一名工作人员在江苏国富氢能技术装备股份有限公司的储氢设备生产车间内作业。 新华社记者 杨 磊摄

  河北省迁安市一家制氢企业的加氢站。 新华社记者 杨世尧摄

   日前,工业和信息化部、国家发展改革委、国家能源局发布实施《加快工业领域清洁低碳氢应用实施方案》(以下简称《方案》),提出以拓展清洁低碳氢在工业领域应用场景为着力点,加快技术装备产品升级,打造产业转型升级新增长点。

   氢能具备清洁环保、能量密度高、来源丰富等优势,是大力实施可再生能源替代化石能源的重要抓手之一。加快工业领域清洁低碳氢应用,是促进工业节能降碳、推进新型工业化的重要路径。专家表示,推进清洁低碳氢在工业领域实现示范应用,将做大做强绿色低碳产业,有力支撑工业绿色低碳转型,构建绿色增长新引擎。

支撑工业低碳转型

   我国是全球最大的氢气生产国和消费国,工业领域是清洁低碳氢最大的用武之地。近年来,我国氢能产业发展迅速,涵盖了氢气制取、存储、运输、应用全链条。

   “将工业副产氢作为氢能来源之一,是《方案》的一大亮点。”国家电投集团科学技术研究院战略研究总监刘伟告诉记者,《方案》提出加快工业副产氢和可再生能源制氢等清洁低碳氢应用,方向更加聚焦。

   工业副产氢是指将富含氢气的氯碱尾气、焦炉煤气等工业尾气作为原料,通过变压吸附等技术将其中的氢气分离提纯的制氢方式。可再生能源制氢则指的是通过太阳能、风力等可再生能源发电进行电解水制氢的方式。相比可再生能源制氢,工业副产氢成本较低、更易获取,有助于为氢能产业链提供稳定氢源。

   在重工业中,受工业流程限制,化工、钢铁、建材行业碳减排空间较小,属于典型的难脱碳行业。“当前,我国80%以上氢消费量用于化工行业,推广应用固体氧化物电解制氢技术,能以较低的原材料成本、较高的能源转化效率,有效耦合工业余热,推进难脱碳行业低碳与零碳化改造。”中国工程院院士、中国矿业大学(北京)教授彭苏萍介绍。

   近年来,我国氢气生产平稳增长,可再生能源制氢潜力巨大。2023年,我国氢气产量超3500万吨,占全球产量的三分之一左右。我国可再生能源装机规模居全球第一位,据测算,截至2024年6月,我国可再生能源制氢产能突破10万吨/年,规划及在建产能约800万吨/年。

   专家预测,到2030年,清洁低碳氢将成为钢铁、化工等行业重要零碳原料,年消费量分别达到174万吨、376万吨。到2060年,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%,其中工业领域用氢需求7794万吨,占氢总需求量的60%。

   “氢能与钢铁、石化、化工、建材、机械、交通、电力、轻工等总量规模大的众多行业关联度高,带动性强,能够助力用能终端深度脱碳,为工业绿色发展提供有效支撑。”中国产业发展促进会氢能分会副会长兼秘书长张宇说。

   彭苏萍表示,加快氢能及泛氢能源在工业领域的清洁低碳应用,能够发挥对实现碳达峰碳中和目标的支撑作用,有效促进经济社会绿色转型,并带动相关产业科技创新升级。

拓展工业用氢场景

   突出应用场景驱动,对典型应用场景建设作出系统安排,是《方案》的另一特点。“《方案》聚焦冶金、化工、交通等重点行业领域,提出清洁低碳氢七大应用场景,并从技术创新、产业化示范、模式探索、清洁低碳氢源、其他关键原料来源等方向,明确了30项具体任务。”中国电子信息产业发展研究院总工程师秦海林介绍。

   随着我国在突破氢能关键核心技术难题上取得积极进展,一批重大项目投产运行,工业领域规模化应用清洁低碳氢可行性得到不断验证。

   在氢能应用方面,我国以氢燃料电池汽车示范应用为先导,逐步向冶金、化工、船舶等行业领域拓展。广东湛江百万吨级氢基竖炉冶金项目、新疆库车万吨级绿氢炼化项目等陆续运行。

