu)建未來(lái)智慧能源系統(tǒng)不可或缺的組成部分。美國(guó)、日本、德國(guó)等世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視氫能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，紛紛將氫能發(fā)展提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面，出臺(tái)氫能發(fā)展規(guī)劃，氫能制、儲(chǔ)、運(yùn)、用相關(guān)技術(shù)與裝備逐步成熟，氫能開發(fā)與利用開始具備商業(yè)化推廣條件。
我國(guó)政府于2011年以來(lái)相繼發(fā)布《“十三五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016～2030年）》《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012～2020年）》《中國(guó)制造2025》等頂層規(guī)劃，引導(dǎo)并鼓勵(lì)氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。截至2018年底，全國(guó)累計(jì)推廣氫燃料電池車約3500輛，建設(shè)加氫站23座。一些地方和企業(yè)引進(jìn)消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，加大自主研發(fā)投入力度，聚焦重載貨車、大型客車等細(xì)分領(lǐng)域，積極探索適合我國(guó)國(guó)情的氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑。
盡管發(fā)展前景廣闊，但現(xiàn)階段我國(guó)氫能發(fā)展也面臨氫能生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)路線龐雜、經(jīng)濟(jì)性偏低、市場(chǎng)前景不清晰等問(wèn)題。例如氫能的來(lái)源眾多，包括煤、天然氣、石油、太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)、微生物、核能、等離子、氨分解、醇類和烴類化合物等十幾種。紛繁的生產(chǎn)技術(shù)路線和應(yīng)用場(chǎng)景也給扶持政策制定帶來(lái)較大挑戰(zhàn)。氫氣的能量密度是汽油的三倍以上，可廣泛應(yīng)用于交通、工業(yè)、商業(yè)、住宅等用能領(lǐng)域，尤其在道路貨運(yùn)、重型機(jī)械、航運(yùn)、航空等大容量、高能量密度場(chǎng)景，相比電能具有更廣的理論適用性。與此同時(shí)，不同制氫方式的經(jīng)濟(jì)性取決于一次能源成本，氫能在各種應(yīng)用場(chǎng)景經(jīng)濟(jì)性又取決于對(duì)標(biāo)技術(shù)路線（如基于電力的鋰電池）的成本和用戶接受度，加之當(dāng)前氫能儲(chǔ)運(yùn)規(guī)模較小、儲(chǔ)運(yùn)成本數(shù)據(jù)不足等問(wèn)題，系統(tǒng)的氫能供應(yīng)鏈經(jīng)濟(jì)性分析較為困難，給企業(yè)相關(guān)決策帶來(lái)較大障礙。因此，如何對(duì)氫能應(yīng)用規(guī)模和經(jīng)濟(jì)性水平進(jìn)行有效評(píng)估已成為實(shí)現(xiàn)氫能商業(yè)行業(yè)化發(fā)展過(guò)程中不可忽視的問(wèn)題。
氫能供應(yīng)鏈成本分析
（一）、制氫成本
我國(guó)作為世界第一產(chǎn)氫大國(guó)，產(chǎn)能超過(guò)2000萬(wàn)噸/年。煤、天然氣、石油等化石燃料生產(chǎn)的氫氣占了將近70%，工業(yè)副產(chǎn)氣體制得氫氣約占30%，電解水占不到1%。我國(guó)制氫潛力巨大，煤炭、天然氣制氫幾乎不受資源約束，焦炭、氯堿、甲醇、合成氨的副產(chǎn)氫氣產(chǎn)能也超過(guò)千萬(wàn)噸，2018年全國(guó)可再生能源棄電量為1023億千瓦時(shí)，理論制氫潛力達(dá)到186萬(wàn)噸。
