氫能：慢慢從“配角”走向“主角”

　　氫能，作為新能源之一，因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)從開發(fā)到利用全過程的零排放、零污染而備受關(guān)注，有觀點(diǎn)認(rèn)為，氫能將成為人類發(fā)展的終極能源，存在巨大的發(fā)展?jié)摿Α５豢煞裾J(rèn)，目前，氫能的規(guī)模化應(yīng)用才剛剛起步。

　　為保證整個(gè)氫能經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，在氫氣制取、運(yùn)輸、存儲、利用等各個(gè)環(huán)節(jié)都需要進(jìn)一步發(fā)力。其中，氫氣制取是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的開端，不可不重視。

　　目前只能當(dāng)配角

　　目前，在我國，氫氣的主要用途是做化工原料氣，比如生產(chǎn)合成氨、甲醇以及各類原油煉制過程中都需要消耗氫氣；此外還可作為保護(hù)氣、還原氣，用于鋼鐵、有色金屬、浮法玻璃等工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)。2015年，我國氫氣總用量約為1800萬噸，其中大約55%用于合成氨，27%用于制甲醇，10%用于石油煉制，6%用于煤制油，其他用途的氫氣用量很小。

　　因?yàn)閲鴥?nèi)尚未形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈與行業(yè)分工，當(dāng)前氫氣的大規(guī)模用戶大多都是直接配建氫氣供應(yīng)工廠，氫氣的產(chǎn)能與下游生產(chǎn)配套，形成了氫氣的閉環(huán)使用。制氫方法也多種多樣，在2015年全國消耗的1800萬噸氫氣中，煤基制氫（包括煤氣化、焦化、煤化工副產(chǎn)氫等）產(chǎn)量約為1200萬噸，天然氣及石油基制氫約360萬噸，水電解制氫約為8萬噸，氯堿廠副產(chǎn)氫約95萬噸。

　　目前，氫氣制取只是其他產(chǎn)業(yè)的配角，并沒有能夠獨(dú)立“登場亮相”。而且氫氣制取方式以化石能源制氫為主，更加清潔的富余風(fēng)電、水電制氫、富余太陽能制氫，甚至核能制氫、生物質(zhì)制氫等方式所占比例很少，但潛力卻很大。例如，2015年僅四川和云南棄水電量就高達(dá)462億千瓦時(shí)，全國棄風(fēng)、棄光電量分別為339億和46.5億千萬時(shí)，如果將這些電量全部用于制氫，可以生產(chǎn)150萬噸以上的氫氣，而目前這些富余的電力白白棄掉，浪費(fèi)不可謂不大。

　　即便是化石能源制氫，真正的實(shí)力也還沒有充分展現(xiàn)。我國的能源資源分布特點(diǎn)是貧油少氣富煤，汽車的快速普及導(dǎo)致我國對外部石油的依賴程度不斷增加，如果能夠充分開發(fā)煤制氫潛力，對擺脫這種能源被動局面具有重要意義。以每輛燃料電池轎車年耗氫150千克， 全國燃料電池車保有量2億輛計(jì)算，我國的煤炭資源可以供這些車輛用氫超過1000年。因而，從能源安全角度看，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)是我國擺脫“石油依賴”的重要途徑。

　　規(guī)模化才有未來

　　隨著燃料電池汽車、氫燃料電池發(fā)電等概念的普及與推廣，氫能產(chǎn)業(yè)方興未艾。在氫能大規(guī)模應(yīng)用到來前，制氫企業(yè)應(yīng)該提前布局，做好迎接這一廣闊市場的準(zhǔn)備。

　　除了在可再生能源制氫、副產(chǎn)氣制氫方面進(jìn)一步探索和應(yīng)用以滿足短中期氫能車輛及發(fā)電設(shè)備發(fā)展的需要外，長期來看，在我國，應(yīng)尤其關(guān)注潛力巨大的煤基制氫。當(dāng)前，我國煤氣化制氫發(fā)展很快，新型技術(shù)正在不斷涌現(xiàn)。煤制氫是一個(gè)高耗水、高碳排放項(xiàng)目，生產(chǎn)1噸氫大約需要消耗23噸水，排放15～16噸二氧化碳。要想讓煤制氫成為真正的潔凈能源,發(fā)展方向主要是高效、低碳，著眼于二氧化碳捕集、利用和封存（CCS）或者通過以煤為原料的氫氣和其他化工品的聯(lián)產(chǎn)方式降低二氧化碳排放，同時(shí)采用廢水處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)零廢水排放，當(dāng)前我國的神華集團(tuán)已具有了相關(guān)技術(shù)的儲備和示范。從成本角度考慮，煤制氫是目前國內(nèi)大規(guī)模制氫最經(jīng)濟(jì)的方式。即使按照現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝和技術(shù)水平（包括廢水處理和二氧化碳封存），煤制氫達(dá)到近零排放（無污水、無二氧化碳、無廢氣排放）時(shí)的氫氣生產(chǎn)成本大致為12370～14390元/噸，與享受政府補(bǔ)貼之后的風(fēng)電制氫的價(jià)格相當(dāng)，遠(yuǎn)低于無政府補(bǔ)貼時(shí)風(fēng)電制氫的成本。在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和推動最快的日本，也計(jì)劃在中長期采用低階煤制氫與二氧化碳封存相結(jié)合的方法獲得大量、低成本、低碳排放的氫氣。

　　由于規(guī)模經(jīng)濟(jì)和廢水處理、二氧化碳封存技術(shù)的限制，煤制氫不宜小型化，以大型煤氣化制氫為基礎(chǔ)的氫氣制取，配以安全、高效的氫氣儲運(yùn)系統(tǒng)，是未來的發(fā)展趨勢。

　　論及氫能基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用端，一方面，制氫企業(yè)需要等待市場的不斷成熟；另一方面，制氫企業(yè)也有必要為打造、培育市場做出努力。目前，國際上大的氣體公司如美國Air Products公司、法國Air Liquide公司、德國Linde公司、日本巖谷公司等，都對氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)非常重視。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2016年9月，世界上包括已經(jīng)運(yùn)行的、正在建設(shè)的和已經(jīng)停用的加氫站在內(nèi)，數(shù)量為712座，其中Air Products 公司建造了超過200座，Air Liquide公司和Linde公司分別建造了100座左右，三大公司建設(shè)的加氫站占全球加氫站總量的60%左右，是當(dāng)前氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主力軍。

　　我國在氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面進(jìn)度滯后，能源企業(yè)和制氫企業(yè)才剛剛邁向這一領(lǐng)域。當(dāng)前，神華集團(tuán)已經(jīng)建成的80臺煤氣化爐，若用來為燃料電池車輛供應(yīng)氫氣，則可以為4000萬輛車提供動力。根據(jù)神華集團(tuán)2016年的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，為了推進(jìn)其氫能發(fā)展戰(zhàn)略落地，神華正在著意探索建立氫氣從制取到應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈，開發(fā)低成本制氫、氫氣儲存與運(yùn)輸方面的關(guān)鍵技術(shù)。我國要想在氫能經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域保持競爭力，亟待神華等相關(guān)企業(yè)的更多作為。（文·何廣利 作者系北京低碳清潔能源研究所高級工程師）