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根據(jù)預(yù)測，2030年中國氫氣年需求將達(dá)到3715萬噸，2060年碳中和氫氣年需求將達(dá)到1.3億噸，其中可再生能源制氫（綠氫）規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到1億噸。
北京冬奧會已經(jīng)落下帷幕，這次冬奧會不僅是冰雪盛宴，更是氫能盛會。
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與東京奧運(yùn)會只使用氫燃料的部分火炬相比，北京冬奧會用氫燃料取代了所有的火炬燃料，而北京冬奧會投入的氫燃料車輛數(shù)量約為東京奧運(yùn)會的兩倍。2月4日晚，在北京2022年冬奧會張家口賽區(qū)，由中國石油自主研發(fā)的綠氫也點(diǎn)燃了太子城的火炬平臺。這是本屆冬奧會唯一由綠氫點(diǎn)燃的火炬平臺，也是近百年冬奧會歷史上第一個(gè)以綠氫為燃料的火炬。
因此，綠氫進(jìn)入了公眾的視野。
綠氫是發(fā)展氫能的初衷。
什么是綠氫？
所謂綠氫，是指利用可再生能源分解水獲得的氫氣，燃燒時(shí)只產(chǎn)生水，從源頭上實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放。它是一種純正的綠色新能源，在全球能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著重要作用。
專家解釋說，雖然氫能是一種清潔的可再生能源，在釋放能量的過程中沒有碳排放，但氫能的生產(chǎn)過程并不是100%“零碳”。
氫在地球上主要以化合物的形式存在于水和化石燃料中，氫作為一種二次能源，需要通過制氫技術(shù)提取。目前，現(xiàn)有的制氫技術(shù)大多依賴化石能源，無法避免碳排放。根據(jù)氫能的來源和生產(chǎn)過程中的排放，人們稱氫能為灰氫、藍(lán)氫和綠氫。
灰氫是化石燃料燃燒產(chǎn)生的氫氣，在生產(chǎn)過程中會排放二氧化碳。目前，市場上的氫氣大多是灰氫，約占全球氫氣產(chǎn)量的95%。
藍(lán)氫可以由煤或天然氣等化石燃料制成。在制備藍(lán)氫的過程中，可以捕獲、利用和封存二氧化碳副產(chǎn)品（CCUS)，實(shí)現(xiàn)碳中和。雖然天然氣也是化石燃料，在生產(chǎn)藍(lán)氫時(shí)也會產(chǎn)生溫室氣體，但由于CCUS等先進(jìn)技術(shù)的使用，溫室氣體被捕獲，減少了對地球環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)了低排放生產(chǎn)。
“綠氫是發(fā)展氫能的初衷。”國際氫能學(xué)會副主席、清華大學(xué)教授毛曾強(qiáng)曾強(qiáng)調(diào)，氫能的發(fā)展是為了能源的“去碳化”。只有通過無碳能源生產(chǎn)“綠氫”，才能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
可以看出，雖然所有的顏色氫都將在未來發(fā)揮作用，但歸根結(jié)底，綠氫是最可持續(xù)和真正無碳的，因此它正成為全球氫能發(fā)展的焦點(diǎn)。
數(shù)據(jù)顯示，截至2020年底，全球綠氫項(xiàng)目約70個(gè)，其中吉瓦（GW）級項(xiàng)目已超過20個(gè)。去年，歐洲還提出了2024年6GW建設(shè)和2030年近40GW電解綠氫產(chǎn)能建設(shè)的發(fā)展目標(biāo)。
國際投資銀行高盛全球投資研究部最近發(fā)布的報(bào)告《清潔氫革命》認(rèn)為，清潔氫是實(shí)現(xiàn)全球凈零排放路徑和各國能源結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵支柱。依靠清潔氫路徑，全球溫室氣體排放量可減少15%（二氧化碳排放量的20%）。報(bào)告稱，全球30多個(gè)國家推出了氫戰(zhàn)略和路線圖，承諾到2030年，清潔氫的裝機(jī)容量將比2020年增加400多倍，綠氫的年均增長率將提高50倍。
我國綠氫發(fā)展方興未艾
在綠氫火炬之前，我國綠氫開發(fā)已初露端倪。
2020年1月，世界上第一個(gè)規(guī)模化太陽燃料合成示范項(xiàng)目在蘭州新區(qū)成功試車。該項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)之一是中國科學(xué)院院士、中國科技大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院院長李燦團(tuán)隊(duì)開發(fā)的高效、低成本、長壽命的規(guī)模化電催化分解水制氫技術(shù)。今年10月，世界上第一套“液態(tài)陽光加氫站”一體化裝置示范成功。2021年底，中國首個(gè)萬噸級光伏綠氫示范工程在新疆庫車正式啟動。