在各類制氫技術(shù)路線中，化石燃料制氫技術(shù)具有技術(shù)成熟、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，但也面臨碳排放量高、氣體雜質(zhì)含量高等問(wèn)題。我國(guó)煤制氫技術(shù)成熟，已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化且具有明顯成本優(yōu)勢(shì)（0.8～1.2元/標(biāo)準(zhǔn)立方米），適合大規(guī)模制氫，且我國(guó)煤炭資源豐富，煤制氫是我國(guó)當(dāng)前主要的制氫方式。天然氣制氫成本受原料價(jià)格影響較大，綜合成本略高于煤制氫（0.8～1.5元/標(biāo)準(zhǔn)立方米），主要適用于大規(guī)模制氫，但也存在碳排放問(wèn)題，同時(shí)我國(guó)天然氣大量依賴進(jìn)口，原料相對(duì)較難以保證。雖然未來(lái)碳捕捉技術(shù)有望解決CO2排放問(wèn)題，但也會(huì)增加制氫成本。此外，化石燃料制氫技術(shù)生產(chǎn)的氣體雜質(zhì)成分多，如果要應(yīng)用于燃料電池還需要進(jìn)一步的提純，增加純化成本。
工業(yè)副產(chǎn)氫制氫盡管提純工藝相對(duì)復(fù)雜，但具有技術(shù)成熟、成本低、環(huán)境相對(duì)友好等優(yōu)點(diǎn)，有望成為近期高純氫氣的重要來(lái)源。工業(yè)副產(chǎn)氫制氫指利用含氫工業(yè)尾氣為原料制氫的生產(chǎn)方式。工業(yè)含氫尾氣主要包括焦?fàn)t煤氣、氯堿副產(chǎn)氣、煉廠干氣、合成甲醇及合成氨弛放氣等，一般用于回爐助燃或化工生產(chǎn)等用途，利用效率低，有較高比例的富余。目前采用變壓吸附技術(shù)（PSA）的焦?fàn)t煤氣制氫、氯堿尾氣制氫等裝置已經(jīng)得到推廣應(yīng)用，氫氣提純成本僅0.2元/立方米，計(jì)入綜合成本后仍具有明顯的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。
電解水制氫技術(shù)成熟、氫氣純度高且環(huán)境友好，但是制氫成本高。電解水制氫技術(shù)主要包括堿性電解水制氫、固體質(zhì)子交換膜電解水（SPE）制氫和固態(tài)氧化物電解水（SOEC）制氫。我國(guó)堿性電解水制氫技術(shù)早已成熟，是目前最成熟的電解水制氫方法，但成本仍然偏高。目前生產(chǎn)1立方米氫氣需要消耗大約5～5.5千瓦時(shí)電能，即使采用低谷電制氫（電價(jià)取0.25元/千瓦時(shí)），加上電費(fèi)以外的固定成本（約0.5元/立方米），則目前制氫綜合成本至少在1.7元/立方米。SPE制氫技術(shù)在國(guó)外已進(jìn)入市場(chǎng)導(dǎo)入階段，但與SOEC技術(shù)一樣，在國(guó)內(nèi)還都處于研發(fā)階段。與堿性電解水制氫技術(shù)相比，SPE制氫設(shè)備價(jià)格高出數(shù)倍，但具有對(duì)負(fù)荷變化響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，更適應(yīng)可再生能源發(fā)電間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性的特點(diǎn)，有望在裝備成本降低后，成為未來(lái)更具市場(chǎng)前景的電解水制氫技術(shù)?？傮w而言，電解水制氫高靈活性和高成本的特點(diǎn)決定了其更適合在分布式場(chǎng)景進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)制氫。
（二）、儲(chǔ)運(yùn)成本
高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫是目前氫氣儲(chǔ)存的主要方式，具有容器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗較低、充放速度快等優(yōu)點(diǎn)。按照氫氣狀態(tài)的不同以及技術(shù)發(fā)展的不同階段，目前國(guó)內(nèi)外氫氣儲(chǔ)運(yùn)方式可分為三大類：一是壓縮氣態(tài)儲(chǔ)存技術(shù)，這是目前國(guó)內(nèi)外最成熟的技術(shù)。根據(jù)氫氣壓力級(jí)別不同，可分為低壓、中壓和高壓三類。其中，低壓儲(chǔ)罐一般用于就地儲(chǔ)存，常見(jiàn)為15兆帕低壓儲(chǔ)罐；中壓儲(chǔ)罐通常儲(chǔ)存壓力為16兆帕～45兆帕，可用于加氫站的固定式儲(chǔ)氫或其他對(duì)空間要求比較苛刻的場(chǎng)景；國(guó)內(nèi)高壓儲(chǔ)罐最高設(shè)計(jì)壓力為98兆帕，主要用于加氫站的固定式儲(chǔ)氫。
