氢能在中国能源系统和经济部门中的角色
氢能被视为实现能源低碳转型的重要途径,尤其在工业和重型货运等能源密集型和高碳排放行业脱碳过程中发挥关键作用。中国作为最大碳排放国和氢气生产国,致力于扩大氢气在未来能源系统中的应用,利用丰富的可再生能源资源和清洁能源市场推动新能源产业发展。
中国政府氢能发展战略和举措
中国氢能发展的最根本动力是能源系统脱碳和减缓气候变化。2020年更新气候目标,2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。2022年初发布的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》提出,2025年实现绿色氢气年产量10-20万吨,氢燃料电池汽车保有量达到5万辆,形成较为完整的氢能产业链。近期内,工业副产品和可再生能源生产的氢气将成为终端应用主要供应,长远来看,可再生能源生产的氢气将占据主导地位,应用领域扩展至交通、储能、发电以及钢铁和化工行业。
氢能生产
中国目前年产量超过3000万吨氢气,其中约70%来自煤炭、天然气和石油,30%来自工业副产物,电解水制氢产量不足1%。未来氢气供应将更多转向可再生能源,直接从灰氢跨至绿氢,绕过蓝氢路径。电解水制氢前景广阔,年发电量总潜力为95.84万亿千瓦时,利用15%可生产1亿吨氢气。
氢气的储存、输送和分配
中国氢气供应链以化石燃料为基础,煤制氢年产量可观,但天然气制氢因成本效益问题应用有限。短途运输主要使用20 MPa压力的管式拖车,长距离运输采用液体罐车和氢气管道,但50 MPa压力的公路运输和低温液氢罐车应用有限。氢气管道长度远少于欧美,部分地区尝试将氢气掺混到天然气中通过现有管网输送。
氢能应用
交通运输行业是中国氢气新需求的最大驱动力,自2015年以来,燃料电池汽车(FCV)销量逐年快速增长,商用FCV占据主导地位,累计销量超过1万辆。氢气在交通领域的应用还不具备成本竞争力,氢气供应基础设施规划仍存在不确定性。
未来政策关注点
氢能发展政策仍面临挑战,包括长期发展路径优化、市场资源和政策协调等。关键技术方面,先进的氢燃料电池技术是推动氢经济发展的关键,目前中国关键材料仍依赖进口。成本竞争力方面,传统化石能源制氢成本较低,而可再生能源电解水制氢成本较高,但随着技术进步,成本有望大幅下降。
氢气泄露
氢气在使用时不会排放二氧化碳,但其泄漏会消耗羟基自由基,延长甲烷在大气中的停留时间,全球变暖潜势(GWP)为11±5。因此,需控制氢气在生产、储存、分配和使用过程中的泄漏。