2020年12月21日，中國發(fā)布了《新時(shí)代的中國能源發(fā)展》白皮書，提出加快發(fā)展綠氫生產(chǎn)、儲存、使用等氫能產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)裝備，促進(jìn)氫燃料電池技術(shù)鏈、氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，支持多場景儲能應(yīng)用，努力促進(jìn)儲能和可再生能源的互補(bǔ)發(fā)展。
中國科學(xué)院院士、中國石油深圳新能源研究院院長鄒才能介紹，早在2012年，中國石油勘探開發(fā)研究院（以下簡稱中國石油勘探院）就率先成立了納米技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，“在金旭博士的帶領(lǐng)下，該團(tuán)隊(duì)提前開展了新能源材料與技術(shù)的研發(fā)。2017年，他們開始關(guān)注電解水和光解水兩條技術(shù)路線。經(jīng)過五年的研發(fā)和儲備，他們已經(jīng)初步有了產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。”2020年，該單位成立了20多人氫能技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，專業(yè)從事綠氫制備、高效儲運(yùn)和特色場景應(yīng)用。
中國石油勘探院新能源中心相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，中國石油勘探院將繼續(xù)加強(qiáng)對綠氫基礎(chǔ)研究的支持，重點(diǎn)關(guān)注電解水制氫、光解水制氫、固體儲氫和固體氧化物燃料電池，引導(dǎo)綠氫業(yè)務(wù)有序發(fā)展；制定綠氫項(xiàng)目發(fā)展規(guī)劃，繼續(xù)開發(fā)光電催化劑、電解槽、固體金屬儲氫等產(chǎn)品，提高光電催化、轉(zhuǎn)化效率，降低設(shè)備造價(jià)成本；形成一系列標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)綠氫的大規(guī)模發(fā)展。
“我們努力盡快在油田建立光伏電解水制氫工業(yè)化示范項(xiàng)目，加強(qiáng)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈布局規(guī)劃，結(jié)合自主研發(fā)技術(shù)，探索‘產(chǎn)、學(xué)、研’模式，開展示范應(yīng)用，形成中國石油自主知識產(chǎn)權(quán)完整的氫能技術(shù)體系。”上述負(fù)責(zé)人說。
還需要跨越技術(shù)、成本多門檻
對于中石油勘探院來說，點(diǎn)燃北京冬奧會唯一的綠氫火炬只是開始，中國綠氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還處于起步階段。
清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院氫燃料電池實(shí)驗(yàn)室主任王誠在接受媒體采訪時(shí)指出，為了進(jìn)一步促進(jìn)綠氫的發(fā)展和應(yīng)用，應(yīng)努力改進(jìn)相關(guān)技術(shù)、制定標(biāo)準(zhǔn)和政策。
這也是業(yè)內(nèi)專家的共識
在技術(shù)方面，王誠認(rèn)為，要推進(jìn)堿性電解槽規(guī)模化制氫示范應(yīng)用，進(jìn)一步提高其實(shí)用性，研發(fā)SPE/SOEC等新型電解水制氫技術(shù)，解決電解水制氫系統(tǒng)柔性耦合間歇、波動可再生能源的工程技術(shù)問題，并大力開發(fā)光催化分解制氫、熱化學(xué)法制氫、生物制氫、核能制氫等新型制氫技術(shù)。
為了真正實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、商業(yè)化發(fā)展，高成本仍是電解水制氫技術(shù)發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)。據(jù)了解，電解水制氫的成本是天然氣使用的蒸汽重整制氫和工業(yè)副產(chǎn)氣純化制氫的2-3倍。
因此，為了促進(jìn)可再生能源制氫的發(fā)展，中國仍需探索一條切實(shí)可行的降低成本的途徑。目前，廣東、四川等地已出臺相關(guān)政策，支持可再生能源制氫項(xiàng)目優(yōu)惠電價(jià)政策。
在標(biāo)準(zhǔn)方面，去年年初，中國氫能聯(lián)盟提出《低碳?xì)洹⑶鍧崥渑c可再生能源氫的標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)》正式發(fā)布實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)基于歐洲天然氣制氫工藝為基礎(chǔ)推行的綠色氫認(rèn)證項(xiàng)目，建立低碳?xì)洹⑶鍧崥浜涂稍偕鷼淞炕瘶?biāo)準(zhǔn)及評價(jià)體系，引導(dǎo)高碳排放制氫工藝向綠色制氫工藝轉(zhuǎn)變。
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