   去年9月,全球首条陶瓷工业氨氢零碳燃烧技术示范量产线在广东佛山正式投产,通过改造原有的辊道窑炉,用氨氢燃烧取代天然气燃烧,传统工业窑炉成为低碳窑炉。据测算,这项技术如果逐步应用于佛山160条陶瓷板(砖)生产线,将直接减少二氧化碳排放66.5万吨/年。

   在实现碳达峰碳中和目标背景下,清洁低碳氢作为优质二次能源,在工业领域应用不断拓展,场景不断丰富,发挥着越来越重要的作用。

   “《方案》从清洁低碳氢替代、氢碳耦合、氢氮耦合、氢电融合等多领域,针对替代环节、技术路径、利用方向、产业协同、项目建设要求等多方面,提出具体工作方向、要求和技术选择建议,对推动石化化工行业与氢能产业协同高质量发展、提升行业原料替代水平、降低碳排放,具有十分重要的指导作用。”中国石油和化学工业联合会党委常委、副会长孙伟善表示。

   秦海林认为,工业领域清洁低碳氢应用场景建设和市场培育将加快推进,成为氢能规模化发展的重要突破口,有力拓展氢能产业发展空间,激发绿色低碳发展新动能。

多方合力突破瓶颈

   氢能是面向未来的前沿新兴产业,尚未孕育出成熟的产业形态,推动工业领域清洁低碳氢应用仍面临许多挑战,需政府、企业、科研机构等多方共同努力。

   推进工业领域清洁低碳氢应用,首要在于降本增效。目前,氢能生产成本较高,大规模长距离储运困难,成为工业领域清洁低碳氢应用的制约因素。

   “我国氢能产业发展已经到了关键时刻,未来的重点在于降低氢能生产和运输成本,并将其广泛应用于多元化的能源示范工程场景中。要加强技术研发和政策支持,进一步推动氢能产业链完善与升级。”彭苏萍表示。

   秦海林建议,要聚焦可再生能源电力这个主要成本来源,积极推动各地探索适宜的电价机制政策,并对符合条件的氢冶金等低碳前沿技术产业化示范项目给予产能延期置换政策支持,从而降低工业领域制氢用氢成本。

   “缺乏配套的基础设施,是制约工业领域清洁低碳氢应用的因素之一。”刘伟表示,需统筹资金、项目、政策等,加大基础设施保障支持,合理布局制氢设施、稳步构建储运体系、统筹规划加氢网络,加快构建安全、稳定、高效的氢能供应网络。

   工业领域清洁低碳氢应用还面临技术成熟度低、标准缺乏等难题。专家建议,要充分发挥各类创新主体、载体作用,系统推进关键产品技术攻关、中试转化、工程化应用,着力提升检验检测、产业信息、创新成果转化等公共服务能力。

   同时,着眼于清洁低碳氢认定、碳足迹等关键标准制定,加快完善氢冶金、绿色甲醇、绿色合成氨等氢能应用关键技术和设备设施标准体系,为氢能工程建设和生产运行安全管理提供有力支撑,为企业利用氢能降低碳排放创造前提条件,加快推动清洁低碳氢规模化应用。

   《方案》明确,到2027年,工业领域清洁低碳氢应用装备支撑和技术推广将取得积极进展,清洁低碳氢在冶金、合成氨、合成甲醇、炼化等行业实现规模化应用,在工业绿色微电网、船舶、航空、轨道交通等领域实现示范应用,形成一批氢能交通、发电、储能商业化应用模式。

   工业和信息化部节能与综合利用司有关负责人表示,下一步,将有序发展可再生能源制氢,支持工业企业、工业园区开展氢能供给消纳相结合的一体化应用,着力提升高效制氢电解槽等重点产品性能指标和批量化生产能力,加快突破关键技术工艺,研究制定水电解制氢装备制造行业规范条件,支持有条件的地区打造氢能产业先进制造业集群和中小企业特色产业集群。(记者赖奇春)