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星期四
2022年11月
文章来源：氢能产业调查
清控伟仕咨询
氢能作为一种可再生、清洁、高效的二次能源，在助力实现“双碳”目标上发挥着重要作用。
近日，霍尼韦尔在第五届中国国际进口博览会上发布《未来燃料——霍尼韦尔氢能工业与应用白皮书》。作为专注于氢能行业的重要研究成果，《白皮书》详述了在当前能源结构转型背景下，中国氢能产业的发展现状、趋势及目标，并围绕氢能产业链发展各项环节， 提出了“生产规模化”、“降低存储运输成本”以及“激励措施加速应用”的氢能未来三步走发展倡议，助力中国合作伙伴实现能源转型，推进氢能产业发展，开拓未来燃料应用新机遇。
全球主要经济体加码布局
氢气用途广泛且储量丰富，在世界各国实现其气候目标的过程中大有可为。
霍尼韦尔总裁兼首席运营官柯伟茂表示：“氢能可以在能源安全和经济增长方面发挥重要作用，尤其是正当世界各国在四处寻求减少对油气进口的依赖，近期区域冲突的爆发和欧洲国家的能源紧张更凸显出这一问题的严重性。”
当前，全球主要经济体均在氢能赛道布局。其中，日本在氢能领域的投入最为激进。2017年日本政府即制定了《氢基本战略》，确立到2030年普及氢能源的行动计划和具体数量目标。当前，日本正稳步推进氢能技术研发，尝试打造全球化氢能供应链，探索构筑氢能社会，力图在氢能源领域占得技术与市场先机。
我国同样将氢能纳入到能源战略计划之中。2022年3月，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，将氢能列入能源战略布局。
欧盟委员会此前公布的一项新计划中，其核心措施之一就是“可再生氢”。该提案谋求促进可再生能源的发展，并将2030年的绿氢产能目标提高到当前的4倍。
美国能源部则在2021年颁布了《两党基础设施法案》，其中包括提供80亿美元兴建氢能枢纽，以扩大零碳氢和低碳氢在工业、电力、住宅和运输领域的应用。在此基础上，美国能源部同时发布了相关计划促进对氢能经济的重大投资。如果能够以可持续的方式生产和运输氢气，低碳氢就可能转变为世界需要的日常替代能源。
与此同时，作为实现脱碳的重要解决方案，氢能在助力实现“双碳”目标上发挥着重要作用。当前，从大型零售商到科技巨头，再到运输业巨头，各公司都在承诺减少供应链中的碳排放量，因此，采用清洁氢能也具有良好的经济意义。
当前，氢能经济还刚刚萌芽。但随着世界继续寻找应对气候变化的创新解决方案，氢能正被证明是一种可行的能源和经济增长驱动力。据研究机构预测，到2050年，低碳氢将满足全球最终能源需求的7%，其总体需求将从目前的几乎为零增长到2.11亿吨。
北京亿华通科技有限公司董事长兼总经理张国强提到，当前，我国氢能产业正处于快速发展初期。未来，随着顶层设计和统筹谋划的进一步明确，技术研发和产业资本的持续投入，我国氢能产业将迎来快速发展的新机遇。
助力能源转型
据石油和化学工业规划院的统计，当前我国氢气产能为4000万吨，产量为3300万吨，为全球最大的产氢国。当前，我国氢气生产利用主要在以石化行业为主的工业领域，从用途来看，以“原料”利用为主，用于生产甲醇、合成氨等化工产品，“燃料”利用为辅，少量作为工业燃料使用。
根据中国氢能联盟预测，在2030年碳达峰愿景下，我国氢气的年产量预期达3715万吨，在终端能源消费中占比约为5%。在2060年碳中和愿景下，我国氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右，在终端能源消费中占比约为20%。其中，工业领域用氢占比仍然最大，占氢总需求量的60%。
《白皮书》中提到，从上游制氢来看，根据路线不同可分为化石能源制氢、工业副产氢电解水制氢以及其他新型制氢技术几种形式。在碳中和推动下，绿氢受到的关注度较高，但当前时期绿氢受制于成本仍处于发展早期。
张国强表示，当前时期，我国要结合资源禀赋特点和产业布局，因地制宜选择制氢技术路线，在焦化、氯碱、丙烷脱氢等行业集聚地区，优先利用工业副产在风光水电资源丰富地区开展可再生能源制氢示范。从下游中的能源应用来看，推进氢能在交通领域的示范作用外，以积极探索氢能在工业生产中作力高质热源的应用。
《白皮书》中提到，天然气制氢是目前最经济、也是最为广泛应用的制氢技术。煤制氢过程中会释放大量的二氧化碳。未集成CCUS技术的煤制氢的碳强度约为19 kg CO 2 /kg H 2 。未集成CCUS的天然气制氢的碳强度约为9.5 kgCO 2 /kg H 2 。
蓝氢的制取通过CCUS技术捕获化石能源制氢过程中排放的二氧化碳，从而在理论上减少碳排放水平，是氢气制取由灰氢向绿氢发展的过渡环节。集成CCUS技术的煤制氢的碳强度可低至3 kg CO 2 /kg H 2 ，集成CCUS技术的天然气制氢的碳强度则可低至1 kg CO 2 /kg H 2 。煤炭是我国的战略资源，作为原料使用的煤炭不直接计算碳排放。因此，伴随CCUS技术的逐步成熟以及成本的下降，煤制氢在中国将具有相对的优势和持续发展的潜力。
此外，绿氢技术是通过光伏、风电等可再生能源发电后产生电流去电解水，生产氢气。该技术在不排放CO 2 的同时产生大量的氢气和氧气。根据中国氢能联盟的预测，中短期来看，我国氢气来源仍以化石能源制氢为主，以工业副产氢作为补充，可再生能源制氢的占比将逐年升高。预计到2050年，约70%的氢气由可再生能源电解水制取，其余20%由化石能源制取，10%由生物制氢等其他技术供给。
可再生能源制氢的关键核心技术是高效的电解水制氢技术。记者了解到，在电解水制氢技术上，霍尼韦尔利用其膜制造和催化剂生产领域的优势，正在开发高效的质子膜、阴离子膜、 催化剂和膜电极等。霍尼韦尔新技术专注于质子交换膜电解（PEM）和碱性阴离子交换膜电解（AEM）的催化剂涂层膜（CCMs）。霍尼韦尔最新的CCMs已在实验室测试中显示，通过突破性的专有高离子通量膜和高活性催化剂，可实现更高的电解槽效率和更高的电流密度，预计这将使电解槽成本降低25%。
而在氢能应用领域，掺氢燃烧技术正被应用于发电等领域。但是，掺氢后的混合物会出现诸如热值下降、共振、加剧产生氮氧化物（NOx）等现象。因此，在掺氢的同时，如何规避这些问题成为一项重要课题。
霍尼韦尔方面提到，公司作为领先的低碳创新技术和解决方案供应商，拥有一系列成熟的技术及解决方案，致力于帮助煤化工、石油化工、钢铁等领域实现氢能应用，从而降本增效，进一步助力企业可持续发展。例如霍尼韦尔拥有先进的蓝氢技术，以及碳捕集利用和封存技术。
刘茂树表示，霍尼韦尔看好氢能产业广阔的发展前景，相信氢能产业的发展将有效助力中国能源结构转型，开拓中国氢能产业市场的巨大潜能，助力实现“双碳”目标。