依托“三北”，“氫”裝上陣

文／羅佐縣

中國未來10年或?qū)⒔?jīng)歷“三氫并行”時期，跨區(qū)域輸氫、氫儲能及智能優(yōu)化是區(qū)域布局的核心。

●我國氫產(chǎn)業(yè)推進從終端消費布局開始，其中助力冬奧，燕山石化可謂“氫”盡全力。攝影/李雪

目前，我國氫產(chǎn)業(yè)推進已從終端消費布局開始。2020年底有超過7000輛燃料電池商務(wù)車進入示范運營，這些車輛分布在北京、上海、廣州等36個城市，數(shù)量較2018年實現(xiàn)翻番。2020年之前氫燃料車型以中輕型客車、公交車和中輕型物流車型為主。2020年之后由于燃料電池發(fā)動機技術(shù)進步以及效率大幅改進，適應(yīng)多種場景用途的氫燃料電池車開始投入使用，進一步擴大了應(yīng)用面?？傮w看，燃料電池汽車正在向包括長距離運輸及大功率在內(nèi)的多元方向發(fā)展。

接下來，我國氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展估計要經(jīng)歷10年的“三氫并行”發(fā)展時期。目前的加氫站布局處于快速增長期。由于發(fā)展基數(shù)相對較小，這一時期氫能交通燃料需求增速預計會比較高。風電、太陽能發(fā)電裝機容量密集地區(qū)比如“三北”（華北、東北、西北）地區(qū)由于存在棄風、棄光現(xiàn)象，估計業(yè)界會考慮依托棄風棄光電量發(fā)展一批小型綠電制氫示范項目。這些項目的重要用途一方面是替代產(chǎn)地附近的灰氫，另一方面也是為將來氫能大規(guī)模推廣應(yīng)用做好技術(shù)和商業(yè)準備，屬于探路工程?？紤]到堿性電解槽等綠氫關(guān)鍵設(shè)備這一時期或?qū)⒉荒芡耆珜崿F(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，所以，業(yè)界將發(fā)展重點放在建設(shè)示范項目以探索未來氫能發(fā)展模式方面是較為穩(wěn)妥的。但這個窗口期依據(jù)各類技術(shù)進入成熟期的判斷，最多持續(xù)10年。這一時期的氫能供應(yīng)基本以就近供應(yīng)為主，氫能項目將會“遍地開花”，除小規(guī)模近距離的輸送之外，大規(guī)模、遠距離的跨區(qū)域運輸量應(yīng)該比較小。

三大特征系區(qū)域布局核心

綠氫時代跨區(qū)域輸氫、氫儲能及智能優(yōu)化三大特征是區(qū)域布局核心。

全國各地雖然都有綠電資源分布，但分布不平衡。風電、太陽能發(fā)電作為主體綠電，主要分布在三北地區(qū)。而國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)集中在中部及東南部地區(qū)，這一地區(qū)風光電資源稟賦不及三北地區(qū)，這種經(jīng)濟格局決定了氫在不同區(qū)域之間跨區(qū)域轉(zhuǎn)移的必要性。由此判斷未來氫經(jīng)濟時代我國會出現(xiàn)類似已有能源通道的“西氫東輸”“北氫南輸”之類跨區(qū)域輸送的工程?？紤]到建設(shè)跨區(qū)域的長距離氫氣輸送管道將耗費大量成本，可借助天然氣管網(wǎng)摻氫形式實現(xiàn)氫氣運輸。就未來天然氣供應(yīng)形勢看，國內(nèi)的東北、西北、華北皆是重要產(chǎn)地。此外，考慮天然氣發(fā)電是未來可再生能源電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要調(diào)峰支撐，未來圍繞可再生能源分布的天然氣發(fā)電一定會發(fā)展起來，這就決定了未來的天然氣管網(wǎng)建設(shè)需要保持相應(yīng)跟進。這樣，依托天然氣管網(wǎng)布局的氫輸送體系也就可以建立起來，且這個體系與已經(jīng)建成的天然氣管網(wǎng)互聯(lián)互通，可以實現(xiàn)跨區(qū)域輸氫。

在可再生能源份額持續(xù)提升的形勢下，保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定的各項技術(shù)和手段都將被悉數(shù)派上用場。氫能的一個重要功能就是氫儲能發(fā)電。該項技術(shù)利用氫氣作為能源儲存介質(zhì)，在電力生產(chǎn)過剩時使用冗余電力制造氫氣并儲存，在電網(wǎng)電力供應(yīng)電力不足時將儲存的氫氣通過燃料電池再次轉(zhuǎn)化成電力。三北地區(qū)是風電、太陽能發(fā)電大戶，同時全國各地亦有不同程度裝機容量分布。此外水電、核電等其他非化石能源在全國的分布也是新型電力的重要力量?？紤]到全國各地都有不同程度的綠色能源分布，因此從區(qū)域角度看，各地不同程度地擁有基于風電、太陽能發(fā)電、水電甚至核電的氫的生產(chǎn)和供應(yīng)能力。氫的產(chǎn)供儲銷體系一旦建立，氫的儲能介質(zhì)功能的發(fā)揮可以成為可再生能源電力體系實現(xiàn)自穩(wěn)定的重要支撐力量之一。

