氫能廿年|干勇：“雙碳背景”下氫能發(fā)展的幾點思考

　　會上，中國工程院院士干勇以“‘雙碳背景’下氫能發(fā)展的幾點思考”為題進行在線主旨演講，以下為演講內(nèi)容實錄：

　　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)展的幾點思考”。習(xí)總書記在75屆聯(lián)合國大會向國際社會作出碳達峰碳中和的鄭重承諾，我們以能源綠色低碳發(fā)展為關(guān)鍵實現(xiàn)碳達峰碳中和目標(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比重達到25%左右，風(fēng)電太陽能發(fā)電總裝機容量達到12億千瓦以上，力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年實現(xiàn)碳中和。

　　第一個化石燃料時代向綠色能源時代轉(zhuǎn)變。國家能源研究院有一個模型，對雙碳目標(biāo)下各類型的電源發(fā)展進行預(yù)期，2030年在碳達峰情況下，我們總裝機容量現(xiàn)在2021年22億千瓦左右，2060年達到48億千瓦左右，占總裝機容量24.6%，發(fā)電9萬億千瓦，占比整個發(fā)電量50.2%，這時候化石能源發(fā)電量僅僅只有13%，裝機比只有9%。但是有一點說明了，可再生能源、光電光伏和風(fēng)電裝機速度是非?？斓?，量也不小，我們看看儲能未來的發(fā)展，由于帶波動性的光伏和風(fēng)電利用，所以突破儲能的技術(shù)成為未來一個必然要走的路，而且突破一些高端前沿儲能技術(shù)，包括壓縮控機，鈉離子電池儲能等等。

　　可再生能源的波動性和隨機性提出了三大挑戰(zhàn)，第一個發(fā)電設(shè)備的低抗擾性和弱支撐性，氫能具有大規(guī)模長周期優(yōu)勢，可實現(xiàn)電力時間空間轉(zhuǎn)移，它可以永久保存，可以運輸?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)濟新體系。 氫能利用將促進人類社會生產(chǎn)方式和生活方式的變化，它比電更容易儲存，可以利用管網(wǎng)運輸，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)說了。

　　氫能與燃料電池技術(shù)推動了汽車、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，把氫能燃料加進去，續(xù)航可以達到500公里以上。包括分布式熱電聯(lián)供和深海潛器和無人機等，都可以利用密度高的氫能。

　　第二個運用，目前氫能重點是氫能重卡時代，重載柴油車的氫燃料電車應(yīng)用是當(dāng)務(wù)之急。因為柴油車氮氧化物排放量占排放總量68.3%，氫燃料電池不同點重載和續(xù)航里程，它的能量密度很高，所以港口是一個最好的應(yīng)用示范點。開創(chuàng)氫能重大時代要優(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)達到了共識，我們看到張家港已經(jīng)開始進行氫燃料電池重卡的一些活動，特別是我們統(tǒng)計了9個港口，每一個月這幾個港口需要的柴油400萬噸，如果由氫能來代替，每個月需求量也是不小的，所以這個不光是技術(shù)驅(qū)動，而且實際解決環(huán)保和環(huán)境問題。

　　第三個是跨行業(yè)氫循環(huán)經(jīng)濟，我們看到鋼鐵集團最近開展氫冶金，十多年前這個就開始了，現(xiàn)在寶武準(zhǔn)備建一個百萬噸氫冶金示范基地，主要氫來自于海上風(fēng)電。第二個準(zhǔn)備建立負(fù)氫冶金示范，它的氫來源于新疆南疆建設(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，可以大量推廣，這是跨行業(yè)的輕循環(huán)經(jīng)濟的利用。

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

　　氫能未來的發(fā)展重點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)部國產(chǎn)化能力。

　　最后結(jié)語，我對碳中和氫能需求預(yù)測，國際能源所預(yù)計2050年總用能降低8%，但是其經(jīng)濟規(guī)模擴大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%，比國際能源署稍高。

　　第二個，全球氫能需求應(yīng)用領(lǐng)域的預(yù)測，低碳?xì)湔急冗_到70%，2030年用氫量總2億噸，到50%的低碳?xì)鋪碜杂陔娊?，對于商業(yè)用氫就是7000萬噸，這個比較高。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，都是占一個很高的比例，主要是綠氫為主。

　　另外我國煤電中，氫替煤是焦點問題，2050年需要80%替代率，我國2050年需要1.6億噸氫，我們至少進行降到20%以內(nèi)進行碳中和。如果80%煤炭由氫替代，至少是6000萬噸…如果全球4500萬噸氫用鋼鐵冶金，如果我們占比50%大概需要2000萬噸用于輕冶金，化工大概也要2000多萬噸，所以我國2050年-2060年總計需氫汽1.6億噸，這是國際能源所預(yù)測。

　　下一步研究計劃，2050年必須有6000萬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。該場景下綠氫燃料對于電力將起到壓艙石作用，保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。最后對于電池和燃?xì)浒l(fā)電裝置，共同實現(xiàn)電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻，提升電網(wǎng)靈活性，實現(xiàn)氫能在長周期儲能應(yīng)用，需要進一步細(xì)化分析關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用場景，建立數(shù)學(xué)模式，謝謝大家。