積極推動(dòng)氫能與可再生能源融合發(fā)展，支撐實(shí)現“雙碳”目標

——《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng )新規劃》氫能領(lǐng)域解讀

近日，國家能源局、科技部聯(lián)合印發(fā)了《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng )新規劃》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規劃》），《規劃》圍繞氫能制備、儲輸、應用及氫氣安全和品質(zhì)等方面進(jìn)行了重點(diǎn)任務(wù)布局并明確了時(shí)間表和路線(xiàn)圖，是“十四五”時(shí)期能源領(lǐng)域氫能技術(shù)創(chuàng )新發(fā)展的行動(dòng)綱領(lǐng)。

積極推動(dòng)氫能與可再生能源融合發(fā)展

氫并不是一種新生事物，早在氫能發(fā)展尚未引起能源行業(yè)高度關(guān)注之前，氫已經(jīng)作為一種必不可少的元素應用于化工合成、航天燃料等。近年來(lái)，能源發(fā)展形勢發(fā)生深刻變化，氫能在各行業(yè)的應用逐漸引起高度重視。一是隨著(zhù)全球能源綠色低碳轉型進(jìn)程的加速、可再生能源擴張式地規?；l(fā)展，由可再生能源制得的綠氫受到廣泛關(guān)注，其作為清潔低碳能源載體的功能日益凸顯并不斷被深入挖掘。二是我國已經(jīng)提出了2030年實(shí)現碳達峰、2060年實(shí)現碳中和的目標，能源領(lǐng)域是我國踐行“雙碳”目標的主戰場(chǎng)，優(yōu)化能源結構是協(xié)調供應安全、經(jīng)濟可靠、環(huán)境友好的能源“不可能三角”的重要途徑之一，那么從這個(gè)角度說(shuō)，推動(dòng)氫能與可再生能源融合發(fā)展就具有明確的戰略意義。

現階段我國可再生能源最為主要的利用形式為發(fā)電，而可再生能源發(fā)電量占比遠低于可再生能源裝機量占比，那么推動(dòng)可再生能源電力與其他能源載體之間的高效靈活轉轉換是提高可再生能源的利用規模，推進(jìn)我國能源結構優(yōu)化調整進(jìn)程的重要途徑。

綠氫正是連接可再生能源與電力、工業(yè)、建筑和交通等領(lǐng)域的重要紐帶，提供了在這些領(lǐng)域替代煤炭、石油和天然氣等傳統化石能源的可行途徑。因此，無(wú)論從提高可再生能源消費量還是從降低化石能源消費量來(lái)看，綠氫在推進(jìn)“雙碳”目標過(guò)程中都有不可替代的重要地位和作用?！兑巹潯穼淠芗夹g(shù)創(chuàng )新重點(diǎn)任務(wù)劃分到先進(jìn)可再生能源利用技術(shù)章節中，充分說(shuō)明在“十四五”期間，氫能與可再生能源融合是氫能技術(shù)創(chuàng )新的重要原則和關(guān)鍵前提。

梯次有序引導多元化氫能技術(shù)創(chuàng )新

我國氫能產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，在制、儲、運、用等各產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節上的技術(shù)發(fā)展仍存在幾個(gè)亟待解決的問(wèn)題。一是立足科技自立自強是保障氫能產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈良性循環(huán)發(fā)展的重要基礎，我國在氫能關(guān)鍵基礎材料、技術(shù)裝備等方面仍然存在對外依存度較大的問(wèn)題，一旦國際供應短缺，產(chǎn)業(yè)鏈穩定和大規模應用將受到嚴重影響；二是滿(mǎn)足構建氫電融合能源體系需求的原創(chuàng )技術(shù)緊缺，部分已經(jīng)推廣應用多年的常規技術(shù)需進(jìn)一步和可再生能源資源特性匹配后進(jìn)行創(chuàng )新優(yōu)化；三是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑和商業(yè)模式有待進(jìn)一步探索，同質(zhì)化重復競爭和支持建設的情況凸顯，不利于釋放氫能在能源領(lǐng)域的應用空間及與各能源子領(lǐng)域之間的協(xié)調發(fā)展，更不利于提高氫能在終端用能中的消費比例。正是看到了氫能在能源領(lǐng)域應用仍然存在的問(wèn)題，《規劃》鼓勵多元化氫能技術(shù)創(chuàng )新，科學(xué)判斷各產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節氫能技術(shù)所處的技術(shù)環(huán)節及推進(jìn)“雙碳”目標對關(guān)鍵技術(shù)需求的緊迫性后，以集中攻關(guān)一批、示范試驗一批和應用推廣一批“三個(gè)一批”的形式梯次部署重點(diǎn)任務(wù)。

