從“配角”走向“主角”

　　文·何廣利

　　氫能，作為新能源之一，因為可以實現從開發到利用全過程的零排放、零污染而備受關注，有觀點認為，氫能將成為人類發展的終極能源，存在巨大的發展潛力。但不可否認，目前，氫能的規模化應用才剛剛起步。

　　為保證整個氫能經濟的可持續發展，在氫氣制取、運輸、存儲、利用等各個環節都需要進一步發力。其中，氫氣制取是整個產業鏈的開端，不可不重視。

　　目前只能當配角

　　目前，在我國，氫氣的主要用途是做化工原料氣，比如生產合成氨、甲醇以及各類原油煉制過程中都需要消耗氫氣；此外還可作為保護氣、還原氣，用于鋼鐵、有色金屬、浮法玻璃等工業產品的生產。2015年，我國氫氣總用量約為1800萬噸，其中大約55%用于合成氨，27%用于制甲醇，10%用于石油煉制，6%用于煤制油，其他用途的氫氣用量很小。

　　因為國內尚未形成完整的產業鏈與行業分工，當前氫氣的大規模用戶大多都是直接配建氫氣供應工廠，氫氣的產能與下游生產配套，形成了氫氣的閉環使用。制氫方法也多種多樣，在2015年全國消耗的1800萬噸氫氣中，煤基制氫（包括煤氣化、焦化、煤化工副產氫等）產量約為1200萬噸，天然氣及石油基制氫約360萬噸，水電解制氫約為8萬噸，氯堿廠副產氫約95萬噸。

　　目前，氫氣制取只是其他產業的配角，并沒有能夠獨立“登場亮相”。而且氫氣制取方式以化石能源制氫為主，更加清潔的富余風電、水電制氫、富余太陽能制氫，甚至核能制氫、生物質制氫等方式所占比例很少，但潛力卻很大。例如，2015年僅四川和云南棄水電量就高達462億千瓦時，全國棄風、棄光電量分別為339億和46.5億千萬時，如果將這些電量全部用于制氫，可以生產150萬噸以上的氫氣，而目前這些富余的電力白白棄掉，浪費不可謂不大。

　　即便是化石能源制氫，真正的實力也還沒有充分展現。我國的能源資源分布特點是貧油少氣富煤，汽車的快速普及導致我國對外部石油的依賴程度不斷增加，如果能夠充分開發煤制氫潛力，對擺脫這種能源被動局面具有重要意義。以每輛燃料電池轎車年耗氫150千克， 全國燃料電池車保有量2億輛計算，我國的煤炭資源可以供這些車輛用氫超過1000年。因而，從能源安全角度看，發展氫能產業是我國擺脫“石油依賴”的重要途徑。

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　　隨著燃料電池汽車、氫燃料電池發電等概念的普及與推廣，氫能產業方興未艾。在氫能大規模應用到來前，制氫企業應該提前布局，做好迎接這一廣闊市場的準備。

　　除了在可再生能源制氫、副產氣制氫方面進一步探索和應用以滿足短中期氫能車輛及發電設備發展的需要外，長期來看，在我國，應尤其關注潛力巨大的煤基制氫。當前，我國煤氣化制氫發展很快，新型技術正在不斷涌現。煤制氫是一個高耗水、高碳排放項目，生產1噸氫大約需要消耗23噸水，排放15～16噸二氧化碳。要想讓煤制氫成為真正的潔凈能源,發展方向主要是高效、低碳，著眼于二氧化碳捕集、利用和封存（CCS）或者通過以煤為原料的氫氣和其他化工品的聯產方式降低二氧化碳排放，同時采用廢水處理技術實現零廢水排放，當前我國的神華集團已具有了相關技術的儲備和示范。從成本角度考慮，煤制氫是目前國內大規模制氫最經濟的方式。即使按照現有的生產工藝和技術水平（包括廢水處理和二氧化碳封存），煤制氫達到近零排放（無污水、無二氧化碳、無廢氣排放）時的氫氣生產成本大致為12370～14390元/噸，與享受政府補貼之后的風電制氫的價格相當，遠低于無政府補貼時風電制氫的成本。在氫能產業發展和推動最快的日本，也計劃在中長期采用低階煤制氫與二氧化碳封存相結合的方法獲得大量、低成本、低碳排放的氫氣。

　　由于規模經濟和廢水處理、二氧化碳封存技術的限制，煤制氫不宜小型化，以大型煤氣化制氫為基礎的氫氣制取，配以安全、高效的氫氣儲運系統，是未來的發展趨勢。

　　論及氫能基礎設施和應用端，一方面，制氫企業需要等待市場的不斷成熟；另一方面，制氫企業也有必要為打造、培育市場做出努力。目前，國際上大的氣體公司如美國Air Products公司、法國Air Liquide公司、德國Linde公司、日本巖谷公司等，都對氫能基礎設施建設非常重視。據不完全統計，截至2016年9月，世界上包括已經運行的、正在建設的和已經停用的加氫站在內，數量為712座，其中Air Products 公司建造了超過200座，Air Liquide公司和Linde公司分別建造了100座左右，三大公司建設的加氫站占全球加氫站總量的60%左右，是當前氫能基礎設施建設的主力軍。

　　我國在氫能基礎設施建設方面進度滯后，能源企業和制氫企業才剛剛邁向這一領域。當前，神華集團已經建成的80臺煤氣化爐，若用來為燃料電池車輛供應氫氣，則可以為4000萬輛車提供動力。根據神華集團2016年的產業規劃，為了推進其氫能發展戰略落地，神華正在著意探索建立氫氣從制取到應用的全產業鏈，開發低成本制氫、氫氣儲存與運輸方面的關鍵技術。我國要想在氫能經濟領域保持競爭力，亟待神華等相關企業的更多作為。

　　（作者系北京低碳清潔能源研究所高級工程師）

　　文章來源于《能源評論》雜志