在智能優(yōu)化方面，一方面需要提倡氫能在產(chǎn)地以交通燃料、工業(yè)原料形式就近消費，以節(jié)約氫氣運輸成本，為本地生產(chǎn)和生活提供低成本氫原料以及氫消費品；另一方面需要創(chuàng)造條件發(fā)揮好氫儲能介質(zhì)屬性，穩(wěn)定本地可再生能源為主體的電力系統(tǒng)。在滿足以上兩個條件的基礎(chǔ)上，再來考慮通過電網(wǎng)以及天然氣管網(wǎng)或者氫網(wǎng)將氫氣外送。實現(xiàn)這一目標需要較高的技術(shù)支撐。換而言之，氫能的產(chǎn)供儲銷統(tǒng)籌優(yōu)化非常關(guān)鍵，對智能化的程度要求會非常高。

氫時代氫能項目四大工程

以三北、長江中下游地區(qū)為代表的氫走廊工程。三北地區(qū)將來是中國的綠電基地，自然也是未來的氫基地。本著就近消費與鼓勵自用的原則，三北地區(qū)應(yīng)盡可能拓寬渠道消費本地氫，通過替代本地工業(yè)部門灰氫、藍氫，為本地用戶提供氫能交通燃料，再繼續(xù)延伸至各民用領(lǐng)域。其中比較有代表性的實現(xiàn)路徑就是創(chuàng)建“三北”地區(qū)交通氫走廊工程，依托氫走廊建設(shè)本地區(qū)氫能交通運輸線，成為西北、華北、東北地區(qū)交通生命線，豐富地區(qū)之間的經(jīng)濟聯(lián)系，并繼續(xù)向絲綢之路經(jīng)濟帶地區(qū)延伸，創(chuàng)建新的氫經(jīng)濟增長點。長江經(jīng)濟帶目前已有創(chuàng)建地區(qū)氫走廊的發(fā)展規(guī)劃，建設(shè)基于綠氫的氫能交通線，與長江經(jīng)濟帶綠色廊道建設(shè)目標高度契合，理論上非常有生命力。

依托天然氣管網(wǎng)的氫氣跨區(qū)域輸送工程。目前上海、浙江省和江蘇省等長三角地區(qū)、廣東省的珠三角地區(qū)以及京津冀、海南、山東等30余個省、市出臺了支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的地方性政策百余項，提出了各自的發(fā)展重點，初步形成了長三角、珠三角、京津冀、山東半島及中部地區(qū)等氫能產(chǎn)業(yè)集群和示范應(yīng)用。截至2019年底，上述地區(qū)加氫站52座已投運；在商業(yè)示范區(qū)運行的燃料電池商用汽車近4400輛，規(guī)模居國內(nèi)前列。從目前地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展形勢及資源條件看，中部地區(qū)將來可在經(jīng)濟發(fā)展過程中扮演中國氫能輸送的樞紐和中轉(zhuǎn)站，承接和傳輸來自各方的氫源?？紤]毗鄰三北，且天然氣管網(wǎng)動脈通過中部地區(qū)，因此在將來中部管網(wǎng)繼續(xù)豐富擴建基礎(chǔ)上的“北氫中送”成為可能的氫輸送重點工程。

天然氣氣源集中地的藍氫制氫工程。綠氫成為主體氫源之后，藍氫并不完全失去市場?？紤]到國內(nèi)外中長期天然氣供應(yīng)充分，依托天然氣制取一定的藍氫可能性完全存在。依托國內(nèi)天然氣管網(wǎng)沿線地區(qū)氣源供應(yīng)以及東部的LNG接收站氣源可能會發(fā)展起一定的天然氣制氫項目。預計將來在內(nèi)地及上海、廣東、山東等LNG氣源供應(yīng)充分地區(qū)都會建立起相應(yīng)的基于天然氣制氫的藍氫項目，形成氫氣運輸線“藍氫互動”局面。

在三北、西南等地上馬一批氫儲能工程。發(fā)展新型電力系統(tǒng)改變了中西部在中國經(jīng)濟版圖的經(jīng)濟地位，中西部的能源供應(yīng)潛力將被進一步開發(fā)。在風電、光電、水電集中的地區(qū)尤其是中西部地區(qū)建設(shè)一批集電網(wǎng)、儲氫設(shè)施、加氫站、氫走廊于一體的氫儲能工程，與天然氣發(fā)電、可再生能源發(fā)電共同形成支撐區(qū)域穩(wěn)定發(fā)展的電力供應(yīng)系統(tǒng)。