■ 文/齊 康

氫能作為一種來(lái)源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源和工業(yè)還原物料，對(duì)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)非常關(guān)鍵，也受到了越來(lái)越多的關(guān)注。

實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)是一項(xiàng)宏大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是一場(chǎng)廣泛而深刻的社會(huì)變革，涉及能源生產(chǎn)、工業(yè)用能、交通運(yùn)輸?shù)葒?guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，需要一系列綠色低碳技術(shù)的創(chuàng)新突破及其規(guī)模化推廣應(yīng)用。氫能作為一種來(lái)源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源和工業(yè)還原物料，對(duì)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)非常關(guān)鍵，也受到了越來(lái)越多的關(guān)注。2022年3月，國(guó)家《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021—2035年）》發(fā)布，明確了氫能的戰(zhàn)略定位，即氫能是未來(lái)國(guó)家能源體系的組成部分，是用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體。

氫能發(fā)展對(duì)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的戰(zhàn)略意義

●氫能是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要組成部分

推動(dòng)光伏、風(fēng)電等綠色電力占比上升和電源結(jié)構(gòu)的低碳化，逐步構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是碳達(dá)峰、碳中和的核心任務(wù)。近年來(lái)，我國(guó)光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等新能源發(fā)電占比快速提升，2020年光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電量占比達(dá)9.5%，2021年增至11.8%（已超過(guò)全球平均占比10.3%），但還明顯低于德國(guó)、英國(guó)、丹麥等先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家（分別為25.2%、28.8%、51.9%）。光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等新能源發(fā)電具有不穩(wěn)定性、間歇性的特點(diǎn)，目前我國(guó)占比仍比較低，尚可靠配置電化學(xué)電池來(lái)解決新能源發(fā)電短時(shí)儲(chǔ)能（若干小時(shí)）的需求，以幫助解決電網(wǎng)在輸配、波動(dòng)性調(diào)控、無(wú)功調(diào)節(jié)、調(diào)頻調(diào)峰等方面的問(wèn)題。但是，隨著新能源發(fā)電比重的進(jìn)一步上升，達(dá)到25%乃至30%以上，電力系統(tǒng)必須通過(guò)氫能等載體實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、長(zhǎng)周期儲(chǔ)能，從而促進(jìn)可再生能源的跨地域和跨季節(jié)優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)可再生能源規(guī)?；母咝Ю?。

就上海而言，目前光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電占比還比較低，本地光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)占比接近10%，所發(fā)電量占比約5%。但是，隨著“十四五”“十五五”碳達(dá)峰工作的推進(jìn)，光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)占比將達(dá)到40%左右，電量預(yù)計(jì)達(dá)到20%左右，這將對(duì)上海市電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，相關(guān)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能、跨季節(jié)儲(chǔ)存設(shè)施配置也需要提上議事日程。此外，今后上海新能源發(fā)電的主體將是海上風(fēng)電，特別是深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電。但是，由于相應(yīng)的電力接入距離較遠(yuǎn)，接入線路登陸所涉及的岸線、變電站倉(cāng)位等資源難以支撐，以及遠(yuǎn)距離海域輸電成本較高，海上風(fēng)電所發(fā)電力就地制氫再通過(guò)管道、船運(yùn)等輸氫方式進(jìn)入上海市能源電力系統(tǒng)將是上海市海上風(fēng)電發(fā)展的重要路徑之一。

“隨著新能源發(fā)電比重的進(jìn)一步上升，電力系統(tǒng)必須通過(guò)氫能等載體實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、長(zhǎng)周期儲(chǔ)能，從而促進(jìn)可再生能源的跨地域和跨季節(jié)優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)可再生能源規(guī)模化的高效利用。

●氫能是工業(yè)用能終端降低碳排放的重要載體

鋼鐵、化工等領(lǐng)域是全社會(huì)碳排放的重點(diǎn)領(lǐng)域，占我國(guó)全社會(huì)碳排放總量的30%左右。就上海而言，工業(yè)領(lǐng)域碳排放占碳排放總量的50%左右，其中鋼鐵、化工排放占其中的75%左右，因而鋼鐵、化工等行業(yè)的降碳對(duì)全市的碳達(dá)峰、碳中和非常關(guān)鍵。

