氫能成為工業降碳利器
一名工作人員在江蘇國富氫能技術裝備股份有限公司的儲氫設備生產車間內作業。 新華社記者 楊 磊攝
河北省遷安市一家制氫企業的加氫站。 新華社記者 楊世堯攝
日前，工業和信息化部、國家發展改革委、國家能源局發布實施《加快工業領域清潔低碳氫應用實施方案》（以下簡稱《方案》），提出以拓展清潔低碳氫在工業領域應用場景為著力點，加快技術裝備產品升級，打造產業轉型升級新增長點。
氫能具備清潔環保、能量密度高、來源豐富等優勢，是大力實施可再生能源替代化石能源的重要抓手之一。加快工業領域清潔低碳氫應用，是促進工業節能降碳、推進新型工業化的重要路徑。專家表示，推進清潔低碳氫在工業領域實現示范應用，將做大做強綠色低碳產業，有力支撐工業綠色低碳轉型，構建綠色增長新引擎。
支撐工業低碳轉型
我國是全球最大的氫氣生產國和消費國，工業領域是清潔低碳氫最大的用武之地。近年來，我國氫能產業發展迅速，涵蓋了氫氣制取、存儲、運輸、應用全鏈條。
“將工業副產氫作為氫能來源之一，是《方案》的一大亮點。”國家電投集團科學技術研究院戰略研究總監劉偉告訴記者，《方案》提出加快工業副產氫和可再生能源制氫等清潔低碳氫應用，方向更加聚焦。
工業副產氫是指將富含氫氣的氯堿尾氣、焦爐煤氣等工業尾氣作為原料，通過變壓吸附等技術將其中的氫氣分離提純的制氫方式。可再生能源制氫則指的是通過太陽能、風力等可再生能源發電進行電解水制氫的方式。相比可再生能源制氫，工業副產氫成本較低、更易獲取，有助于為氫能產業鏈提供穩定氫源。
在重工業中，受工業流程限制，化工、鋼鐵、建材行業碳減排空間較小，屬于典型的難脫碳行業。“當前，我國80%以上氫消費量用于化工行業，推廣應用固體氧化物電解制氫技術，能以較低的原材料成本、較高的能源轉化效率，有效耦合工業余熱，推進難脫碳行業低碳與零碳化改造。”中國工程院院士、中國礦業大學（北京）教授彭蘇萍介紹。
近年來，我國氫氣生產平穩增長，可再生能源制氫潛力巨大。2023年，我國氫氣產量超3500萬噸，占全球產量的三分之一左右。我國可再生能源裝機規模居全球第一位，據測算，截至2024年6月，我國可再生能源制氫產能突破10萬噸/年，規劃及在建產能約800萬噸/年。
專家預測，到2030年，清潔低碳氫將成為鋼鐵、化工等行業重要零碳原料，年消費量分別達到174萬噸、376萬噸。到2060年，我國氫氣的年需求量將增至1.3億噸左右，在終端能源消費中占比約為20%，其中工業領域用氫需求7794萬噸，占氫總需求量的60%。
“氫能與鋼鐵、石化、化工、建材、機械、交通、電力、輕工等總量規模大的眾多行業關聯度高，帶動性強，能夠助力用能終端深度脫碳，為工業綠色發展提供有效支撐。”中國產業發展促進會氫能分會副會長兼秘書長張宇說。
彭蘇萍表示，加快氫能及泛氫能源在工業領域的清潔低碳應用，能夠發揮對實現碳達峰碳中和目標的支撐作用，有效促進經濟社會綠色轉型，并帶動相關產業科技創新升級。
拓展工業用氫場景
突出應用場景驅動，對典型應用場景建設作出系統安排，是《方案》的另一特點。“《方案》聚焦冶金、化工、交通等重點行業領域，提出清潔低碳氫七大應用場景，并從技術創新、產業化示范、模式探索、清潔低碳氫源、其他關鍵原料來源等方向，明確了30項具體任務。”中國電子信息產業發展研究院總工程師秦海林介紹。
隨著我國在突破氫能關鍵核心技術難題上取得積極進展，一批重大項目投產運行，工業領域規模化應用清潔低碳氫可行性得到不斷驗證。
