氫能產(chǎn)業(yè)在技術(shù)經(jīng)濟性和產(chǎn)業(yè)鏈安全方面面臨諸多挑戰(zhàn)

○ 文／羅佐縣

氫能產(chǎn)業(yè)在技術(shù)經(jīng)濟性和產(chǎn)業(yè)鏈安全方面面臨諸多挑戰(zhàn)，發(fā)展要做到穩(wěn)字當先。

6月10日，挪威。加氫站在加氫過程中發(fā)生爆炸。這是今年6月發(fā)生的第三起加氫站事故，之前分別發(fā)生在韓國和美國。

當前正是全球氫能產(chǎn)業(yè)投資“熱潮”期，事故發(fā)生勢必引發(fā)業(yè)內(nèi)人士的思考。就現(xiàn)階段而言，氫氣的能源角色發(fā)揮還很一般。未來若要大規(guī)模應(yīng)用，不僅要跨越經(jīng)濟性挑戰(zhàn)，而且整個產(chǎn)業(yè)鏈要樹立安全為王的紅線。

制氫發(fā)展方向是藍綠結(jié)合

普遍的制氫有兩種方式。一種是煤氣化制氫或天然氣制氫。這樣的工藝來源是灰氫（是指氫氣煤炭、天然氣作為原料），因為生產(chǎn)過程中沒有CCS/CCUS裝置，因此在伴隨氫氣產(chǎn)出的同時有大量的二氧化碳排放。數(shù)據(jù)顯示，煤氣化制氫生產(chǎn)1公斤氫氣需要排放19公斤二氧化碳，天然氣制取氫氣每公斤需要排放9公斤二氧化碳。在溫室氣體減排成為全球目標的大背景下，傳統(tǒng)的灰氫生產(chǎn)工藝已經(jīng)沒有空間，須上馬CCS以及CCUS裝置幫助灰氫變藍氫。

另一種方式是電解水制氫，其中的電力要求來自可再生能源。若電力來自煤電，按照生產(chǎn)每噸氫氣耗電5萬~6萬度、每kw/h電生產(chǎn)能耗300克標煤計算，煤電生產(chǎn)每千克氫氣的二氧化碳排放水平在40千克，是煤制氫二氧化碳排放水平的2倍以上。因此，若要確保電解水制氫的環(huán)境質(zhì)量，須用可再生能源電力，以從源頭控制碳排放。這種方式生產(chǎn)的氫氣稱之為綠氫。

巴黎協(xié)定生效之后，各國紛紛出臺二氧化碳減排路線圖與目標，控制二氧化碳排放已經(jīng)成為全球性趨勢。在此大背景下發(fā)展氫能，唯有走“藍綠結(jié)合”的道路，即讓灰氫變藍氫，生產(chǎn)更多的綠氫。

須跨越經(jīng)濟性挑戰(zhàn)

“藍綠結(jié)合”的制氫發(fā)展道路，更多的是從制氫技術(shù)角度思考氫能的發(fā)展問題。技術(shù)可行固然重要，但僅有技術(shù)還不夠，還需要有經(jīng)濟性的支撐。一項技術(shù)的實施若不能取得經(jīng)濟效果，說明技術(shù)還不夠先進，僅僅是可行。目前，灰氫變藍以及綠氫生產(chǎn)就面臨著這樣的挑戰(zhàn)。

灰氫變藍氫的核心技術(shù)突破就是CCS技術(shù)的應(yīng)用。該項技術(shù)的提出已有一定的歷史，項目實踐自上世紀90年代已經(jīng)開始，但時至今日依然未能取得大的突破，大范圍推廣面臨諸多挑戰(zhàn)。技術(shù)方面，捕集技術(shù)基本成熟，但封存技術(shù)一直飽受質(zhì)疑。社會公眾擔心人工地下封存存在泄漏以及安全風險。除技術(shù)方面因素之外，該技術(shù)的應(yīng)用和實踐耗資巨大，若無大尺度的碳稅及碳交易政策的支持，實施起來相當困難。目前，該技術(shù)在挪威、美國和非洲少數(shù)地區(qū)有應(yīng)用。未來的氫能制取若要依賴化石能源，能否配套CCS是一道坎，至少在目前還沒有看到明確的出路。