鋼鐵領(lǐng)域的碳排放主要包括燒結(jié)、煉鐵、煉焦等工藝環(huán)節(jié)，其中煤炭作為燃料燃燒以及作為還原劑使用的過(guò)程排放是主要的排放源。石化、化工行業(yè)的碳排放也較為類似，包括蒸汽裂解環(huán)節(jié)大量的化石燃料燃燒的排放以及煤炭、石油等含碳原料使用的工業(yè)過(guò)程排放。此類排放由于工藝特性難以通過(guò)直接電氣化（綠色電力+電氣化）的方式來(lái)脫碳，而綠氫的應(yīng)用可作為重要的降碳路徑。因此，加強(qiáng)較為經(jīng)濟(jì)的綠氫的供應(yīng)，因地制宜引導(dǎo)多元應(yīng)用，將是上海乃至全國(guó)在工業(yè)領(lǐng)域的降碳，特別是鋼鐵、化工領(lǐng)域降碳的重要路徑。

●氫能是交通運(yùn)輸領(lǐng)域綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要方向

交通領(lǐng)域是節(jié)能減排的主要領(lǐng)域之一。由于制造業(yè)比重高，我國(guó)交通領(lǐng)域碳排放占比相對(duì)不高，占8%左右，但交通領(lǐng)域，特別是航空、海運(yùn)領(lǐng)域涉及面廣，是國(guó)際應(yīng)對(duì)氣候變化的熱點(diǎn)合作領(lǐng)域。國(guó)際海事組織提出了2050年相對(duì)2008年二氧化碳減排50%的戰(zhàn)略目標(biāo)，國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)提出了2050年全球航空運(yùn)輸業(yè)實(shí)現(xiàn)凈零碳排放的目標(biāo)。上海作為國(guó)際航運(yùn)中心，包括航空運(yùn)輸、深海航運(yùn)等領(lǐng)域排放在內(nèi)，交通領(lǐng)域排放將占碳排放總量的27%以上，是影響全市碳排放達(dá)峰的關(guān)鍵領(lǐng)域。

交通領(lǐng)域通過(guò)氫燃料替代來(lái)降碳可細(xì)分為道路運(yùn)輸領(lǐng)域、海運(yùn)領(lǐng)域、航空領(lǐng)域。

就道路運(yùn)輸領(lǐng)域而言，小汽車和輕型商用車降碳將主要由電氣化驅(qū)動(dòng)，氫能將在重型運(yùn)輸（環(huán)衛(wèi)車、工程渣土車、攪拌車、叉車等）和長(zhǎng)途商用車運(yùn)輸領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，特別是氫燃料補(bǔ)給站網(wǎng)絡(luò)逐步完善后。

就海運(yùn)領(lǐng)域而言，電氣化的潛力僅限于靠泊時(shí)的岸電以及近海航運(yùn)，因?yàn)殡姵氐哪芰棵芏入y以滿足深海航運(yùn)要求。壓縮或液體形式的純氫由于能量密度也較低，將不太可能在國(guó)際航運(yùn)中大規(guī)模使用，安全問(wèn)題和缺乏補(bǔ)給基礎(chǔ)設(shè)施也是額外的挑戰(zhàn)。但是，將氫生產(chǎn)成氨或合成甲醇等燃料，是較有可能的運(yùn)輸選擇。使用甲醇或氨可充分利用現(xiàn)有燃料補(bǔ)給基礎(chǔ)設(shè)施，船舶上的燃料儲(chǔ)罐成本也較低，特別是使用甲醇。由于甲醇需要通過(guò)氫、二氧化碳進(jìn)行合成，還可實(shí)現(xiàn)其他工業(yè)設(shè)施捕集的二氧化碳的再利用。

就航空領(lǐng)域而言，電池在長(zhǎng)途飛行中不具可行性，純氫作為零碳航空燃料是一個(gè)可能的路線選擇，但也存在能量密度低、氫罐安全等問(wèn)題，預(yù)計(jì)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)還難以大規(guī)模使用。與海運(yùn)領(lǐng)域類似，使用基于綠氫生產(chǎn)的高能量密度的合成燃料更為可行。

綜上而言，氫能的發(fā)展對(duì)上海乃至我國(guó)的交通、工業(yè)、能源等主要領(lǐng)域的降碳都非常重要，特別是在后續(xù)碳中和階段，將是重要路徑之一。

上海市氫能發(fā)展建議

上海作為我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先行者，有必要強(qiáng)化科技資源聚焦，加強(qiáng)政策創(chuàng)新突破，進(jìn)一步打造基于自主創(chuàng)新的現(xiàn)代氫能產(chǎn)業(yè)，力爭(zhēng)形成發(fā)展先機(jī)，從而為碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供支撐，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新動(dòng)能。相關(guān)的關(guān)鍵舉措建議如下：

