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氢能有望成为解决能源危机的有效方案

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发布时间:2021-10-18 19:43:58

氢能有望成为解决能源危机的有效方案 


近来,各地原油、煤炭、天然气价格大幅上涨,全球能源危机悄然来临,并有愈演愈烈之势。具体来看,此次能源危机主要围绕传统化石能源展开,能源价格的一路攀升造成了全球范围内的供电紧张、工业生产承压,高企的电价以及天然气和汽油短缺也对居民生活造成干扰。同时,叠加新一轮全球通胀来袭,相关产品的供需缺口拉大,能源危机也开始向其他领域蔓延。

本轮能源危机爆发在全球经济重启、流动性过剩等背景下,根源却是各国集中能源转型:大力淘汰或限制煤炭发电、核能发电,导致传统能源的产能弹性大幅下滑;新能源发电能力波动较大,储能技术及基础设施未能衔接上,令能源供应出现很大的缺口;叠加全球范围内极端天气频发,严重拖累绿色能源发电、引发对传统能源的发电需求激增,最终触发了能源危机。

那么,有没有一种能源,既能把具有间歇性的可再生能源有效转换和存储,又能清洁稳定的应用,不仅可以促进全球能源转型,还可以有效应对能源危机的发生?——氢能可以做到。

灵活高效、绿色低碳氢能可有效应对能源危机

天然气作为化石能源中相对清洁的能源,被看作是能源转型过程的“良方”,在多国能源转型中扮演了重要角色。欧洲地区电力生产结构调整较快,可再生能源、核能、天然气占整体发电结构比重大于煤炭,这也为此次能源危机中天然气价格暴涨埋下了种子。在过去的十几年,全球水电、风电、光伏等可再生能源发电产能激增,但新能源都存在着不稳定的因素,且难以大规模存储;同时在电网的应用端,电力供应和需求必须持续、完美地平衡,新能源发电较难达到要求。

氢能具有零排放、可跨能源网络互联和可大容量、长时间储能等特点,有望成为应对新能源大规模接入,并有效解决能源危机的方案之一。首先,通过推动氢能的大规模应用,有助于大幅降低我国石油和天然气的消费总量,有效降低能源对外依存度,对于保障国家能源安全具有重要意义;其次,以氢气作为能源媒介形成的完整氢能供应和应用网络,可以在已有的电网之外形成一个覆盖全国的氢能网络,提升我国能源网络的稳定性和容错率,同时通过电网和氢网的耦合,可以实现不同能源网络之间的协同优化,使我国能源网络更加安全高效;第三,通过大规模可再生能源制氢,可以实现能源跨地域和跨季节的优化配置,形成创新型多能互补系统,实现工业领域化石能源的大规模替代,是实现长期碳减排、推动能源清洁低碳转型发展的重要途径。

氢能在未来能源系统中拥有的三大定位:一是高效低碳的二次能源。如在交通领域由燃料电池替代燃油发动机、家用热电联产、天然气掺氢等;二是灵活智慧的能源载体。促进可再生能源的规模化消纳,构建多能互补的智慧化能源体系,包括分布式电源、应急保障电源等;三是绿色清洁的工业原料。绿色氢气替代传统工业制氢工艺增加氢气使用,生产高值产品。

能源转型道阻且长需耐心地行则将至

全球各国联手实施碳中和政策,从应对气候变化上看是正确的和必然的,不过改变能源生产与消费的业态和结构是一场远征,在过渡期内的突发因素影响、产生混乱必不可免。在疫情扰动,自然灾害频发的年份,部分国家激进的能源转型也暴露了风险。短期来看,随着冬季到来、整体用电季节性回升,叠加传统能源供应难明显扩张,本轮能源危机或将进一步发酵。中长期而言,全球碳中和的大背景下,传统能源产能日益萎缩与绿色新能源供给波动较大、叠加储能系统需要较长时间建立的“碰撞”下,能源危机的爆发可能较过往变得更加频繁。

在以上的情景下,发展氢能就显得尤为重要。从全球来看,欧、美、日、韩等20多个国家及地区均发布了氢能战略,并已经开始推进氢能产业布局:美国、日本从70年代就将氢能作为技术储备,最先在细分领域形成产业优势;德国、英国等欧洲国家在碳减排趋势下,加速推动既有技术实现产业化;澳大利亚、加拿大和中东等地资源丰富,倾向于出口氢气和技术装备。

对于我国氢能产业而言,仍面临诸多挑战:一是氢需要二次转换,有部分电力和能量损耗,且目前综合成本较高,不符合经济性;二是国内氢能技术尚有短板,材料、设备等方面仍存在卡脖子环节;三是氢储运、液氢成本及技术壁垒较高,基础设施建设不健全;四是国家整体规划尚未出台,法律法规不健全,亟待建立氢能检测认证体系。但正是因为机遇与挑战并存,才要积极寻求技术和产业的突破。虽然业界仍然有很多质疑氢能的“声音”存在,但氢能产业发展是一个漫长的过程,要给它市场发展空间和时间,才能看到真实的作用与发展前景。

同时,电与氢的关系并不矛盾,氢能促进会认为宜电则电,宜氢则氢。用电/用氢的界定原则在国家“清洁低碳、安全高效”的能源战略上,在可再生能源上网不经济的情况下可考虑就地制氢,并推动脱碳、其他领域氢能应用。抛开经济性,新型的电力系统是在供给侧尽可能用清洁能源,应用端增加清洁能源的使用,构造分布式电网和微网集群,参与电网调节,而氢能可在此系统中发挥关键作用。

长远考虑,以可再生能源替代传统能源的全球能源转型是一项巨大的系统工程,而能源结构调整无法一蹴而就,在新能源尚未形成可靠的韧性、储能技术尚未成熟的情况下,全球对化石能源仍将存在不可避免的依赖性。在全球能源转型的漫漫长路中,既要积极减碳应对气候问题,又要警惕和加强预防能源危机的“偷袭”,同时要兼顾技术创新与产业发展的步伐,最终才能开辟出一条清洁安全、灵活稳定的氢能新路径。