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氫能的運(yùn)輸和存儲
運(yùn)輸包括氣氫、液氫和有機(jī)液體、固體合金這幾種形式。總體來看的話，技術(shù)特點(diǎn)也是比較鮮明的。對于氣氫來說，優(yōu)勢在于能耗較小，損失也會比較少，但是能量密度是一個(gè)比較大的問題，取決于壓力水平比如說目前普遍上工業(yè)的20兆帕的氫氣壓力，對于氣氫的能量密度來講，就屬于比較低了，單來說也就是1%左右的儲運(yùn)效率，也就是說，仿佛不是在運(yùn)氫，而是在運(yùn)一個(gè)氫氣儲罐。
相比之下的液氫和有機(jī)液體、固體合金這幾種形式，液氫它的這個(gè)優(yōu)勢在于能量密度很高，可以實(shí)現(xiàn)5%以上的氫氣儲運(yùn)占比，但是損耗較大，轉(zhuǎn)換效率較低，因?yàn)樗枰粋€(gè)低溫、制冷的這樣一個(gè)過程。
有機(jī)液體和固體合金需要一個(gè)吸附和脫離的過程，涉及到較大的電耗，所以從總體來看的話，轉(zhuǎn)換就會有很大的損失，大概在40%—60%之間，有接近一半的能量會在這個(gè)過程中損失掉。所以在未來，相對于效率、運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)更好的可能會是管道運(yùn)氫方式，從這一部分來講，就需要很大的清洗終端需求，初期投資較大。目前市面上成本大概為一元每標(biāo)方，那也就是說如果一百公里的話，要到十塊錢每公斤以上，所以這樣來講的，疊加到綠氫10塊錢的成本的話，終端20元以上，如果沒有碳市場碳價(jià)的話，這部分將難以推廣。
所以在未來如果是大規(guī)模綠氫運(yùn)用的話，管道運(yùn)輸相對來說是一個(gè)相對比較合理的方式。據(jù)資料，國內(nèi)現(xiàn)有的純氫管道，以單位公斤的氫氣運(yùn)輸成本來看的話，大約可以達(dá)到5塊錢以下的水平。未來如果應(yīng)用增加，還會有一些成本下降的空間，能夠滿足總體的氫氣的經(jīng)濟(jì)性要求。
氫能的應(yīng)用
在氫能應(yīng)用方面，很多研究機(jī)構(gòu)都會做一些預(yù)測，包括最早的氫能理事會做的全球氫氣的總的預(yù)測規(guī)模，按照78焦耳這種方式來計(jì)算折算到以噸為單位的氫氣的話，2050年要達(dá)到5-6億噸氫氣的規(guī)模。
從結(jié)構(gòu)上來說，交通是一個(gè)氫氣的消費(fèi)大戶，接下來就是工業(yè)能源和工業(yè)原料，這兩部分合計(jì)可能會超過交通對于氫氣的需求。還有包括少部分的建筑和電力供應(yīng)。國際能源署做過一個(gè)分析，預(yù)計(jì)到2050年全球氫氣消費(fèi)在5億噸，從氫氣生產(chǎn)結(jié)構(gòu)來看，其認(rèn)為更多的是通過綠氫的方式，但是仍然會有40%左右是通過藍(lán)氫這種方式。除了純氫氣的應(yīng)用之外，還有一部分通過氫作為上游能源來制取合成燃料即P2X這樣一種方式來合成油、氨等，
從成本來講的話，國際上也會有一些分析預(yù)測，大致來說分兩個(gè)階段，即2030年之前可以達(dá)到200元每公斤，這樣的水平就取決于風(fēng)能太陽能技術(shù)的進(jìn)步；在2050年綠氫本身的制備成本可能還會有一定的下降，再疊加碳因素，經(jīng)濟(jì)性會進(jìn)一步凸顯出來，就是一個(gè)成本最優(yōu)的技術(shù)選擇?？赡茉?030年之前還是有一定的經(jīng)濟(jì)性上面的一些問題，但2050年之前的話疊加了碳市場這個(gè)因素之后，它還是會有一定的競爭力的。
為什么未來綠氫的經(jīng)濟(jì)性會有一個(gè)邏輯線？因?yàn)槲磥磉@種新能源電力系統(tǒng)里面有非常大的波動性電源的滲透率，這樣其實(shí)就會對綠氫的生產(chǎn)會產(chǎn)生很好的這樣的一個(gè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。未來這種風(fēng)能和太陽能在電力系統(tǒng)中的滲透率越來越高之后，系統(tǒng)的平衡就需要新技術(shù)。