●加快突破關(guān)鍵部件和核心技術(shù)

目前，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)鏈中相關(guān)關(guān)鍵部件技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，這是上海乃至全國(guó)氫能發(fā)展的最大瓶頸。例如：國(guó)內(nèi)質(zhì)子交換膜相關(guān)企業(yè)基本處于研發(fā)應(yīng)用前期或試生產(chǎn)階段，較國(guó)際產(chǎn)品有兩代左右的差距；國(guó)內(nèi)氣體擴(kuò)散層（碳紙）企業(yè)基本處于預(yù)研制樣階段，還缺少商業(yè)化產(chǎn)品；催化劑方面，國(guó)內(nèi)企業(yè)在低載量高活性催化、化學(xué)穩(wěn)定性耐久性、生產(chǎn)批次穩(wěn)定性等性能上需要提升和突破。這有必要依托上海科技資源及燃料電池等產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，突破攻克燃料電池電堆、制氫環(huán)節(jié)催化劑、質(zhì)子交換膜、碳紙、固體氧化物電解池（SOEC）等核心部件，以及儲(chǔ)運(yùn)Ⅳ型瓶、低溫液氫、管道摻氫等核心環(huán)節(jié)制備技術(shù)，形成全鏈條自主可控，提升系統(tǒng)的可靠性和耐久性，持續(xù)降低制儲(chǔ)用氫全環(huán)節(jié)的系統(tǒng)成本。

同時(shí)，在氫能相關(guān)前瞻性和顛覆性技術(shù)方面，有必要發(fā)揮上海高校及在滬中國(guó)科學(xué)院科研機(jī)構(gòu)在基礎(chǔ)研究方面的優(yōu)勢(shì)，圍繞新型氨氫轉(zhuǎn)換、固態(tài)儲(chǔ)氫等開(kāi)展研究布局，加強(qiáng)氫、二氧化碳等生產(chǎn)合成燃料、可再生燃料的前沿技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心材料和關(guān)鍵零部件，提升創(chuàng)新策源能力，為未來(lái)氫能產(chǎn)業(yè)新風(fēng)口奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

●加強(qiáng)政策創(chuàng)新

目前，加氫站體系的建設(shè)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一，對(duì)加氫站建設(shè)的政策支持非常必要。需要優(yōu)化加氫站、油氫合建站等建設(shè)管理體系，建立氫能制備、檢測(cè)服務(wù)、加氫基礎(chǔ)設(shè)施等建設(shè)項(xiàng)目審批“綠色通道”，在有條件的非化工區(qū)用地開(kāi)展可再生能源制氫和加氫一體化站建設(shè)試點(diǎn)。建議將獨(dú)立建設(shè)加氫站用地納入公用設(shè)施用地范圍，在符合相關(guān)規(guī)范、安全條件的前提下，優(yōu)化用地預(yù)審與規(guī)劃選址等前期手續(xù)。

●打造示范應(yīng)用場(chǎng)景

氫能在工業(yè)、能源、交通等領(lǐng)域有較好的降碳應(yīng)用潛力，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，有必要由政府或相關(guān)龍頭企業(yè)打造或提供示范應(yīng)用場(chǎng)景，也有必要結(jié)合上海市氫能產(chǎn)業(yè)城市群、長(zhǎng)三角氫輸運(yùn)高速示范線路、長(zhǎng)江氫走廊等，打造氫能在機(jī)場(chǎng)、港口、鋼鐵、電廠、物流等領(lǐng)域的示范應(yīng)用場(chǎng)景，為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新提供探索經(jīng)驗(yàn)。

●完善產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)體系

標(biāo)準(zhǔn)體系完善是政策創(chuàng)新、場(chǎng)景示范的重要依托。上海市有關(guān)龍頭企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)有必要聯(lián)合組建相關(guān)氫能標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)，重點(diǎn)加強(qiáng)儲(chǔ)運(yùn)氫裝置、輸氫管道、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)，以及交通和儲(chǔ)能等氫能應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研究。結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)研究，建設(shè)儲(chǔ)運(yùn)、制氫、燃料電池電堆系統(tǒng)及其關(guān)鍵零部件成套測(cè)試認(rèn)證平臺(tái)，形成檢測(cè)認(rèn)證服務(wù)和測(cè)試裝備供應(yīng)體系，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐。