产氢之辩

目前,诸如“氢能社会”、“终极能源”、“基础能源”等概念层出不穷。在这些噱头十足的概念下,氢能及相关产业犹如即将喷发的火山,各方势力拾薪而入,推波助燃。

市场各派林立。有赞成的,有反对的,也有观望的,但更多的是观望。比如政府,我把概念搞起来,台子搭起来,有本事的都来唱戏吧!于是,研发者、投资者……纷纷加入。

到底怎样看到氢能及其氢产业前(钱)景?本篇从产氢角度阐述,究其原委。希望对您有启发……

产氢之辩
“离开一次能源,氢能就是无源之水,无根之木”。这是一位院士的原话。
当下“以化石能源为主”的能源结构是客观事实。未来,能源正在转型,也就是更为清洁、更为低碳的“非化石能源为主”时代。
在能源生产消费转型,能源技术革命轰轰烈烈的当今,既有核能坚定支持者,也有风光等可再生能源的无奈践行者。突然“氢能热”,该怎样应对?氢能发展怎样定位?其实,联合国、世界性能源组织,乃至国家层面都没有彻底说清楚。
产氢之辩。不可回避!
未来,即使大规模储氢、输氢和高效用氢都有革命性突破,但氢从那里来?我们必须要想清楚。

目前来看,无论是放眼全球,还是聚焦国内,氢源主要靠化石能源转换而来,煤基制氢、天然气及石油基制氢占有绝对比重。
以全球氢能领先者日本为例。
基于国情,日本一直将寻找新型替代能源作为能源发展的出路。“从高碳到低碳,从低效到高效、从局部到平衡”,日本举国上下都在致力于“去核化”,并降低化石能源依赖,加快可再生能源的开发。氢能源作为最清洁、能量密度最高的能源在日本尤为重视。据官方公开消息:构筑“氢能社会”已成为日本未来能源发展战略之一。日本在氢来源方面,目前主要还是靠副产氢和天然气重整制氢。关于未来无碳氢的生产方式,鉴于日本国内资源禀赋特点,海外进口氢成为重要途径。尽管日本在澳大利亚(褐煤制氢)、文莱(天然气重整制氢)、新西兰(地热制氢)、挪威(天然气重整制氢+CCS+风力发电电解水制氢)展开了大量布局和技术工程验证,但这些举措都将依靠储氢、输氢技术及相关材料和装备的革命性突破。根据《日本氢能源白皮书》,这几种主要的制氢技术中,煤气化制氢成本最低,约1.67$/kg,其次是天然气重整制氢2$/kg,甲醇裂解3.99$/kg,成本最高的为电解水制氢,达到5.2$/kg。即使是当前日本主要氢源的盐水电解(占日本国内供氢比例60%以上)即使利用波谷电也要比煤制氢源的成本高出10%(注意,这都并不包括运输环节的成本)。因此,优化长途运输和长期储存也就成了日本走向“氢能社会”面临的核心问题。目前看,日本要实现氢能社会至少需要20年长期不懈坚持投入和技术、工程积累。
再将目光转到国内。目前化石燃料制氢、化工副产氢、甲醇制氢三种工业制氢技术都已经比较成熟。氢源充足。随着北美页岩油气革命之后国内轻烃资源利用项目高速发展,碳三(C3)和碳二(C2)行业生产路线正在发生了变革性变化。考虑在建和规划中的产能,未来国内PDH(丙烷脱氢)年产能将超900万吨,而规划中的乙烷裂解年产能近1500万吨。PDH和乙烷裂解项目集中在沿海港口地区,将是未来沿海布局氢能优势所在。这也是长三角地区以上海为龙头,构建环上海氢走廊的底气所在。
目前1Nm3氢气大约需要4.8~5度电,即便用谷电最终成本也在3元/立方米左右。如果将弃风弃水的电量充分利用起来,用于电解水制氢,将有利于电解水制氢产业的发展。目前,张家口氢能产业已初具规模,上下游配套产业正在加速聚集,先后引进了亿华通氢燃料电池、海珀尔制氢厂等一批产业项目。根据《氢能张家口建设规划(2019-2035年)》,到2035年,张家口将建成国际知名的氢能之都,全市氢能及相关产业累计产值达到1700亿元,年制氢能力达5万吨,累计引入企业100家以上。
此外,根据《白城市新能源与氢能产业发展规划》,该市力争到2035年,风电装机2000万千瓦、光伏装机1500万千瓦,年生产氢气能力达到百万吨级,产值近2000亿元,累计投资2000亿元。
总体来看,当下可选的制氢产氢虽然途径多样,而且氢气供给也足以支撑下游诸如燃料电池汽车产业的应用,但基本还是化工产氢。在人类大规模消费面前,当前利用非化石能源制氢比例微乎其微,几乎可以忽略不计。
无论哪种氢源,无论何种方式,氢能并不是一次能源,更不是“基础能源”、“终极能源”。虽然化石能源和非化石能源在技术上都可行,但从能源转型要求长期看,利用风电、光伏发电,电解水制氢,并延伸至全产业链,实现零排放、低污染,方可持续发展。因此,未来氢的大规模制得如果还依靠化石能源的话,何谈能源转型和能源革命?!如果未来氢的大规模生产依靠非化石能源的话,还不如称之为“非化石能源社会”。比起“氢能社会”、“终极能源”等不当不实提法,扎实做好氢相关技术创新更加实际。


文章分类: 节能环保新能源
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