氫能雖好，但價太高，製取技術“短板”制約氫能大發展

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我國在發展氫能方面的重要優勢之一就是擁有豐富的氫源基礎，但氫能製取技術這一世界性難題至今並未取得大的突破，氫能製取成本嚴重製約行業發展。

國內的氫能火到什麼程度？“今年8月，中國工程院舉行了一場氫能相關的項目諮詢會，全國有39個省、市級政府報名參加，還有100多家企業到場，我怎麼也沒想到，開始準備的一個300多人的小會場，最後卻來了將近700人。”11月13日，在2019中國電機工程學會年會院士專家論壇上，中國工程院院士、中國礦業大學教授彭蘇萍用“非常大的熱潮”形容目前國內氫能的火爆。

“上世紀90年代美國就提出發展氫能的概念，但一直沒有推廣起來，是什麼原因？2011年日本福島核事故後，日本對氫能也越來越重視，目前也在大力推廣。”在彭蘇萍看來，世界氫能的“風口”之上，中國應該真正找到自身發展氫能的優勢。

（文丨本報記者 姚金楠 劉澄諺）

▍須區分“原料氫氣”和“能源氫氣”

“現在主要的制氫路線有煤制氫、天然氣制氫、工業副產品制氫和電解水制氫。由此可以看出，我國在發展氫能方面重要的優勢之一就是擁有豐富的氫源基礎。”彭蘇萍逐一算起了賬，“我國煤炭資源保有量約1.95萬億噸，假設用10%來制氫，按照製備一千克氫氣消耗8千克煤計算，煤制氫的潛力就達到約243.8億噸；同樣，我國天然氣可採資源量是50.1萬億立方米，假設用5%來制氫，製備1千克氫氣約消耗5立方米天然氣，天然氣制氫潛力可以達到約5.01億噸。”此外，據彭蘇萍計算，利用焦炭生產過程產生的大量焦爐煤氣，我國焦爐煤氣制氫潛力約為566.4萬噸/年；若利用棄風、棄光、棄水的電量進行電解水制氫，年產氫潛力也接近180萬噸。

“這樣測算下來，我國氫氣的年產量可以達到約2000萬噸。其中，煤制氫約佔62%，天然氣制氫約佔19%，工業副產品等制氫約佔18%，水電解制氫約佔1%。”彭蘇萍說。

另一方面，氫源基礎雖豐富多樣，但中國工程學院院士楊裕生強調，在用途上，必須區分“原料氫氣”和“能源氫氣”。“自然界沒有單質氫氣可以開採，必須從含氫物質中提取。提取氫氣的目的原本是用作化工原料，而用作能源的歷史則很短。原料氫氣和能源氫氣，雖然都是氫氣，但是原料氫氣只有在不影響其原來生產使用的前提下，才能拿出一小部分用作能源，其數量是十分有限的。”

▍“三棄”電量制氫成本高昂

資源有優勢，又該如何充分發揮優勢呢？

“為什麼美國推了20多年的氫能卻推不下去，實際上主要的原因之一就是氫能太貴，制氫成本太高。”彭蘇萍指出，要想發揮在制氫層面的優勢，在充足氫源的基礎上，要儘可能降低制氫成本。“目前，煤制氫的技術成熟度是最高的，成本也相對低廉。煤制氫疊加碳捕捉與封存技術（CCS）的制氫路線成本與天然氣制氫相當。傳統的電解水制氫成本還是比較高的。”

對於電解水制氫，彭蘇萍特別強調，要充分考慮棄風、棄光、棄水等棄電的綜合成本。“有很多觀點認為‘三棄’的電量可以用來制氫，好像這些電就是不要錢的，但實際上我國在可再生能源基礎設施開發建設上的投資是很大的，這個成本不容忽視。”

不僅如此，通過“三棄”製備出的氫也同樣存在消納問題。“我國‘三北’地區的棄風、棄光電解出的氫，在‘三北’地區是消耗不了的，必須遠距離輸送到燃料電池車盛行的地區

而且，就電解水制氫技術而言，彭蘇萍指出，鹼性水電解制氫相對成熟，固體氧化物水電解制氫和質子交換膜（PEM）電解水制氫等技術還處於可行性研究或示範論證階段。

▍低成本供氫體系建設任重道遠

基於目前的技術發展和相關產業推進情況，彭蘇萍預測，未來五年，我國的氫氣年需求量將達到約2200萬噸。而且由於成本相對較低且接近主要的消費市場，工業副產品制氫將成為有效的制氫主體，同時，根據不同地區的具體情況，可在有條件的地區探索開展可再生能源電解水制氫的項目示範。

對於工業副產品制氫並應用於燃料電池的路線，楊裕生表示：“原則上我完全贊成，但賬到底怎麼算要商榷

隨著技術的發展進步，彭蘇萍表示，到2025-2030年，我國的氫氣年需求量將上升至約3500萬噸，煤制氫配合CCS技術、可再生能源電解水制氫將成為有效制氫主體。而放眼2030-2050年的遠期發展，彭蘇萍認為，我國氫能的年需求量將達到約6000萬噸，可再生能源電解水制氫將成為有效供氫主體，煤制氫配合CCS技術、生物制氫和太陽能光催化分解水制氫等技術將成為有效補充。屆時，我國有望實現整體氫能供給充裕，建成低碳、低成本的供氫體系。“預計到2050年，我國氫氣使用量將達到0.6億-1億噸，佔我國終端能源結構的10%以上，產業鏈年產值約12萬億元。”

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出品 | 中國能源報（ID：cnenergy）

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