在氫能應用方面，我國以氫燃料電池汽車示范應用為先導，逐步向冶金、化工、船舶等行業領域拓展。廣東湛江百萬噸級氫基豎爐冶金項目、新疆庫車萬噸級綠氫煉化項目等陸續運行。
去年9月，全球首條陶瓷工業氨氫零碳燃燒技術示范量產線在廣東佛山正式投產，通過改造原有的輥道窯爐，用氨氫燃燒取代天然氣燃燒，傳統工業窯爐成為低碳窯爐。據測算，這項技術如果逐步應用于佛山160條陶瓷板（磚）生產線，將直接減少二氧化碳排放66.5萬噸/年。
在實現碳達峰碳中和目標背景下，清潔低碳氫作為優質二次能源，在工業領域應用不斷拓展，場景不斷豐富，發揮著越來越重要的作用。
“《方案》從清潔低碳氫替代、氫碳耦合、氫氮耦合、氫電融合等多領域，針對替代環節、技術路徑、利用方向、產業協同、項目建設要求等多方面，提出具體工作方向、要求和技術選擇建議，對推動石化化工行業與氫能產業協同高質量發展、提升行業原料替代水平、降低碳排放，具有十分重要的指導作用。”中國石油和化學工業聯合會黨委常委、副會長孫偉善表示。
秦海林認為，工業領域清潔低碳氫應用場景建設和市場培育將加快推進，成為氫能規模化發展的重要突破口，有力拓展氫能產業發展空間，激發綠色低碳發展新動能。
多方合力突破瓶頸
氫能是面向未來的前沿新興產業，尚未孕育出成熟的產業形態，推動工業領域清潔低碳氫應用仍面臨許多挑戰，需政府、企業、科研機構等多方共同努力。
推進工業領域清潔低碳氫應用，首要在于降本增效。目前，氫能生產成本較高，大規模長距離儲運困難，成為工業領域清潔低碳氫應用的制約因素。
“我國氫能產業發展已經到了關鍵時刻，未來的重點在于降低氫能生產和運輸成本，并將其廣泛應用于多元化的能源示范工程場景中。要加強技術研發和政策支持，進一步推動氫能產業鏈完善與升級。”彭蘇萍表示。
秦海林建議，要聚焦可再生能源電力這個主要成本來源，積極推動各地探索適宜的電價機制政策，并對符合條件的氫冶金等低碳前沿技術產業化示范項目給予產能延期置換政策支持，從而降低工業領域制氫用氫成本。
“缺乏配套的基礎設施，是制約工業領域清潔低碳氫應用的因素之一。”劉偉表示，需統籌資金、項目、政策等，加大基礎設施保障支持，合理布局制氫設施、穩步構建儲運體系、統籌規劃加氫網絡，加快構建安全、穩定、高效的氫能供應網絡。
工業領域清潔低碳氫應用還面臨技術成熟度低、標準缺乏等難題。專家建議，要充分發揮各類創新主體、載體作用，系統推進關鍵產品技術攻關、中試轉化、工程化應用，著力提升檢驗檢測、產業信息、創新成果轉化等公共服務能力。
同時，著眼于清潔低碳氫認定、碳足跡等關鍵標準制定，加快完善氫冶金、綠色甲醇、綠色合成氨等氫能應用關鍵技術和設備設施標準體系，為氫能工程建設和生產運行安全管理提供有力支撐，為企業利用氫能降低碳排放創造前提條件，加快推動清潔低碳氫規模化應用。
《方案》明確，到2027年，工業領域清潔低碳氫應用裝備支撐和技術推廣將取得積極進展，清潔低碳氫在冶金、合成氨、合成甲醇、煉化等行業實現規模化應用，在工業綠色微電網、船舶、航空、軌道交通等領域實現示范應用，形成一批氫能交通、發電、儲能商業化應用模式。
工業和信息化部節能與綜合利用司有關負責人表示，下一步，將有序發展可再生能源制氫，支持工業企業、工業園區開展氫能供給消納相結合的一體化應用，著力提升高效制氫電解槽等重點產品性能指標和批量化生產能力，加快突破關鍵技術工藝，研究制定水電解制氫裝備制造行業規范條件，支持有條件的地區打造氫能產業先進制造業集群和中小企業特色產業集群。 （經濟日報記者 賴奇春）
