氫能廿年|干勇：“雙碳背景”下氫能發(fā)展的幾點(diǎn)思考

　　會(huì)上，中國(guó)工程院院士干勇以“‘雙碳背景’下氫能發(fā)展的幾點(diǎn)思考”為題進(jìn)行在線主旨演講，以下為演講內(nèi)容實(shí)錄：

　　各位嘉賓，各位同仁，下邊我要和大家交流的題目是“雙碳目標(biāo)下氫能發(fā)展的幾點(diǎn)思考”。習(xí)總書(shū)記在75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)向國(guó)際社會(huì)作出碳達(dá)峰碳中和的鄭重承諾，我們以能源綠色低碳發(fā)展為關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，構(gòu)建清潔能源低碳安全體系，二氧化碳排放2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到25%左右，風(fēng)電太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億千瓦以上，力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和。

　　第一個(gè)化石燃料時(shí)代向綠色能源時(shí)代轉(zhuǎn)變。國(guó)家能源研究院有一個(gè)模型，對(duì)雙碳目標(biāo)下各類型的電源發(fā)展進(jìn)行預(yù)期，2030年在碳達(dá)峰情況下，我們總裝機(jī)容量現(xiàn)在2021年22億千瓦左右，2060年達(dá)到48億千瓦左右，占總裝機(jī)容量24.6%，發(fā)電9萬(wàn)億千瓦，占比整個(gè)發(fā)電量50.2%，這時(shí)候化石能源發(fā)電量?jī)H僅只有13%，裝機(jī)比只有9%。但是有一點(diǎn)說(shuō)明了，可再生能源、光電光伏和風(fēng)電裝機(jī)速度是非?？斓?，量也不小，我們看看儲(chǔ)能未來(lái)的發(fā)展，由于帶波動(dòng)性的光伏和風(fēng)電利用，所以突破儲(chǔ)能的技術(shù)成為未來(lái)一個(gè)必然要走的路，而且突破一些高端前沿儲(chǔ)能技術(shù)，包括壓縮控機(jī)，鈉離子電池儲(chǔ)能等等。

　　可再生能源的波動(dòng)性和隨機(jī)性提出了三大挑戰(zhàn)，第一個(gè)發(fā)電設(shè)備的低抗擾性和弱支撐性，氫能具有大規(guī)模長(zhǎng)周期優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)電力時(shí)間空間轉(zhuǎn)移，它可以永久保存，可以運(yùn)輸?shù)饺魏蔚胤?。所以?dāng)務(wù)之急，我們要建立低成本、大規(guī)模綠色經(jīng)濟(jì)新體系。 氫能利用將促進(jìn)人類社會(huì)生產(chǎn)方式和生活方式的變化，它比電更容易儲(chǔ)存，可以利用管網(wǎng)運(yùn)輸，而且可以降低綠色能源成本，這里邊也包括關(guān)鍵核心材料，零件、部件相關(guān)的一些材料和零部件，就不一一細(xì)說(shuō)了。

　　氫能與燃料電池技術(shù)推動(dòng)了汽車、分布式發(fā)電等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我們可以在3-5分鐘充電，把氫能燃料加進(jìn)去，續(xù)航可以達(dá)到500公里以上。包括分布式熱電聯(lián)供和深海潛器和無(wú)人機(jī)等，都可以利用密度高的氫能。

　　第二個(gè)運(yùn)用，目前氫能重點(diǎn)是氫能重卡時(shí)代，重載柴油車的氫燃料電車應(yīng)用是當(dāng)務(wù)之急。因?yàn)椴裼蛙嚨趸锱欧帕空寂欧趴偭?8.3%，氫燃料電池不同點(diǎn)重載和續(xù)航里程，它的能量密度很高，所以港口是一個(gè)最好的應(yīng)用示范點(diǎn)。開(kāi)創(chuàng)氫能重大時(shí)代要優(yōu)先發(fā)展氫能源，還可以與商用物流車一起，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了共識(shí)，我們看到張家港已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行氫燃料電池重卡的一些活動(dòng)，特別是我們統(tǒng)計(jì)了9個(gè)港口，每一個(gè)月這幾個(gè)港口需要的柴油400萬(wàn)噸，如果由氫能來(lái)代替，每個(gè)月需求量也是不小的，所以這個(gè)不光是技術(shù)驅(qū)動(dòng)，而且實(shí)際解決環(huán)保和環(huán)境問(wèn)題。