對(duì)于車載儲(chǔ)氫來(lái)說(shuō)，目前常用的儲(chǔ)氫罐壓力為35兆帕和70兆帕，國(guó)際上70兆帕車載儲(chǔ)氫技術(shù)成熟，已被應(yīng)用于乘用車并已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用；國(guó)內(nèi)目前還普遍使用35兆帕車載儲(chǔ)氫罐，還未形成70兆帕車載儲(chǔ)氫罐使用標(biāo)準(zhǔn)。二是液氫技術(shù)，目前國(guó)外已經(jīng)推廣應(yīng)用，國(guó)內(nèi)只用于航天領(lǐng)域。液氫儲(chǔ)氫罐的優(yōu)勢(shì)是儲(chǔ)氫密度大，按每立方米液氫儲(chǔ)罐可儲(chǔ)存70公斤（90兆帕高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫罐儲(chǔ)存47公斤氫氣），但液氫液化過(guò)程能耗高，折合每千克氫氣耗電約13千瓦時(shí)，且外部侵入熱量會(huì)造成每天約1%的蒸發(fā)損失。三是固體儲(chǔ)氫和有機(jī)液體儲(chǔ)氫材料技術(shù)，國(guó)內(nèi)外均仍處于研究開發(fā)階段。固體儲(chǔ)氫指各種類型的儲(chǔ)氫合金或金屬氫化物吸附儲(chǔ)氫，這類儲(chǔ)氫材料體積較小，因此體積儲(chǔ)氫密度高且壓力小，使用安全。但固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，還需要進(jìn)一步提高質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度、降低釋氫溫度以及提高使用壽命等。有機(jī)液體儲(chǔ)氫，一般具有儲(chǔ)氫密度較高和運(yùn)輸方便的優(yōu)點(diǎn)，如果能在降低放氫溫度、減少能量消耗等方面獲得突破性進(jìn)展，將有望得到推廣應(yīng)用。
氫輸送技術(shù)主要包括高壓氣態(tài)輸送、管道輸氫和液態(tài)氫輸送。高壓氣態(tài)氫氣輸送技術(shù)將氫氣增壓至20兆帕至40兆帕左右充裝到大容積氣瓶組，以長(zhǎng)管拖車從制氫廠運(yùn)送至使用廠家或加氫站。通常每輛長(zhǎng)管拖車的載運(yùn)氫氣量約300～500公斤，由于拖車裝運(yùn)的氫氣重量只占運(yùn)輸總重量的1%～2%，運(yùn)輸效率較低，因此高壓氣態(tài)輸氫技術(shù)適用于運(yùn)輸距離較近（不超過(guò)150公里）和輸送量較低的場(chǎng)景，國(guó)內(nèi)加氫站的外進(jìn)氫氣目前均采用長(zhǎng)管拖車進(jìn)行運(yùn)輸。管道運(yùn)輸則適用于大規(guī)模、長(zhǎng)距離的氫氣運(yùn)輸，可有效降低運(yùn)輸成本。隨著氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，新建輸氫管網(wǎng)可以滿足巨大的用氫需求，是大規(guī)模、長(zhǎng)距離氫氣運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展趨勢(shì)。液氫運(yùn)輸是將液氫裝在壓力通常為0.6兆帕的專用低溫絕熱槽罐內(nèi)，利用卡車、機(jī)車和船舶進(jìn)行運(yùn)輸。每輛汽車的液氫裝載量超過(guò)2000公斤，經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸距離超過(guò)500公里，具有氫氣運(yùn)輸量較大，運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，但是制取液氫的能耗較大，并且液氫儲(chǔ)存、輸送過(guò)程均有一定的蒸發(fā)損耗。液氫輸送技術(shù)較為成熟，國(guó)外應(yīng)用也已經(jīng)有一定規(guī)模；而國(guó)內(nèi)由于相關(guān)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)欠缺，暫時(shí)沒(méi)有液氫卡車罐車，僅有液氫鐵路罐車。
綜上所述，氫氣儲(chǔ)運(yùn)方式的選擇需根據(jù)需求量、運(yùn)輸距離綜合考慮：氣態(tài)長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸適合用于短距離和300千克/天需求量加氫站，目前高壓儲(chǔ)氫罐拖車運(yùn)輸百公里儲(chǔ)運(yùn)成本為20元/公斤，占終端氫氣售價(jià)約50%；液氫儲(chǔ)運(yùn)適用于長(zhǎng)距離運(yùn)輸和大于500千克/天需求量加氫站；管道運(yùn)輸適合大于1000千克/天需求量加氫站。固態(tài)儲(chǔ)氫材料和有機(jī)液體儲(chǔ)氫是氫氣儲(chǔ)存與運(yùn)輸?shù)闹匾芯糠较?，目前都處于研發(fā)或小規(guī)模示范運(yùn)用階段。
