國際氫能展獲悉，氫能，被譽為“21世紀的終極能源”，清潔低碳、高效又可持續(xù)。

這段時間，關于氫能技術突破的消息不斷——

全國產量最大的電池燃料氫項目正式投產，全球首次海上風電無淡化海水電解制氫技術海試成功，我國長距離輸氫技術獲重大突破……

在這個新領域，浙江一直在研發(fā)等方面持續(xù)發(fā)力。為更好地切入氫能新賽道，日前，省發(fā)展改革委、省能源局、省建設廳聯合印發(fā)《浙江省加氫站發(fā)展規(guī)劃》(下稱“《規(guī)劃》”)，通過布局加氫基礎設施，推動氫燃料電池汽車的發(fā)展，氫能全產業(yè)鏈全面鋪開。

這條新賽道，資源小省浙江能否走在前列?記者近日走訪浙江大學氫能研究院及省內各地了解到，在氫能賽道上爭先，要解決三大問題。

制氫之難

氫氣是最輕的氣體，在生活中很常見?！敖K極能源”久久未能進入尋常百姓家，第一道門檻就卡在制氫上。

“放眼全球，工業(yè)規(guī)模制氫主要有三種路徑：化石原料制氫、工業(yè)副產氫和電解水制氫，利弊各不相同?！币恢睆氖禄瘜W研究的浙江大學氫能研究院制氫技術研究中心主任侯陽說。

據介紹，全球近八成氫氣來自化石原料制氫，如國外主要是天然氣制氫，國內以煤制氫為主，原因在于中國能源結構“多煤少氣”。這種方式技術難度不高、規(guī)模化、成本低，但會產生大量碳排放，故而業(yè)內稱之為“灰氫”。

相比之下，工業(yè)副產氫是比較理想的氫氣來源，因為很多傳統(tǒng)化工工藝會順帶產生氫氣，成本低，被稱為“藍氫”。借助工業(yè)副產氫的成本優(yōu)勢，是很多城市發(fā)展氫能產業(yè)的路徑之一。

這些年，浙江一直努力打造兩條“氫走廊”，分別是從嘉興到寧波的“環(huán)杭州灣”氫走廊，從金華到舟山的“義甬舟”氫走廊。

此次《規(guī)劃》正是在兩條“氫走廊”的基礎上，充分利用工業(yè)副產氫、著眼海上風電光伏發(fā)展前景，計劃打造“一核、兩區(qū)”——環(huán)杭州灣氫能產業(yè)核心城市群、義甬舟氫能產業(yè)聯動發(fā)展區(qū)和浙西南氫能產業(yè)培育區(qū)。

串起“氫走廊”的關鍵城市，如嘉興、寧波、舟山、紹興等，正是浙江氫能發(fā)展基礎最好的重點區(qū)域。這些地區(qū)有著一個共同特點：化工產業(yè)相對雄厚，工業(yè)副產氫富裕。

位于紹興的浙江圓錦烷烴綜合利用一體化項目正在建設中，預計新增5萬噸/年工業(yè)副產氫。此前，浙江閏土新材料有限公司的16萬噸離子膜燒堿項目已投產，年產氫氣4000噸?！拔覀兂浞掷没ば袠I(yè)集聚提升的契機，大力發(fā)展氫氣提純技術。”紹興市發(fā)改委黨組成員、產業(yè)處處長鄭曉說。

在業(yè)內，最被看好的是電解水制氫，但電解水的過程中需要的電力必須是綠電，也就是必須利用可再生能源發(fā)電制氫，這樣生產出來的氫氣才能稱之為“綠氫”。

從能源轉化效率和成本來看，電解水制氫存在效率低和綜合成本高等問題，這是當下制氫亟需攻克的難題。

據測算，電價在0.616元/度的時候，每千克氫氣的成本大概是39.06元;電價在0.3元/度時，每千克氫氣成本約21.22元;電價降到0.13元/度的時候，成本約11.63元，這才基本實現與“灰氫”平價。顯而易見，制氫成本與電價緊密相關。

