双碳目标的现状与对策探讨——规模化是绿氢产业发展的必由之路

近日，工业和信息化部、国家发展和改革委员会三部委发布生态环境部关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见，其中氢能方面指出：加强行业研发投入强度力争达到1.5%，氢冶金、低碳冶金等先进工艺技术取得突破进展。深入推进绿色低碳。落实钢铁行业碳达峰实施方案，统筹推进减污降碳协同治理。支持建立低碳冶金创新联盟，制定氢冶金行动方案，加快推进低碳冶炼技术研发应用。

如果说前期国家发改委下发的《氢能产业中长期发展规划（2021-2035年）》推动我国氢能产业走上了快车道，那么上述三部委的指导意见则将氢能产业引导走上专业化精准发展通道，向效率更高、质量更优迈出坚实一步。

众所周知，我国每年氢能利用量超过3000万吨，氢气生产和消费约占全球需求总量的20%，大部分在工业领域应用，绝大部分氢能来源都是化石能源制氢，中国其中 63.5%的氢气供应来自煤气化，21.2%来自炼油等工业制程，13.8%来自天然气，只有1.5%来自电解水。氢能利用总体呈现三个显著特点：应用很广泛、来源很单一、排放很突出。

低碳经济的实现离不开绿氢产业的贡献。据中国氢能联盟的数据显示,到2060年,绿色氢气预计将减少17亿吨的二氧化碳排放，其中11亿吨来自工业企业，其余4.6亿吨则来自交通行业，绿氢担负大规模减排重任的角色有目共睹。

大规模的减排需要与之相对应的绿氢产业链。双碳目标背景下，我国能源结构正在由化石能源为主导向清洁能源过渡，发展绿氢产业对于加快构建现代能源体系，保障国家能源安全、实现节能减排具有重要意义。

氢能社会是低碳经济的"实现形式"。在氢能社会场景下，环境更加友好，生活质量更高，人们的工作生活便利化更近得到有效保障，而这些都需要通过规模化的"造氢、用氢"来实现，通过规模化发展来构建新型绿氢产业链，满足氢能社会发展需要。这个规模化的过程需要系统性谋划、布局、实施。笔者结合工作实践，提出如下对策建议：

1、规模化制氢是关键。工业应用突破是重点，颠覆性技术是规模化制氢的重要支撑。工业化应用是"氢能产业的明珠"。根据统计数据，我国目前一次能源消费总量约为每年50亿吨标准煤，对应的二氧化碳排放量100亿吨。其中煤炭、石油、天然气的占比分别为57.7%、18.9%、8.1%，非碳能源占比仅为15.3%。在100亿吨二氧化碳的排放中，热电占比45%，建筑占比5%，交通占比10%，工业占比39%，农业占比1%。其中热电的主要终端消费者为工业（64.6%）和建筑（28%）。从以上数据可以看出碳排放的痕迹源流：二氧化碳的端口排放源主要为工业、建筑和交通，其中工业占比最大。因此，工业领域氢能应用是实现低碳经济的重中之重，也是规模化应用的重点。

工业是技术的摇篮。通过工业化应用，聚焦"氢冶炼"、"氢化工"等用氢大户，实现传统领域绿氢替代，形成市场驱动，推动绿氢制取规模化布局。通过在制氢产业规模、技术创新、材料研发、生产工艺等方面的联动，找到"卡点"，打通"堵点"，实现规模化制氢的低成本。其中一个颠覆性的技术创新就是"电解槽长周期运行"，力争实现三年一停检，单机连续在线运行小时数超过2万小时,使用寿命超过9万小时（欧洲2030目标）。 

要实现这个突破，需要解决电解质隔膜的耐久性、提高催化剂强度性能和效率、通过结构、尺寸及材料调整，破解元件疲劳及性能失效等关键问题，提高电解槽的总容量放大（单台套出力5000方/小时水平）等，提高整体安全性、稳定性及效率，同时结构设计应具备维护、更新低效元件及材料的能力。通过创新驱动确保氢能制取走向高质量规模化发展之路。

