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因地制宜發展“藍色氫能” 支持工業副產氫地區氫能就近高效利用
在“雙碳”目標下,繼太陽能、風能等新能源快速發展之際,氫能作為公認的零碳能源正在脫穎而出。高盛公司認為氫能產業發展呈現出對經濟、社會的沖擊和影響,將是具有顛覆性的。作為一種新興綠色的能源形式,更確切地說是一種高效清潔的能源載體,它具有熱值高(是普通汽油熱值的3-4倍)、資源豐富(宇宙質量的75%為氫)、低碳環保(沒有毒性,不排放二氧化碳)、用途廣泛(應用于能源、交通運輸、工業、建筑等領域)、前景廣闊(到2050年,在全球氫能將創造3000萬個工作崗位,創造2.5萬億美元產值,占能源消費的18%;在中國氫氣需求量接近6000萬噸,產業鏈年產值達到12萬億元,占能源消費的10%)等特性,是未來國家能源體系的重要組成部分、綠色低碳轉型的重要抓手、未來產業發展的重點領域。開發利用好氫能,對推進產業結構升級、助力實現“雙碳”目標、保障能源安全具有重大意義。
氫能的利用包括氫的制取、儲存與運輸、應用三個環節。當前,主流的制氫技術包括化石能源制氫、工業副產氫、電解水制氫等三大類,也就是所謂的“灰色氫能”“藍色氫能”“綠色氫能”。比較來看,化石能源制氫即“灰色氫能”技術路線目前已經比較成熟,成本較低(甲烷重整制氫成本13-19元/公斤,煤制氫成本9-11元/公斤),但制取過程排放大量二氧化碳等污染物,可采用碳捕集與再利用(CCUS)技術減排,但制氫成本也會相應上升。電解水制氫即“綠色氫能”技術,是指通過“新能源發電技術+電解水制氫技術”等方式,實現零污染、可持續的氫能制備,過程中不產生二氧化碳和其他污染物,從而獲得真正意義上的清潔能源,但目前技術還不完全成熟,尤其是制氫成本高(每度電0.6元時,制氫成本40-50元/公斤,電價占總成本的60%~70%),尚不具有市場競爭力。工業副產氫屬于“藍色氫能”范疇,是焦爐煤氣、氯堿工業、石化工業生產過程中產生的副產品,工藝成熟,產量穩定,成本較低(制氫成本10-16元/公斤),是中短期內最為可行的制氫途徑,可以通過CCUS技術的運用,進一步降低二氧化碳排放。
目前,我國氫氣年產量3300多萬噸,其中工業副產氫1000萬噸左右,為全球之最。長期以來,我國對于副產氫氣的利用重視不夠,氯堿行業副產氫氣大量空放,焦化行業副產焦爐氣大多“點燈”,資源浪費現象相當嚴重。主要問題有五點:一是氫需不旺。下游市場開發不力,終端應用場景偏少,基本局限于交通領域;二是儲氫不易。低溫儲氫能耗大、易揮發,高壓儲氫體積密度小,固體儲氫質量密度低、成本高、操作條件苛刻;三是加氫不便。安全要求嚴酷,站場選址困難,一次投資偏高。中等規模加氫站建設費用1000萬-2000萬元,是傳統加油站的2-3倍;四是運氫不濟。運輸成本高,以百公里計,長管拖車2.9元/公斤、液氫槽車1.3元/公斤,管道運輸投入大,500萬元/公里,合理運輸半徑只有200-300公里;五是管理不順。目前,氫能管理渠道不夠順暢,安全監管責任也不夠明確,項目審批效率低下,某自治區僅辦理加氫站建設手續就需加蓋35個公章。
工業副產氫屬能源密集型產業。焦爐煤氣副產氫主要集中在山西、陜西、河北等省份,氯堿副產氫主要集中在山東、江蘇、浙江、河南、河北等省份,丙烷脫氫主要集中在京津冀、山東、江浙、福建、廣東等地。目前,國內氫氣運輸主要采用高壓氣態運輸方式,20兆帕長管拖車單車運力250-350公斤,運輸半徑200公里,若長距離運輸則成本大幅增加。
我國氫能產業尚處于起步時期,比較衡量三大類主流制氫工藝的經濟性、成熟性、可靠性,應當優先把易獲取、成本低、規模大的工業副產氫用起來,把工業副產氫氣利用放在重要戰略位置,因地制宜發展“藍色氫能”,率先打通全產業鏈條,蹚出商業化路子,開創清潔能源新模式。從工業副產氫的特性優勢出發,建議實行“場景應用為基,安全高效為要;重卡公交先行,產業鏈群聯動;就地就近利用,局域鏈式服務”的開發策略。“場景應用為基,安全高效為要”,要盡快激發氫能需求應用潛力,把大量閑置的工業副產氫用起來,下大力氣開發氫能應用場景,尤其是工業園區、鋼鐵冶煉、新型農場、專業運輸等規模化氫能應用場景。