一、发展氢能是实现"双碳"目标、构建新型能源体系的重要措施
1 、发展氢能是国家实现“双碳”目标的最佳选择:氢能是二十一世纪的“终极能源”。氢能来源广泛,具有能量密度高、清洁安全、灵活高效、应用场景广泛、储运方式多样等优点,是推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想能源载体,被誉为二十一世纪的“终极能源”,受到各国的广泛关注。 发展氢能是实现国家“双碳”目标的最佳选择。近年来,随着温室气体排放的不断加剧,全球气温持续上升,气候问题日益严重。为应对这一挑战,全球主要国家于2016年签订了《巴黎气候协定》,并纷纷制定了二氧化碳减排计划,以减少气候变化带来的风险和影响。《巴黎协定》的长期目标是将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2°C以内,并努力将上升幅度限制在 1.5°C 以内。中国于 2016 年加入了《巴黎协定》,并于2020年宣布了在 2030 年前实现碳达峰,2060 年实现碳中和的"双碳"目标。根据中科院地理科学与资源研究所于贵瑞团队的预测,要实现 1.5°C 控温目标,2030 年和2050 年的全球二氧化碳年净排放量需分别控制在 203 亿吨和-5 亿吨以内。中国是全球碳排放主要贡献者,碳排放量将近占全球碳排总量的 30%。我国的工业、交通、发电、建筑等行业都面临着巨大的碳减排压力,而利用太阳能、风能等非碳基能源替代化石能源发电和制氢,构建以清洁能源为主的“新型能源供应系统”,实现能源供应与消费端的清洁化转型,是中国实现“双碳”目标的最佳选择。
2、 发展氢能是构建新型能源体系的重要举措:发展氢能是构建国家能源体系的重要组成部分。无论是实现“双碳”目标还是保障能源安全,构建新型能源体系都是必不可少的。“十四五”规划和2035 年远景目标纲要都提出要加快推进构建以绿色低碳为目标的新型能源体系。2022 年3 月,国家发改委、国家能源局联合印发了《氢能产业发展中长期规划(2021—2035 年)》,明确指出氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。2023 年8月,国家标准委、国家发改委、国家能源局等六部门联合印发了《氢能产业标准体系建设指南(2023版)》,明确了氢能下一步的发展规划,并在国家层面上系统构建了氢能制、储、输、用全产业链标准体系,这将有助于充分发挥氢能在现代能源体系建设和用能终端绿色低碳转型中的载体作用,为氢能产业的全面发展提供支持。
二、氢能产业链较长,绿氢制取有望率先受益:氢能产业链涵盖氢气的制取、储存、运输、加氢以及下游应用等环节。随着国家政策的不断加码和绿氢制取技术的不断进步,绿氢制取环节的投资有望最先启动。
1 、制氢:绿氢是未来的主流方向,碱性电解水制氢技术成熟度最高:根据制取方式和碳排放量的不同,氢气主要分为灰氢、蓝氢和绿氢:1)“灰氢”指通过化石燃料(如煤炭、天然气等)或工业副产制取的氢气,制取技术相对成熟、成本较低,但碳排放量强度较高。2)“蓝氢”指在灰氢的制取过程中采用碳捕集利用与封存(CCUS)技术制取的氢气,可以有效降低碳排放。然而由于 CCUS 技术成本较高,蓝氢的制取成本通常较高。3)“绿氢”指通过可再生能源(如太阳能、风能等)制取的氢气,在生产过程中不产生二氧化碳排放。由于绿氢制取技术不够成熟、绿氢制取的成本较高。
2、电解水制氢是绿氢的主要生产方式。
1)目前我国主要以灰氢为主,绿氢是未来的主要发展方向。根据中国煤炭工业协会的数据,2020 年中国氢气产量超过 2500 万吨,其中煤制氢占 62%、天然气制氢占19%、工业副产制氢占 18%,而电解水制氢仅占 1%左右。尽管传统化石原料制取的灰氢在中短期内仍将占据市场主流地位,绿氢作为理想的零碳排放可持续能源,随着政策的推进和技术的不断突破,有望逐渐取得更大的市场份额,成为未来低碳经济的主流发展方向。
2)电解水制氢是理想的绿氢制取技术,其中碱性电解水制氢技术发展最为成熟。相较于其他制氢方式,电解水制氢具有绿色环保、生产灵活、产氢纯度高等特点,是一种理想的绿氢制取技术。电解水制氢的主要技术有:碱性电解水制氢(ALK)技术、质子交换膜电解水制氢(PEM)技术、阴离子交换膜电解水制氢(AEM)技术和固体氧化物电解水制氢(SOEC)技术。碱性电解水制氢技术是国内最早实现工业化的电解水制氢技术,发展最为成熟,目前占据市场主导地位;PEM 电解水制氢技术处于商业化初期,近年来产业化发展迅速;SOEC 技术和 AEM 技术仍在研发示范阶段,发展势头迅猛。
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