（三）、加注成本
加氫站的運(yùn)營(yíng)成本主要包括氫氣采購(gòu)、運(yùn)輸、氫氣存儲(chǔ)，加氫站能耗及人員成本等。加氫站儲(chǔ)氣系統(tǒng)的儲(chǔ)氫容器、儲(chǔ)氫壓力是其主要技術(shù)指標(biāo)。目前35兆帕加氫站高壓儲(chǔ)氫容器工作壓力為45兆帕。70兆帕加氫站高壓儲(chǔ)氫容器工作壓力為87.5兆帕。由于目前加氫站建設(shè)數(shù)量少，各類成本無(wú)法形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。以國(guó)內(nèi)某示范項(xiàng)目為例，其45兆帕，300標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí)壓縮機(jī)成本為60萬(wàn)元，45兆帕和25兆帕儲(chǔ)氫瓶成本分別為50萬(wàn)元和10萬(wàn)元，35兆帕加氫機(jī)成本為65萬(wàn)元，長(zhǎng)罐拖車成本120萬(wàn)元，加之其他管束、監(jiān)控、站內(nèi)制氫等周邊成本，加氫站（4壓縮機(jī)×4儲(chǔ)氫瓶）綜合建站成本超過(guò)1000萬(wàn)元（不含土地）。
國(guó)內(nèi)目前正在規(guī)劃、建設(shè)中的加氫站大約有20座以上，加氫能力大都小于400公斤/天，屬于示范型加氫站。以400公斤/天的加氫站為例計(jì)算，車載儲(chǔ)氫量為4公斤，則可服務(wù)100輛轎車；公共交通客車百公里耗氫量按照８公斤計(jì)算，車載儲(chǔ)氫量為25公斤，則可服務(wù)16輛公共交通客車。相比單個(gè)加油站平均服務(wù)上千輛汽車，加氫站單站的供應(yīng)能力明顯偏小。單站供應(yīng)能力將影響到加氫站的經(jīng)濟(jì)性，考慮加氫站投資運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)，目前氫氣儲(chǔ)運(yùn)及加注占總成本近70%。隨著氫能應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大和管道運(yùn)輸?shù)囊?，未?lái)氫能儲(chǔ)運(yùn)和加注成本有較大下降潛力。
氫能應(yīng)用前景分析
（一）、交通應(yīng)用
目前不論是乘用還是商用車輛，氫燃料電池汽車成本都明顯高于燃油和純電動(dòng)車型。但燃料電池的功率單元（燃料電池電堆）和能量單元（儲(chǔ)氫系統(tǒng)）彼此分離，其中功率單元成本較高。因此，若燃料電池電堆成本有所下降，在功率/能量之比較低的應(yīng)用場(chǎng)景中，其相比于純電動(dòng)車型的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)或?qū)@現(xiàn)。
例如，同為100千瓦/50千瓦時(shí)的乘用車動(dòng)力系統(tǒng)，若2025年鋰離子電池和燃料電池系統(tǒng)成本分別降至100美元/千瓦時(shí)和50美元/千瓦，則兩種動(dòng)力系統(tǒng)的成本相當(dāng)，同為5000美元，但電動(dòng)汽車充電成本（0.12元/公里）明顯低于燃料電池汽車加氫成本（0.3元/公里），燃料電池乘用車TCO經(jīng)濟(jì)性仍顯不足。與乘用車不同，貨運(yùn)場(chǎng)景功率需求/能量需求比明顯更低。目前柴油重卡發(fā)動(dòng)機(jī)功率在200～300千瓦之間，油箱油量等效電量約為750千瓦時(shí)，較高的能量需求可體現(xiàn)燃料電池汽車儲(chǔ)氫成本低的特點(diǎn)。目前由于燃料電池成本較高（5000元/千瓦），其單位出行里程綜合成本高出電動(dòng)重卡約3元/公里。隨著燃料電池電堆成本的下降，其儲(chǔ)氫系統(tǒng)低成本的優(yōu)勢(shì)將逐漸顯現(xiàn)。若2030年燃料電池電堆成本下降至250元/千瓦，燃料電池重卡車輛的綜合成本將有望與同級(jí)別電動(dòng)車型基本持平。
燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)能夠取代傳統(tǒng)軌道交通車輛用大功率柴油發(fā)電機(jī)組或弓網(wǎng)受流系統(tǒng)，顯著降低基礎(chǔ)設(shè)施投資，具有高效率、無(wú)污染、低噪音和環(huán)境兼容性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。2015年，世界首列氫能源現(xiàn)代有軌電車在中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司成功下線，中車四方股份公司在此基礎(chǔ)上開發(fā)了燃料電池有軌電車示范車，并于2017年3月份與佛山市高明現(xiàn)代軌道交通建設(shè)投資有限公司簽訂了佛山市高明區(qū)現(xiàn)代有軌電車示范線項(xiàng)目首期工程總包供貨合同，將為項(xiàng)目提供8列氫燃料電池有軌電車等設(shè)備。這是迄今為止，全球首個(gè)落地的氫能源現(xiàn)代有軌電車市場(chǎng)訂單，示范車使用模塊化設(shè)計(jì)，可2～5輛靈活編組，車輛續(xù)航超過(guò)100公里，目前中車正在開發(fā)凈輸出功率為100千瓦的燃料電池電堆和350千瓦的動(dòng)力系統(tǒng)，預(yù)期于2020年，可將模塊化設(shè)計(jì)的燃料電池系統(tǒng)作為有軌電車、輕軌、小功率調(diào)車機(jī)車及特種車輛的主動(dòng)力進(jìn)行應(yīng)用，但與實(shí)際商業(yè)推廣仍有較大差距。預(yù)計(jì)燃料電池有軌電車在2030年前以技術(shù)示范為主。
與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比，國(guó)內(nèi)船用氫燃料電池系統(tǒng)還未有示范應(yīng)用，其法規(guī)規(guī)范符合性研究不足，技術(shù)成熟度有待提高，工程化方面的部分關(guān)鍵技術(shù)有待突破。目前船用燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)可作為推進(jìn)動(dòng)力和輔助動(dòng)力裝置，應(yīng)用于內(nèi)河、內(nèi)湖和近海的游船和游艇，滿足該類型船舶對(duì)節(jié)能減排和提升船舶舒適度的需求。預(yù)計(jì)近期國(guó)內(nèi)船運(yùn)氫能將處于研發(fā)和示范階段，有望在2030年后開始市場(chǎng)化推廣。
（二）、工業(yè)應(yīng)用
目前我國(guó)年產(chǎn)氫氣2100萬(wàn)噸左右，主要應(yīng)用于合成氨、合成甲醇和石油煉化等化工行業(yè)。預(yù)計(jì)傳統(tǒng)用氫領(lǐng)域氫能需求隨市場(chǎng)變化有所波動(dòng)，但大體保持穩(wěn)定，其中合成氨工業(yè)氫能需求在2030年前有所增加。隨著鋼鐵行業(yè)減煤壓力日益趨緊，氫氣在鋼鐵行業(yè)中的需求量有望快速增加。
燃料電池叉車在部分發(fā)達(dá)國(guó)家已開始商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。在國(guó)內(nèi)，內(nèi)燃機(jī)叉車仍占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)，電動(dòng)叉車尚處于發(fā)展期，燃料電池叉車基本屬于空白。2015年我國(guó)叉車銷量達(dá)33萬(wàn)臺(tái)，國(guó)內(nèi)企業(yè)已開始向國(guó)外提供叉車用燃料電池的關(guān)鍵零部件。憑借其氫能加注速度快、無(wú)排放等優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)燃料電池叉車有望在2020年后逐步啟動(dòng)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。
礦山機(jī)械是能源消耗大戶，地下裝載機(jī)除了能耗高，加上柴油機(jī)的廢氣污染，必須加強(qiáng)地下巷道的通風(fēng)，從而提高了采礦成本。電動(dòng)地下裝載機(jī)解決了排放問(wèn)題，但因電纜與架線問(wèn)題，大大限制了設(shè)備使用范圍。蓄電池地下裝載機(jī)雖沒(méi)有排放問(wèn)題，也沒(méi)有電纜與架線問(wèn)題，但充電時(shí)間長(zhǎng)、壽命短等因素制約著它的使用。燃料電池則提供了一個(gè)無(wú)排放、無(wú)污染、靈活性好、壽命長(zhǎng)的解決方案。
（三）、建筑應(yīng)用