在氫氣制備方面，《規劃》抓住可再生能源電解水制氫為主攻方向，支持多元化新型制氫技術(shù)發(fā)展。目前來(lái)看，電解水制氫技術(shù)是現階段連接可再生能源和下游氫氣消納場(chǎng)景最具有規?；瘧脻摿Φ募夹g(shù)，《規劃》中一方面精準支持關(guān)鍵部件的國產(chǎn)化研發(fā)進(jìn)程，另一方面鼓勵示范常規電解水制氫技術(shù)與可再生能源電力匹配的集成優(yōu)化技術(shù)，此外，對尚未開(kāi)展商業(yè)化試驗的低碳新型制氫技術(shù)如太陽(yáng)能光解水制氫、熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫、低熱值含碳原料制氫、超臨界水熱化學(xué)還原制氫等予以集中攻關(guān)支持。

在氫氣儲運方面，《規劃》將儲氫定位為一種在長(cháng)時(shí)間尺度、規?；瘍δ艿氖侄?，鼓勵氣態(tài)、液態(tài)/有機液態(tài)、固態(tài)儲氫等多種氫儲能形式的差異化發(fā)展和互補應用。

在燃料電池方面，相比于交通領(lǐng)域，《規劃》更加聚焦氫在能源領(lǐng)域應用，鼓勵燃料電池在發(fā)電領(lǐng)域及分布式供能領(lǐng)域的示范應用。這里需要額外解釋的是，如果從“電-氫-電”模式角度實(shí)現綠電制氫再直接上網(wǎng)發(fā)電，那么綜合效率僅為35%~40%，遠遠低于電化學(xué)儲能（75%~90%）、抽水蓄能（70%~75%）、壓縮空氣儲能（60%~75%）。

現階段在可再生能源電力具備應用條件的場(chǎng)景下，氫燃料電池發(fā)電不具備明顯的優(yōu)勢。但是在某些特殊應用場(chǎng)景下，氫燃料電池是常規可再生能源發(fā)電的有力補充：

一是具有多種用能形式需求的分布式供能應用場(chǎng)景，氫燃料電池替代分布式燃機作為多源供能主體是具備可行性的；

二是氫燃料電池作為居民供暖的手段已經(jīng)在歐洲、日本等國家進(jìn)行示范及推廣，燃料電池亦可以作為我國清潔供暖的主要技術(shù)路線(xiàn)之一；

三是含氫儲能的氫燃料電池發(fā)電系統作為長(cháng)時(shí)儲能發(fā)電集成系統與常規火電機組、光伏或風(fēng)電機組配合，在峰谷電價(jià)等支持政策的條件下，應用于多能互補模式中進(jìn)行商業(yè)化應用。

創(chuàng )新引領(lǐng)牢筑氫能安全利用屏障

科學(xué)認識氫氣泄漏的危險性和風(fēng)險點(diǎn)，并有針對性地開(kāi)展氫安全技術(shù)研究是規?；茝V氫能應用的重要基礎。氫氣是自然界分子量最小的物質(zhì)，由于其理化特性，極易發(fā)生泄漏，再加之氫氣暴露在空氣中發(fā)生燃燒的體積分數范圍寬（4%-75%），容易發(fā)生爆燃，美國、韓國、挪威等地均發(fā)生過(guò)涉氫裝置爆炸并造成人員傷亡的先例，因此避免氫氣泄露及發(fā)生爆燃是保障氫能安全利用的重要環(huán)節。一是《規劃》提出對臨氫環(huán)境下臨氫材料和零部件氫泄漏檢測及危險性試驗開(kāi)展集中攻關(guān)研究，旨在針對涉氫技術(shù)裝備和零部件在發(fā)生氫氣擴散時(shí)的復雜性和多樣性，建立科學(xué)合理的預測模型并尋找擴散規律。二是《規劃》提出研制快速、靈敏、低成本氫傳感器和氫氣微泄漏監測材料，結合當前涉氫檢測裝置精度有待提高、且需提升氫安全監測國產(chǎn)化水平的主要問(wèn)題，鼓勵開(kāi)展氫安全監測技術(shù)研究和設備開(kāi)發(fā)。三是《規劃》提出研發(fā)氫氣燃燒事故防控與應急處置技術(shù)裝備，掌握不同工況條件下氫氣燃燒和爆炸形成條件、演變規律，量化不同事故工況傷害等級，為氫能安全設施應用提供重要基礎。

此外，《規劃》還放眼于2030年，對每項重點(diǎn)任務(wù)中長(cháng)期技術(shù)創(chuàng )新發(fā)展路徑進(jìn)行了預測，從而科學(xué)引導能源領(lǐng)域氫能技術(shù)發(fā)展節奏。