綠氫的制取同樣面臨經(jīng)濟性挑戰(zhàn)。在所有制氫的手段中，煤制氫成本最低，但不環(huán)保的劣勢明顯；電解水由于電價的原因制氫成本最高，特別是可再生能源電力目前的生產(chǎn)成本高于煤電，導(dǎo)致綠氫的生產(chǎn)成本更高。就全球范圍看，目前的氫氣主要用于化工原料，此外在玻璃生產(chǎn)和冶金等領(lǐng)域有少量應(yīng)用。2018年全球氫氣產(chǎn)量不足億噸，中國氫氣產(chǎn)量2000萬噸。在具體用氫的行業(yè)中，由于氫氣占行業(yè)產(chǎn)品總成本比例較低以及煤制氫、天然氣制氫等化石能源制氫占主導(dǎo)地位，相關(guān)行業(yè)尚具備消化氫氣成本的能力。若考慮未來的大規(guī)模能源化利用，成本問題就成為不可逾越的一道鴻溝，需要期待技術(shù)和發(fā)展模式的顛覆性變革。

樹立安全為王紅線

由于氫氣的生產(chǎn)和消費目前尚處于起步和小規(guī)模應(yīng)用階段，各項標準和規(guī)范還處于探索和建立階段，因此大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣的條件尚不具備。在此形勢下，若推進力度過大，容易出現(xiàn)不和諧的事件，對氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展產(chǎn)生負面影響，特別是安全方面的事件。此類事件一旦發(fā)生，容易給氫能貼上負面影響的“標簽”，需要高度重視。

今年6月份全球共爆發(fā)了三起與氫能相關(guān)的事故，分別發(fā)生在韓國、美國和挪威。發(fā)生在韓國的事故是一起氫燃料儲存罐爆炸，導(dǎo)致2人死亡，6人受傷；發(fā)生在美國加州的爆炸事故是在運氫過程中；發(fā)生在挪威的爆炸事故是在加氫站的加氫過程中。上述三起事故分別發(fā)生在儲氫、運氫和加氫環(huán)節(jié)，陸續(xù)發(fā)生在亞洲、歐洲和北美。一定程度上反映出全球氫產(chǎn)業(yè)鏈的運行還不夠成熟和安全。三起事件發(fā)生后，當?shù)囟夹紩和＜託湔镜倪\營，氫能車的車主面臨無氫可加的窘境。無氫可加還是小的影響，大的影響在于公眾對于氫氣使用安全性的擔憂。如前所述，氫氣目前的主要用途是化工原料，未來能源化應(yīng)用的重要領(lǐng)域是交通。作為交通燃料，若安全性得不到保障，自然是沒有前途的。也是無巧不成書，最近有關(guān)電動汽車自燃的報道也不少，一定程度上讓人們對電動汽車的安全性能產(chǎn)生懷疑。因此，在氫能產(chǎn)供儲銷還沒有發(fā)展到成熟階段之前，要高度重視每一環(huán)節(jié)的發(fā)展質(zhì)量，杜絕安全事故，樹立安全紅線。

注意發(fā)展節(jié)奏的穩(wěn)和準

從技術(shù)經(jīng)濟性方面看，目前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存在諸多不足。制氫環(huán)節(jié)灰氫變藍以及綠氫生產(chǎn)都面臨經(jīng)濟性的制約問題。制氫環(huán)節(jié)之外的儲氫技術(shù)主要有低溫液態(tài)、高壓氣態(tài)以及化學儲氫。低溫液態(tài)儲氫對儲氫材料和溫度有著極高的要求，目前僅用于火箭發(fā)射等特定領(lǐng)域；高壓氣態(tài)技術(shù)雖然成熟，但體積容量比較低是不小的缺陷，美國DOE的目標是75克/立方米，目前僅能達到25克/立方米的水平；物理和化學儲氫目前均處于探索階段。此外，從運輸方面看，長距離運輸會影響氫產(chǎn)業(yè)鏈的經(jīng)濟性。

鑒于氫能產(chǎn)業(yè)鏈的運行過程中存在諸多技術(shù)經(jīng)濟方面問題，同時吸取韓國、美國和挪威氫能爆炸的教訓(xùn)，我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)做到穩(wěn)字當先，制定好發(fā)展路線和規(guī)劃，分階段解決好重點問題。當前應(yīng)將氫能產(chǎn)供儲銷標準化作為重點工作，積極推動可再生能源電力本地化利用、儲氫技術(shù)攻關(guān)與示范應(yīng)用以及加氫站示范，在資源、經(jīng)濟能力兼?zhèn)涞牡貐^(qū)發(fā)展氫基地，優(yōu)先打造氫能示范工程，避免氫能項目遍地開花。從可持續(xù)發(fā)展角度看，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)在堅持經(jīng)濟性主線基礎(chǔ)上做到藍綠結(jié)合豎起紅線。