目前，我國(guó)建筑普遍存在耗能大，效率低，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能不高等問(wèn)題，并具有夏季空調(diào)用電量大，冬季采暖能耗高等特點(diǎn)。天然氣重整制氫用于燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)，不僅可以有效降低天然氣終端利用的排放強(qiáng)度，且具有多能互補(bǔ)、能綜合效高、保障供能可靠性等方面的優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)具有一定市場(chǎng)推廣空間。此外，當(dāng)前我國(guó)應(yīng)急（EPS）與備用電源（UPS）市場(chǎng)主要以鉛酸電池為主，部分企業(yè)也開始采購(gòu)?fù)艘蹌?dòng)力電池開展基站備電技術(shù)示范，采用氫能的燃料電池可作為用戶側(cè)作為應(yīng)急或備用電源的備選方案。
（四）、電力系統(tǒng)應(yīng)用
雖然傳統(tǒng)的靈活性資源（電池、抽水蓄能）可以滿足較短時(shí)間尺度的調(diào)節(jié)，但隨著可再生能源滲透率達(dá)到一定高度，季節(jié)性調(diào)峰必不可少?；谌剂想姵睾蛢?chǔ)氫技術(shù)，氫能可將功率和能量單元進(jìn)行分離，大幅降低了大規(guī)模能量存儲(chǔ)的邊際成本。其次，氫能可在不同能源網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化，可將可再生能源與化石燃料轉(zhuǎn)化成電力和熱力，也可通過(guò)逆反應(yīng)產(chǎn)生氫燃料替代化石燃料或進(jìn)行能源存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)了不同能源網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)同優(yōu)化。第三，氫能可與二氧化碳結(jié)合，通過(guò)合成氣的方式聯(lián)結(jié)能源及化工部門，實(shí)現(xiàn)能量在更大尺度上的優(yōu)化運(yùn)行。因此，基于氫能的多能互補(bǔ)也是實(shí)現(xiàn)未來(lái)高比例可再生能源的重要能源系統(tǒng)運(yùn)行方式。
結(jié)論及展望
總體而言，氫能供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)較多、技術(shù)路線復(fù)雜、應(yīng)用場(chǎng)景多樣。在制氫環(huán)節(jié)，化石燃料制氫技術(shù)具有技術(shù)成熟、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前最主要的氫氣生產(chǎn)方式，但是面臨碳排放量高、氣體雜質(zhì)含量高等問(wèn)題。工業(yè)副產(chǎn)氫制氫盡管提純工藝相對(duì)復(fù)雜，但具有技術(shù)成熟、成本低、環(huán)境相對(duì)友好等優(yōu)點(diǎn)，是目前及未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)高純氫氣的重要來(lái)源。電解水制氫技術(shù)成熟、氫氣純度高且環(huán)境友好，但制氫成本高，大規(guī)模推廣取決于可再生能源發(fā)電成本的持續(xù)下降。儲(chǔ)運(yùn)和加注方面，目前國(guó)內(nèi)氫能儲(chǔ)運(yùn)基本采用高壓氫氣技術(shù)路線，低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、固態(tài)儲(chǔ)氫、有機(jī)液體儲(chǔ)氫仍處在研發(fā)示范階段，儲(chǔ)運(yùn)和加注成本在終端售價(jià)中的比例仍然偏高。應(yīng)用方面，近中期氫能應(yīng)用將主要集中在商車用領(lǐng)域。隨著燃料電池成本的下降，部分公交、物流及重卡氫燃料汽車有望在2030年前從技術(shù)示范過(guò)渡至商業(yè)化運(yùn)行。在部分化工（鋼鐵、合成氨、合成甲醇）、叉車、重型機(jī)械等領(lǐng)域，氫能也有望得到一定推廣。長(zhǎng)遠(yuǎn)而言，降低供應(yīng)成本和減少生命周期排放將是氫能發(fā)展長(zhǎng)期需要面對(duì)的課題，而與可再生能源和電力系統(tǒng)儲(chǔ)能相結(jié)合的發(fā)展思路或?qū)⒔o氫能的可持續(xù)發(fā)展提供一條現(xiàn)實(shí)路徑。
原文首發(fā)于《電力決策與輿情參考》2019年4月5日第13期
作者為國(guó)家發(fā)展改革委能源研究所 劉堅(jiān) 鐘財(cái)富