氫氣易燃易爆,要從技術、裝備、管理等諸方面開發副產氫高效利用實用體系技術和消納模式,強化氫能制取、儲運、利用的全過程安全監管,確保安全用氫、高效用氫。“重卡公交先行,產業鏈群聯動”,交通領域氫能應用已經起步,氫能汽車制造工藝總體成熟,較之電動車、燃油車,氫能重卡具有啟動快、負載重、出力大、爬坡好的優點,氫能公交、氫能專用車也具有良好的運載性能和比較優勢,在副產氫富集區率先應用條件成熟,市場有利。在工業副產氫豐富的地區,圍繞副產氫技術研發、裝備制造、配套服務,形成上中下游、相關產業聯動耦合的氫能應用創新鏈、產業鏈、供應鏈;與當地的產業結構相結合,建立氫能產業鏈應用生態圈和服務鏈。“就地就近利用,局域鏈式服務”,受限于儲氫運氫技術,氫能的遠距離運輸尚缺乏經濟性。要以副產氫生產基地為圓心,合理的運輸距離為半徑(200公里范圍內),開展固定線路、鐘擺式運輸。依托工業副產氫基地,就近就便建立氫能化工園區、制造園區,通過專用氫氣輸送管網或物流點對點供氫,形成規模化利用、集中式消納、局域化服務的氫能商用圈。在氫源點附近建設加氫、儲氫站場,配套建設汽修廠、停車場、汽車旅館等保障服務體系。
相較于歐美先進國家,我國的氫能產業仍存在產業創新能力不強、技術裝備水平不高、產業政策支撐不夠、商用生態開發不足等諸多問題,亟須通堵點、蹚路子、建體系、出試點。依托我國工業副產氫優勢,圍繞副產氫如何更大規模、更好、更有效地用起來,提出以下四點建議。
一是明確副產氫管理渠道與安全責任。氫氣仍被納入危化品管理目錄,加氫站審批難度大,嚴重制約著工業副產氫商業利用。建議參照(LNG/CNG)現行管理辦法,明確副產氫生產、儲運、應用等環節的歸口管理部門及生產銷售管理章程、政策體系,明確加氫站建設、運營、管理的主管職能部門,明確副產氫制運儲用各環節安全生產主體責任、部門監管責任和屬地管理責任,加快推動工業副產氫工業化開發利用。建議修訂能源法,將工業副產氫納入優先利用范疇,按照能源產品實行專業管理。
二是制定副產氫通用技術標準體系。組織起草副產氫制取、儲存、加注、運輸、消防、安全使用技術規范,支持龍頭企業主導或參與國際、國家及行業標準的研制。建立副產氫安全基礎研究體系,包括氫泄露與擴散燃燒、材料與氫的相容性、不同形式的儲氫系統以及受限空間內氫監測等在內的氫安全體系。建立副產氫監測、計量、售后服務保障在內的技術產品標準體系。
三是給予副產氫應用政策激勵措施。設立工業副產氫重點研發專項和前瞻性開放研究課題,支持高校、科研院所、企業面向科技前沿開展經濟高效氫儲存和天然氣管道摻氫輸配技術、氫燃料電池重卡關鍵零部件研發,對首臺套裝備和核心部件給予獎補支持。設立專項資金,對工業副產氫企業提純制備按照改造項目給予資金支持或按銀行貸款基準利率貼息補助。對點對點廠內加氫站建設、輸氫管網建設按投資額的一定比例給予一次性補貼,同時按照年度氫氣實際使用量給予退坡性運營補助,并按照新能源車政策對購買氫能重卡給予一次性購置補貼,免征車購稅。鼓勵支持使用副產氫的園區、企業使用碳匯指標參與市場化交易。參照公共燃氣管網及加壓站的政策,對副產氫加氫站和輸氣管網給予供地支持。鼓勵加油、加氣、加氫、充電站一體化建設、運營。
四是在山西開展副產氫應用政策試點。山西是我國首個全省域能源革命綜合改革試點省,是全國最重要最大的焦化生產基地,焦爐煤氣副產氫近120萬噸,也是全國最大的重載貨運物流基地,重型商用車擁有量達30萬輛,非常適合氫能重卡的布局與推廣。建議國家在山西實行副產氫納入能源管理的政策試點。建立工業副產氫“點源-局域-鏈式”利用示范區。在運營強度大、行駛線路固定的工業園區、物流園區、廠礦區,開展氫燃料電池重卡短駁運輸示范應用。在呂梁、長治、臨汾、太原、晉中等地開展城市公交車、物流配送車、環衛車等氫燃料電池商用車試點,參照首批氫燃料電池汽車示范城市群政策給予補貼,并能夠進入第二批國家示范城市群獎勵范圍。在中升鋼鐵、晉鋼集團、中晉太行等鋼鐵企業建設富氫豎爐、富氫高爐中試基地,探索開展以氫作為還原劑的短程化氫冶金技術規模化應用,將山西確定為國家級工業副產氫的政策先行區及技術創新應用中心。
(作者系全國政協委員,山西省人民政府副省長、民革山西省委會主委)
《 人民政協報 》 ( 2022年08月30日 第 07 版)
編輯:秦云
關鍵詞:副產 工業 技術