盡管難題不小，但人們還是看到了希望的曙光。今年6月，在福建興化灣海上風電場，全球首次海上風電無淡化海水原位直接電解制氫技術海上中試獲得成功。

侯陽告訴記者，海上風電場屬于可再生能源發(fā)電，但遠海輸送回陸地成本過高，就地制氫既能有效進行風能轉化，也能大大降低制氫成本，“這項技術一旦成熟，沿海經濟大省可以從海上獲取大量氫能，將地理資源優(yōu)勢轉化為經濟發(fā)展優(yōu)勢。”

運氫之困

南水北調、西電東送、西氣東輸，這些耳熟能詳的大工程，其實都在解決資源分布不平衡的問題。氫能也不例外。

“能源、資源的生產端和使用端通常不在一個地方，跨區(qū)輸送帶來了新的問題?！闭憬髮W氫能研究院氫儲輸裝備研究中心主任施建峰說，儲運一頭連著制取、一頭連著應用，一旦不暢通就會抑制氫產業(yè)的規(guī)?；l(fā)展。

施建峰說，常溫常壓氫的分子間距很大，體積龐大而質量輕盈，要解決有限體積中存儲更多質量的問題，目前主要有加壓、降溫和金屬或有機物吸附等技術路線。

以最常見的加壓為例，目前國內普遍采用20兆帕氣態(tài)高壓儲氫長管拖車運輸方式，適用于中短距離的氫氣輸送，成本約為20元/公斤，占氫氣終端消費價格的一半。降低成本的辦法是繼續(xù)加壓，讓單位體積可容納更多氫氣，有浙江科研人員正對此開展研究。

2021年，浙江大學聯合浙江巨化集團等單位申報的項目——氫氣規(guī)模化提純與高壓儲存裝備關鍵技術及工程應用——榮獲2020年度國家科學技術進步獎二等獎，其聯合研發(fā)的98兆帕大容積儲氫罐，技術達到全球領先。

98兆帕是多大的壓力?如果以此對水加壓，水柱會飆升得比珠穆朗瑪峰還高。如今，全國運行的350余座加氫站中，大多數98兆帕高壓儲氫容器都由浙江研制和生產。

運用降溫方式存儲，則能讓氫分子規(guī)規(guī)矩矩地排列。

施建峰介紹，液態(tài)氫的存儲效率更高，密度達到71克/升，是高壓氣態(tài)儲氫的兩倍以上。但氫氣液化的溫度是零下253℃，比氮氣、天然氣的液化溫度要低得多，這對裝備技術、工藝流程等提出了更高要求。

不少高端裝備企業(yè)瞄準了這個方向。比如，去年10月，浙江大學氫能研究院的研究力量和杭氧集團低溫裝備技術結合，雙方成立液氫裝備技術聯合實驗室，著力突破超低溫領域裝備“卡脖子”技術。

不論哪種方式儲運，都會面臨一個技術難題：氫脆。

在壓力的作用下，氫氣會鉆入金屬材料，集中在裂紋的尖端，讓管道或容器更容易損壞。

2002年起，浙江大學氫能研究院院長鄭津洋院士牽頭國家973計劃項目、國家重點研發(fā)計劃項目，對氫脆開展了系統(tǒng)深入研究?！拔覀儗浯嘁延猩羁陶J識，逐步搞清哪些材料會發(fā)生氫脆、氫脆產生的條件以及阻止或延緩的辦法?！笔┙ǚ逭f，比如浙江大學正在研發(fā)的非金屬柔性輸氫管道，兼具塑料的柔性和鋼材的強度，被業(yè)內廣泛看好。

與此同時，國內輸氫領域屢有突破：4月16日，在寧夏銀川寧東天然氣摻氫管道示范平臺，中石油用現有天然氣管道長距離輸送氫氣的技術獲得突破;6月25日，國家管網集團管道斷裂控制試驗場，我國首次高壓力純氫管道試驗成功。