　　第三個(gè)是跨行業(yè)氫循環(huán)經(jīng)濟(jì)，我們看到鋼鐵集團(tuán)最近開(kāi)展氫冶金，十多年前這個(gè)就開(kāi)始了，現(xiàn)在寶武準(zhǔn)備建一個(gè)百萬(wàn)噸氫冶金示范基地，主要?dú)鋪?lái)自于海上風(fēng)電。第二個(gè)準(zhǔn)備建立負(fù)氫冶金示范，它的氫來(lái)源于新疆南疆建設(shè)大量的光伏電池，這種綠色能源，綠氫，一旦轉(zhuǎn)化率到28%，光伏發(fā)電成本可以降到1毛錢左右，綠氫成本可以在和現(xiàn)在冶金中能夠占有優(yōu)勢(shì)，可以大量推廣，這是跨行業(yè)的輕循環(huán)經(jīng)濟(jì)的利用。

　　第四個(gè)固態(tài)儲(chǔ)氫，現(xiàn)在開(kāi)始起步我們氫的利用，我覺(jué)得從安全角度考慮，目前最好的一種方式是固態(tài)儲(chǔ)氫，特別是鎂氫二，鎂氫二儲(chǔ)氫的能力和安全性已經(jīng)進(jìn)行深入研究，具有商業(yè)化發(fā)展前景的儲(chǔ)存和運(yùn)輸方式，它甚至可以比儲(chǔ)氫的質(zhì)量密度還要高，它固態(tài)儲(chǔ)氫車可以裝一噸到兩噸氫氣，所以以后固態(tài)儲(chǔ)氫是一種非常重要的場(chǎng)景。

　　氫能未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)是突破氫的綠色基礎(chǔ)，研發(fā)可再生能源高效低成本的技術(shù)，建立大規(guī)模的供氫體系，包括氫燃料電池關(guān)鍵核心技術(shù)，提高關(guān)鍵材料和核心內(nèi)部國(guó)產(chǎn)化能力。

　　最后結(jié)語(yǔ)，我對(duì)碳中和氫能需求預(yù)測(cè)，國(guó)際能源所預(yù)計(jì)2050年總用能降低8%，但是其經(jīng)濟(jì)規(guī)模擴(kuò)大2倍。煤炭用量減少98%，我們自己規(guī)劃中化石能源，我們要降到20%，比國(guó)際能源署稍高。

　　第二個(gè)，全球氫能需求應(yīng)用領(lǐng)域的預(yù)測(cè)，低碳?xì)湔急冗_(dá)到70%，2030年用氫量總2億噸，到50%的低碳?xì)鋪?lái)自于電解，對(duì)于商業(yè)用氫就是7000萬(wàn)噸，這個(gè)比較高。另外綠氫在氫燃料電池中，包括氫在其他領(lǐng)域的應(yīng)用中，都是占一個(gè)很高的比例，主要是綠氫為主。

　　另外我國(guó)煤電中，氫替煤是焦點(diǎn)問(wèn)題，2050年需要80%替代率，我國(guó)2050年需要1.6億噸氫，我們至少進(jìn)行降到20%以內(nèi)進(jìn)行碳中和。如果80%煤炭由氫替代，至少是6000萬(wàn)噸…如果全球4500萬(wàn)噸氫用鋼鐵冶金，如果我們占比50%大概需要2000萬(wàn)噸用于輕冶金，化工大概也要2000多萬(wàn)噸，所以我國(guó)2050年-2060年總計(jì)需氫汽1.6億噸，這是國(guó)際能源所預(yù)測(cè)。

　　下一步研究計(jì)劃，2050年必須有6000萬(wàn)噸以上的綠氫作為燃煤發(fā)電的替代燃料，才能替代足夠大于80%的燃煤。該場(chǎng)景下綠氫燃料對(duì)于電力將起到壓艙石作用，保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。最后對(duì)于電池和燃?xì)浒l(fā)電裝置，共同實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻，提升電網(wǎng)靈活性，實(shí)現(xiàn)氫能在長(zhǎng)周期儲(chǔ)能應(yīng)用，需要進(jìn)一步細(xì)化分析關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景，建立數(shù)學(xué)模式，謝謝大家。