國內(nèi)氫能發(fā)展的發(fā)展預(yù)測
今年上半年發(fā)表的氫能白皮書中預(yù)計(jì)2060年達(dá)到1.3億噸的氫氣需求，結(jié)構(gòu)與氫能理事會的結(jié)構(gòu)類似，交通工業(yè)為主，工業(yè)占比超過交通。在氫源的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，分為清潔氫、低碳?xì)浜头堑吞細(xì)淙?。清潔氫即可再生能源制氫，在制氫環(huán)節(jié)基本沒有碳排放的產(chǎn)生；低碳?xì)浼此{(lán)氫，會存在一些化石能源加CCS這種方式；剩下一個(gè)就是綠氫，綠氫到2060年成本會降到7塊錢這樣一個(gè)水平。
碳中和在氫能中扮演的角色，實(shí)際上有不同的技術(shù)路徑可以實(shí)現(xiàn)碳中和的效果。首先，成本最低而且在未來相當(dāng)長的一段時(shí)間里扮演主要角色的，仍然還是電氣化，特別是在很多終端用能領(lǐng)域，像建筑、輕型的交通、低溫的工業(yè)的供熱，都可以通過成本相對較低、技術(shù)比較成熟的電氣化的手段來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。
但是在第二個(gè)階段，像重型交通、高品質(zhì)供熱、甚至部分原料，其實(shí)就沒有辦法通過電能，因?yàn)槌杀緯浅８?，同樣對氫的成本有這樣一個(gè)需求，若通過綠氫替代的話，未來成本降到20塊錢以下，包括制備和儲存的話，是可以實(shí)現(xiàn)第二階段與電能領(lǐng)域的競爭的。
第三階段就是一些真正的純原料的應(yīng)用，比如煉鐵環(huán)節(jié)的還原劑、合成氨和合成甲醇，電視沒有辦法直接應(yīng)用的，完全沒有競爭力，剩下的可以通過氫去生產(chǎn)。但是這部分氫氣原料來講的話因?yàn)槎嘁粋€(gè)氫轉(zhuǎn)化成原料的這樣一個(gè)過程，所以損耗會更高，綠氫的成本要求更高需要降到10塊錢以內(nèi)，那么這部分才能替代煤炭和石油，所以單一依靠某一種技術(shù)可能很難通盤去實(shí)現(xiàn)未來可能更多的是一個(gè)技術(shù)組合，每類技術(shù)都有它自己更適應(yīng)的一個(gè)領(lǐng)域，未來規(guī)模的應(yīng)用會存在一定的差異性。
結(jié)合“十四五”發(fā)展規(guī)劃對氫能未來發(fā)展的建議
技術(shù)層面
電解水制氫問題較多，特別是結(jié)合風(fēng)能、電能、光伏這種波動性電源的執(zhí)行技術(shù)現(xiàn)在還存在一些技術(shù)上的短板，除此之外，需要做一些示范應(yīng)用，不僅在制備環(huán)節(jié)，也在氫氣的儲運(yùn)環(huán)節(jié)，比如說氫氣管道的標(biāo)準(zhǔn)體系可能需要一定的突破，目前來講約束較多；然后在終端應(yīng)用上，特別是工業(yè)領(lǐng)域如果要實(shí)現(xiàn)綠氫的生產(chǎn)，很多工業(yè)流程需要做一些調(diào)整和優(yōu)化的。
政策保障體系層面
目前電解水制氫，其身份還是不太明確的，氫氣目前來說還是屬于文化品，所以就是電力行業(yè)去做這件事情，目前其實(shí)還是沒有一個(gè)很好的市場準(zhǔn)入。綠氫在未來一段時(shí)間里，成本還是一個(gè)比較大的問題，還需要政策的扶持。劉博士稱，在初期階段，目前還是比較看重碳市場的機(jī)制，除此之外，就是在一些電解水制氫的項(xiàng)目上，結(jié)合現(xiàn)在已有的政策保障，比如新能源發(fā)電的競爭性配置、在運(yùn)營層面的一些扶持都能幫助新能源企業(yè)有更大的積極性去做一些新能源項(xiàng)目。