2、规模化应用是核心。绿氢的核心价值在于有效利用，根据减排紧迫性实际情况应分梯次推进。建议按照"工业主用、交通先用、民生商用"原则，进行应用筹划：

（1） 工业是氢能利用的主力，是减排的主战场，也是绿氢替代最有效的应用场景，氢能的工业化应用，对于减排的效果立竿见影，因此，"工业主用"具备先天条件；

（2） 交通领域涉及面比较广泛，作为氢能利用的高端客户群体，交通领域氢能应用的推广具有落地快、见效快的特点，一方面可以带动氢燃料电池加快迭代，另一方面利用成熟的基础设施，例如加油站增项加醇、氢等，"交通先用"可以以点带面，快速普及，形成庞大的终端市场，以市场拉动技术进步，促进氢能成本下降；

（3） 在民用领域，安全性大于经济性，因此，在技术成熟具备商业化条件之后，再进入大规模民用领域，是比较可行的应用演进路线。

3、规模化示范是首选。国家新能源体系建设是长期投资，不可能一蹴而就，也不是毕其功于一役，是系统工程，需要全社会各个层面的深度介入，示范牵引，循序渐进，为颠覆性技术的突破争取时间。

重视氢能规模化供应链建设。实现氢能社会，一方面需要不断创造应用市场，扩大应用规模，另一方面要统筹推进与规模化应用相匹配的氢能供应链建设，其中最主要的就是首先要解决"源头"，加强源头基础建设，支持绿氢产业化。

发展大规模、低能耗、高稳定性的能够长周期运行的电解水制氢新技术，鼓励研发与示范；按照"生态优先"原则，鼓励绿氢生态产业园建设，支持液态阳光甲醇规模化(百万吨级液态阳光甲醇)合成以及液氨技术的工业化示范，从源头发力，以规模化推动科技创新，驱动相关产业高效率发展，促进绿氢成本快速下降，实现绿氢应用能够"满足所需，用则可及，随用随取、无所不在"，在保障氢能利用便利化的同时实现减排，为构建氢能社会提供"永续能源" 。建议对生态示范项目给与差别化电价支持。

4、产业联盟是规模化示范的纽带。发挥能源龙头企业及产业联盟作用。氢能产业呈现产业链条长、技术难点多，投资力度大、建设周期长等特点。因此，氢能发展需要多方共同合作、优势互补，围绕氢能制、储、运、用全产业链，吸纳电力供应及水源单位、电解槽公司、氢储运公司、氢能车用公司、工业用户、加油站以及航运公司等参与，组成"产业联盟"，统一协调，发挥各自优势，集体攻关，共同创建规模化氢能产业链，带动整体技术突破，实现氢气成本的快速下降，为氢能的推广普及提供经济性的先决条件。

5、碳金融是规模化的"助推剂"。"双碳目标"催生了"碳金融"，碳金融的意义就在于通过对"碳资产"的开发，发挥金融的杠杆作用，推动绿氢产业链的快速形成。

碳资产的价值通过碳排放权交易形式来实现。运用市场机制调节，从碳排放源头发力，赋予碳资产金融商品资产属性，并且通过平台交易变现为现金流，实现规模化的效益驱动。同时在新的国际贸易形势下，钢铁以及其他产品"走出去"需要克服绿色贸易壁垒，首先要具备自我保护能力，应尽快形成碳产品合理定价机制，以规模化为筹码争取国际碳税话语权，应对国际绿色碳税新变化。

将氢能与传统能源、可再生能源耦合，以规模化推动绿氢技术创新，取得颠覆性技术突破，推动氢能降本，加大绿氢在能源领域的应用规模，是双碳目标下实现绿氢产业化、以产业化带动全社会绿色发展的必由之路。

来源：中国能源网

作者：韩宝池

红沿河氢能产业研发中心主任

世界低碳城市联盟特聘专家

深圳氢醇能源研究院学术委员会专家