“中國的氫儲運技術已經達到國際第一梯隊的先進水平?！笔┙ǚ逭f，這都為我國今后實現大規(guī)模、低成本的遠距離氫能運輸提供了技術支撐。

不過，從技術突破向產業(yè)轉化的關鍵一躍并不簡單。最成熟的高壓氣態(tài)儲氫仍面臨投資成本高、回報周期長的瓶頸，低溫液態(tài)儲氫則存在能耗較高、尚未實現全鏈條技術自主等問題，輸氫管道更是需要政府投資來支持浩大的基礎設施建設……

用氫之限

“現在氫比較貴，還不足以吸引各行各業(yè)。逐步推開后，就會引發(fā)大家對它的想象?！闭憬髮W氫能研究院氫電協同技術研究中心主任夏楊紅說。

當前，氫氣有幾大應用方向。一是交通領域。2021年，國家批復了京津冀、上海、廣東、河北、河南等五大氫燃料電池汽車示范城市群。作為浙江首批發(fā)展氫能產業(yè)的試點城市，嘉興也在向氫燃料電池公交車和重卡發(fā)力，今年投入運營了35輛氫能源公交車。

此次《規(guī)劃》正是以交通領域為突破口，計劃到2025年，建設加氫站50座以上、日加氫能力35.5噸以上。同時，改造提升現有的加油加氣站和綜合供能服務站，基本形成氫源保障體系和加氫網絡體系，基本建成市域、城區(qū)100公里輻射半徑的加氫網絡。

二是電網儲能領域。隨著新能源占比越來越高，風電和光伏發(fā)電靠天吃飯、隨機性較強，與電網供需平衡的屬性形成天然沖突，氫能可以起到調節(jié)作用。

在風光大發(fā)時，用電解水制氫儲存能量，在缺電時再利用氫燃料電池或氫能燃機發(fā)電補足缺額，實現氫與電的協同。比起電池四五小時的存儲容量，氫儲能具備大容量、跨季節(jié)等優(yōu)勢。

能源載體只是用氫的一個方向，它還有無窮的可能。

比如，氫的清潔特性有待進一步發(fā)掘，鋼鐵行業(yè)嘗試在制造工藝中用氫替代碳來還原氧化物，原本排放二氧化碳的過程轉變?yōu)樯伤?，生產出“綠鋼”，有效促進高耗能行業(yè)減排;二氧化碳加氫可以人工合成淀粉，還能制成甲醇……隨著技術不斷進步，人們的思路將更加開闊。

不過，在應用前景廣闊的電網儲能領域，氫電協同走入現實應用還需要翻越多座大山。比如損耗問題。氫電雙向循環(huán)的效率仍然偏低，普遍在60%左右。

夏楊紅告訴記者，浙江在氫電協同領域做了不少探索。比如今年6月底，國網浙江電力有限公司聯合浙江大學等科研機構承擔的國家重點研發(fā)計劃專項——國內首個氫電耦合中壓直流微網在寧波慈溪濱海工業(yè)園投運。光伏、風電和制氫機、直流充電機，配合儲能、燃料電池形成一張自發(fā)自用的微電網，不僅脫離大電網連續(xù)運行168小時，還能每天滿足10輛氫能車加氫、50輛電動車快充的需求。

“項目實現新能源直接電解制氫，綜合余熱供暖，整體利用效率達到82.5%，已經非常可觀?！毕臈罴t說。

浙江是用能大省、資源小省。長遠來看，未來浙江或往海上走，大規(guī)模開發(fā)中遠海風電、漂浮光伏、海流能等，原地制氫或成為一種趨勢。與此同時，遠距離輸氫成本將大大降低。夏楊紅表示，氫電協同的經濟性和市場需求將隨之上升，想象空間將進一步打開。

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