彭苏萍：氢能应用前景广阔
转自：中国能源报
9月10日，由山西省能源局、中国能源报、中国大唐集团联合主办的“2024新能源与电力市场创新发展大会暨第十四届全球新能源企业500强论坛”在山西太原召开。中国工程院院士、煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室主任彭苏萍围绕“中国氢能源与燃料电池产业发展战略研究”作主旨演讲。
以下为发言内容整理
过去30年，全球能源产业一直致力于提升清洁能源使用比例，减少对化石燃料的依赖。然而，鉴于煤炭资源丰富而油气资源相对匮乏，中国尚不能完全依赖可再生能源。数据显示，非水可再生能源在我国一次能源结构中占比仅为8%。因此，中国迫切需要探索化石能源低碳化利用途径。
实际上，化石能源低碳化利用是一个加氢减碳的过程。与传统的蒸汽机和内燃机通过燃烧产生能量的方式不同，氢燃料电池通过电化学反应直接发电，具有革命性意义。
氢能源发展仍存在两大关键挑战：成本和安全。当前氢气价格高昂，作为商品，有待提高市场竞争能力；氢能的安全问题一直没有得到根本性解决。自2016年后，美国、日本等国家已经着手规划氢能发展的下一个阶段——氢能2.0时代。
中国工程院提出“泛氢”概念，是将原先局限于纯氢的概念进一步扩大到氨、醇等氢的衍生物，使氢的原料来的更普遍、安全、便宜，推动中国氢能产业向更健康、更广阔的领域发展，这不仅解决了安全问题，也为氢能的多样化利用拓宽道路。
氢能制备技术包括电解水制氢、化石能源制氢、生物制氢等，可再生能源制氢是发展方向。目前，碱性电解槽技术最为成熟，但费水、能耗高仍使问题。固体氧化物电解池技术有望将能耗从平均4.8千瓦时降低到3.5千瓦时，值得关注。
为了实现氢能的全面发展，不应局限于绿氢，还应考虑包括蓝氢在内的多种形式。国内目前氢能干得好的地区不是绿氢资源最好的地方，而是工业发展较好的地方，因为氢能发展是一个区域、一个产业链问题。我国有些地方对氢能研究较早，并且技术力量也强，但因加氢成本较高，发展受到影响。而山东、山西有些地区利用利用工业副产氢，成本低，氢能重卡运行几乎和柴油车价格持平，搞得很热闹。实践经验证明，成本控制是推动氢能产业发展的关键因素，只有当氢的生产成本降至每公斤25元左右时，产业才能可持续发展。
氢能的发展关键在于其可作为融合剂，调节和整合不同应用领域。在可再生能源领域，随着可再生能源逐渐成为电力系统电源装机和发电主体，电网大规模跨季节储存电量需求越来越大，氢储能能量密度高，存储成本低，适用于大容量、长周期可再生能源消纳，氢电耦合将提高可再生能源利用率；在燃料电池发电领域，可将煤气化获得的人造煤气进行净化后直接进入固体氧化物燃料电池发电，在获得更高效发电同时，能有效地捕集产生的二氧化碳，大大降低了二氧化碳捕集成本，将是煤炭发电的根本性变革技术；在煤化工、石油化工场景，氢是合成氨、合成甲醇，石油化工行业的重要原料，固体氧化物电解池电解二氧化碳、绿氢化工也是实现化工行业深度脱碳的重要途径；在重卡领域，重卡使用场景对动力续航能力要求较高，氢燃料电池重卡是替代柴油重卡的更佳路径，在矿山、港口等固定运输专线具有很好的应用前景；在船舶领域，船舶行业每年碳排放量约为11.2亿吨以上，约占世界二氧化碳排放总量的4.5%，氢（泛）能船舶是燃料电池示范推广的下一个“风口”；在冶金领域，随着国内钢铁冶金行业碳排放约束强度逐步增加，相关企业已开始布局氢冶金，是源头解决冶金碳排放的最佳方案。
整体来看，氢能应用场景广泛，展示出巨大的发展潜力和广阔的市场前景。
文丨本报记者卢奇秀/整理