吴永雷1,2
(1.江苏悦达集团有限公司,江苏盐城224007;2.江苏悦达绿氢科技有限公司,江苏盐城224000)
摘要:绿氢以可再生电力电解水制氢为基础,具有全链条零碳排放的优势,是氢能发展的核心方向。盐城具有优越的可再生能源资源禀赋和显著的区位优势,是长三角区域发展绿氢产业、打造“风光火气氢”一体化清洁能源体系的重要示范区之一。本文充分结合盐城推进新型工业化和建设绿色低碳发展示范区的目标,在研判国内外氢能产业发展现状的基础上,对盐城发展绿氢产业的基础与优势、主要建设内容进行分析,针对绿氢产业发展在政策指导、技术创新、金融支持、应用场景等方面面临的问题与挑战,系统性地提出了解决方案。
在推进新质生产力与新型工业化良性互动的时代背景下,绿氢产业是盐城市加快建设绿色低碳发展示范区和四个“绿色之城”的重要抓手。以“氢电耦合”和“氢碳耦合”技术路线为着力点,凝练出推进盐城绿氢产业高质量发展的现实路径,以较完善的绿氢产业生态推动形成绿色能源生产与就地消纳的良性循环,提升盐城在绿色能源领域的竞争力。
一、国内外氢能产业发展现状
氢能以绿色低碳为重要特征,作为重要的能源载体能够完成跨时间调节、跨区域配置和跨品种耦合的任务,因而成为加快能源转型升级、培育经济高质量增长点的重要战略选择。当前,在全球能源结构清洁化、低碳化转型的背景下,全球范围内正兴起“氢能经济”和“氢能社会”的发展热潮。国际上,主要发达国家和地区不断落实氢能产业重点实施计划,加大产业支持力度,着力推动绿色氢能大规模开发利用。国内,《2024年国务院政府工作报告》在积极培育新兴产业和未来产业部分提到“加快前沿新型氢能、新材料、创新药等产业发展”,这是中央首次在全国年度经济发展规划方面指出要加快氢能产业的发展。氢能将大力推进现代化产业体系建设,在发展新质生产力征程中扮演重要角色。
二、绿氢是氢能发展的核心方向
绿氢以可再生电力电解水制氢为基础,具有全链条零碳排放的优势,是实现能源去碳化的核心,更是发展氢能的初衷。在实现“碳达峰、碳中和”(以下简称“双碳”)战略目标的时代背景下,我国能源生产消费方式正向着清洁、低碳、高效和可持续的方向发展,氢能供应体系将逐步以绿氢为基础进行重塑,绿氢将成为我国新能源供给体系的重要组成部分。党的二十大报告将国家安全置于显要位置,明确提出“确保粮食、能源资源、重要产业链供应链安全”。绿氢产业作为一种战略性新兴产业,对重塑国家能源体系、保障国家能源安全、促进产业结构优化升级和高质量发展以及构建新发展格局都具有重要作用[1]。当前,全球各国以及国内各省市都在加快绿氢产业布局,以抢占未来清洁能源市场和技术高地。
三、盐城发展绿氢产业的基础与优势
习近平总书记在参加十四届全国人大二次会议江苏代表团审议时强调,要牢牢把握高质量发展这个首要任务,因地制宜发展新质生产力。盐城地处东部沿海地区,具有优越的可再生能源资源禀赋和显著的区位优势,是江苏省内第一批启动氢能产业链布局的城市之一,也是长三角区域发展绿氢产业、打造“风光火气氢”一体化清洁能源体系的重要示范区之一。一方面,盐城有着“风光名城、绿能之都”的美称,在新能源领域有着深厚的产业基础,如风电产业园、光电产业园等已形成规模,并建立了全球最大的清洁发电体系之一,丰富的绿电资源不仅为电解水制氢提供了坚实物质保障,也为绿氢全产业链的构建与发展奠定了重要基础。另一方面,盐城便利的交通条件和成熟的物流网络,能够支持绿氢产品的大规模运输和国际贸易以及下游应用市场的拓展,也能够吸引新能源产业链上下游企业投资布局,推动产业链延伸和产业结构调整。此外,盐城具有大规模消纳绿氢的产业基础和多元化应用场景,依托大丰港、滨海港化工园区,打造绿色氢基能源及新材料产业化基地,同步在盐城各县市区因地制宜、有序分批开展多类场景、不同规模的试点工程,充分发挥绿氢在交通、能源、工业、建筑、农业等领域绿色转型升级中的重要作用[2]。
盐城市委书记周斌在全市新型工业化推进大会上提出“积极培育第三代半导体、氢能、新型储能、未来网络、人工智能等未来产业,抢占未来竞争制高点,形成新产业领先优势”。在推进新质生产力与新型工业化良性互动的时代背景下,以绿氢产业为重要抓手,积极打造沿海绿氢产业示范集群俨然成为盐城市委、市政府抢抓盐城作为全国首批碳达峰试点城市的机遇、积极贯彻落实省委、省政府关于支持盐城加快建设绿色低碳发展示范区的战略部署,全面推进四个“绿色之城”建设的重要切入点和突破点,也是盐城市委、市政府响应江苏省“降污减排”和“创新发展氢能产业”号召,践行“向海图强、绿色发展”的重要尝试。
四、盐城发展绿氢产业的主要建设内容
以可再生能源制氢为重点,发挥绿氢在能源、工业、建筑、农业等领域的大规模减碳作用,高质量建设四个“绿色之城”,促进经济社会绿色、低碳、可持续发展。
(一)发展绿氢产业,助推建设绿色能源之城
在“双碳”目标引领下,绿氢与可再生能源形成了紧密的伴生关系。依据“电—氢—电”核心思路(即“氢电耦合”),开展高效、安全、低成本风/光电电解(海)水制氢、甲醇/氨重整制氢、燃料电池、甲醇内燃机、氢/氨燃气轮机、掺氨混烧、氨氢融合零碳燃烧等核心技术攻关和应用基础研究,探索绿氢生产与波动性可再生能源发电协同运行的商业化运营模式;推行以绿氢为核心的综合能源利用示范项目,挖掘绿氢在可再生能源消纳、新型储能、电网调峰、微电网建设、热电联供等应用场景的示范应用,促进绿氢在热、电、燃料之间的互联互通;以超大功率海上风电机组、海上漂浮式光伏系统、全直流电力系统、电解(海)水制氢等示范项目为重要支撑,打造千万千瓦级“风光氢储”一体化海上综合能源岛先行先试区[3]。
(二)发展绿氢产业,助推建设绿色制造之城
探索绿氢与工业领域深度融合,开拓“绿氢”作为高品质热源、清洁化工原料(还原剂)在化工、冶金等制造行业的多元化替代应用,培育以绿氢为核心的新产业体系。基于绿电制绿氢并耦合二氧化碳进行资源化利用的去碳技术,开展绿色甲醇、可持续航煤油等高氢载量绿色液态能源产品的规模化生产(即“氢碳耦合”),建立长三角地区便捷的绿色液态燃料供给体系;推动绿氢与石油化工、煤化工一体化发展,开展绿氢炼化、绿氢耦合煤制烯烃等项目,实现对传统工业的低碳能源替代;充分利用黄海新区滨海港区LNG冷能,分期建设绿氢合成绿氨、液氨储罐等项目,打造绿氨大规模生产和储存基地;开发氢冶金、氢选矿工艺,加速绿氢替代焦炭,提高低品位矿石利用率,推动低碳钢铁生产,培育新炼钢体系;开拓绿氢在第三代半导体碳化硅以及第四代半导体金刚石工业生产体系中的应用;完善绿氢装备制造产业链,全力打造低(零)碳产业园。
(三)发展绿氢产业,助推建设绿色宜居之城
利用燃料电池等技术发挥绿氢在建筑领域供电和供热协同作用,助力实现低碳、高效、可靠的建筑能源供应体系,打造绿色科技地产。利用现有建筑和能源网络基础设施,因地制宜规划布局基于燃料电池热电联供的新型家用电力系统,保障电力和热力供应;推动高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)在分布式电—热—冷联产领域的应用技术研究,提高能源综合利用率;打造社区、医院、商业综合体热电联供示范项目,推动建设零碳分布式智慧能源中心;开展天然气掺氢应用试点,稳步提高掺氢比例,推动天然气掺氢管网、纯氢管网建设和“氢进万家”试点工程实施与推广[4]。
(四)发展绿氢产业,助推建设绿色生态之城
开展减污降碳和现代农业绿色低碳示范工程,发展新型、环境友好型、低碳农业模式,加速构建可持续农业体系。建设“氢农业”科技示范基地,推进富氢水灌溉和氢气调技术研究和应用工程,改善农业生产条件,提高农作物产量、品质以及减少环境污染;开展高产量、高热值生物基能源植物“育种收储”全产业链示范项目;推行生物质气化高值化利用技术,包括热、电、炭多联产工艺,耦合燃煤机组发电工艺,以及制备绿色甲醇和可持续航煤油等绿色合成燃料工艺,加快配套项目建设;发展氨法脱硫脱碳一体化技术,促进绿色可持续合成氨化肥生产,打造绿色合成氨生态圈。
五、盐城发展绿氢产业面临的问题与挑战
当前盐城绿氢产业战略布局刚刚起步,基础设施领域投资有待逐步开展,区域产业集聚效应尚未形成,发展绿氢产业还存在政策、技术、资金和应用方面的局限性,主要包括:
1.政策指导欠缺。盐城作为可再生电力调出地,可再生能源的开发与本土产业发展尚未形成同频共振,绿氢产业虽被列为盐城打造工业强市的重点任务之一,但盐城对于绿氢产业的战略定位、发展目标、路径选择以及区域布局等方面的顶层规划设计还有待细化和完善[5]。
2.技术创新不足。绿氢产业发展目前处于初级阶段,绿氢“制、储、输、用”各环节所属核心技术相对滞后(如电解水制氢技术效率低、可再生能源耦合技术不成熟、氢储存与运输技术难度大、终端应用技术研发不足等),关键零部件制造自主化程度不高,配套基础设施建设较为欠缺,绿氢大规模集成应用技术研究有待进一步发展,绿氢产业经济性、可持续性有待进一步提高。
3.金融支持匮乏。作为战略性新兴产业,绿氢产业发展面临投资成本高、投资风险大、融资门槛高、融资渠道窄、融资缺口大以及投融资信息共享难等制约因素,需要大量资金支持,以推动关键核心技术开发与更新,加速绿氢装备制造项目培育孵化,拉动形成规模化、集群化效应,但是盐城本地资本还不能支撑千亿级绿氢产业发展和绿色低碳发展示范区建设深度需求。
4.应用场景单一。受政策、技术、成本等因素影响,目前氢能应用场景多集中在交通领域,其中,燃料电池汽车赛道竞争尤为激烈,经济效应明显不足,多依赖国家补贴,且在保有量确定的前提下,燃料电池汽车示范应用城市群占据主要优势,总体来看,绿氢多元化、多领域应用平衡点缺失,“百花齐放”的绿氢下游产业布局尚未形成[6]。
六、相关对策建议
综合国内外绿氢产业发展形势以及目前盐城绿氢产业发展面临的问题与挑战,充分立足于绿氢产业对全国首批碳达峰试点城市、四个“绿色之城”以及绿色低碳发展示范区建设的积极作用,从绿氢产业高质量、可持续发展角度出发,作出如下建议:
1.及时跟踪国内外绿氢产业发展相关政策,紧密围绕国家《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》,切实结合自身现实基础、区域优势以及绿色转型发展需求,发布《盐城市绿氢产业发展中长期规划》等顶层设计以及相关行业标准,统筹绿氢产业规划布局;不断完善绿氢产业(特别是重点细分产业)发展配套政策和制度保障体系,争取全面覆盖上游制氢技术和设备研发项目支持、中(下)游储运基础设施建设以及下游应用场景直接补贴等关键环节,持续营造良好的发展环境和营商环境。
2.发挥配套政策和专项基金的价值驱动和战略牵引作用,做好相关资源要素的整合利用,以江苏沿海可再生能源技术创新中心绿氢分中心为重要载体,协同构建绿氢技术创新研究重点实验室体系,提高自主研发能力和技术水平,培育一批具有自主知识产权的绿氢关键技术和装备;培养和引进高层次专业技术人才和团队,积极参与国内外创新技术合作项目,发挥科技创新引擎作用,增强创新资源配置能力,科学布局前瞻性、战略性、系统性基础设施,稳步推进绿氢多元化示范应用,建设具有盐城特色的绿氢现代化产业基地,吸引上下游企业入驻,形成完整的绿氢产业链。
3.从政策引导与规划、财政资金注入与社会资本吸引等多维度出发,全面系统地推动绿氢产业基金的建设和运作,充分整合金融资源、集中各方财力,逐步打造规模化、专业化的金融服务体系,增强绿色金融(绿色债券、绿色信贷等)对绿氢全产业链的支持,围绕绿氢重点领域科创企业和低(零)碳园区建设主动投资布局,精准对接绿氢产业发展的关键环节和瓶颈问题,对相关技术项目进行研发和中试支持,解决产业在发展初期面临的高投入、高风险问题,加速绿氢产业从技术研发到规模化、商业化应用的全链条发展进程,助力盐城绿色低碳转型和可持续高质量发展。
4.整合市域内风/光电、生物质等可再生能源资源,紧抓“氢电耦合”和“氢碳耦合”重要技术路线,在各县市区因地制宜、有序分批布局绿氢商业样板工程,打造绿氢装备制造综合产业基地、绿色低碳能源和新材料产业基地、绿色建材循环经济产业基地等以绿氢产业为“王牌”和“经济增长极”的特色化产业基地,推动形成优势互补、高效协同的绿氢产业高质量发展布局。
七、结语
总的来看,将绿氢作为推动产业绿色低碳转型和结构优化升级的“破题之钥”,开展绿氢产业链技术研究和装备制造,构建自主可控、安全可靠的绿氢生产与保供体系,布局全方位、多层次、宽领域的绿氢应用场景,不仅是盐城服务国家和省级战略目标的必然要求,也是盐城充分发挥自身资源优势,构建清洁能源产业链、提升整体经济效益和社会效益、推动经济社会可持续发展的关键举措,更是盐城树立绿色产业标杆、展示绿色发展理念和技术路径、进一步强化作为新能源示范城市的影响力和竞争力的重要途径。
参考文献:
[1]谢在库.氢能产业发展实践与前沿技术展望[J].新经济导刊,2023(Z2):46-50.
[2]舟丹.绿氢是能源转型的关键角色[J].中外能源,2023,28(09):11.
[3]胡彬枫,赵晶晶.全球绿氢产业现状及未来发展趋势[J].国际工程与劳务,2023(10):58-61.
[4]韩睿康.可再生能源制氢技术与应用[J].节能,2023,42(06):94-96.
[5]杨铮,温倩.我国工业领域绿氢发展应用现状与前景分析[J].中国煤炭,2024,50(01):108-114.
[6]杨小刚.风光氢氨醇一体化刷新能源业[J].中国石油和化工产业观察,2024(02):46-47. |