研究综述 | 碳中和目标下的中国氢能发展
碳中和目标下的中国氢能发展
国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话时表示，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。这是中国向全球首次明确实现碳中和的时间点，这既表明了中国坚决履行巴黎气候协定的承诺，也是向世界传递未来绿色发展的决心。
为此，CIDEG召集了环境领域、能源领域、汽车领域的专家学者共同探讨“碳中和目标下的中国氢能发展”。清华大学能源环境经济研究所所长张希良教授、清华大学能源环境经济研究所研究员周胜，清华大学核研院毛宗强教授、清华大学汽车系王贺武教授、国家发改委能源所研究员刘坚做了专题演讲，CIDEG主任陈玲、主任助理赵静及清华大学能源环境经济研究所研究人员共同参与了讨论。
绿 氢
绿氢是由可再生能源或核能通过电解水、或高温热解水等手段获得的氢气。要实现我国2060年“碳中和”目标，绿氢替碳，不可或缺。
绿氢发电的方式有如下几种：一是燃气轮机，大规模发电。二是氢冶金，代替焦炭炼钢。三是绿色化工，替代天然气化工、煤炭化工。氢和电都是二次能源，需要由一次能源或其他二次能源来制备，可以在电无法发挥作用的领域起作用。
煤炭和天然气的用途主要是火电、化工，石油的用途主要是化工、炼油，这几种都要用绿氢替代，毛宗强老师如是说。
绿氢未来的生产更多集中在可再生能源资源制氢较好的地区，如内蒙古、新疆；从需求来讲，目前绿氢的消费集中在车用领域，例如广东、上海等地的氢气消费相对较多。刘坚老师表示，2050年之后，则更多的是工业部门，它的需求分布相对更加均匀一些，比如目前像江苏、山东、东北这些地区都有一些化工产能的基础，如果未来的工业格局不会发生非常大的变化，未来华北区域氢能发展潜力比较大，一方面绿氢供应资源量比较大，另一方面新增氢气需求比较明显。
但同时目前氢能还处在产业发展初期，存在成本较高、便捷较差、技术壁垒高、储氢与运氢大规模应用难（如“西氢东输”）等问题。
氢能在交通领域应用前景较大
从交通领域着手节能减排是实现碳中和目标的重要举措和大势所趋。在气候变化、能源安全、疫情冲击大环境中，主要汽车产业国家及地区大力支持新能源汽车产业的发展，都在重点布局新能源方向，新能源汽车将成为撬动未来能源变革、交通变革乃至社会变革的关键支点。
卡车、公交车、轮船和火车在中国近期内应用潜力比较大。北汽和清华已经一起研究将液氢应用于重卡。王贺武老师的调研发现，在张家口运行的公交车氢耗中，冬天氢耗为8公斤每百公里，夏天为6公斤每百公里，相比纯电动汽车的运行，寒冷地区使用氢能燃料电池有一定的优势。
面对可再生能源制氢导致水资源问题的质疑，王贺武老师也表示，经过测算，即使在缺水地区，从近期来看，如到2030年有3万辆燃料电池车运行，需要氢气量大约6万吨，需要水的用量，大概不到1万人生活用水量，可以说影响很小。
因此，在交通领域如果要实现中国碳中和目标，在2060年或者2070年达到碳中和零排放，相关的交通技术，包括燃料都要做颠覆性的改进。欧训民老师预计，到2050年，能源结构会发生大幅度变化，2050年电力作为交通能源的占比将超过50%，氢能占比大概5%-10%。
碳中和目标将倒逼氢能加速发展
碳中和目标的实现必须在能源结构上进行调整，增加清洁能源比重，加快向清洁能源转型。氢能使用环节是100%的清洁能源，是实现碳中和目标的重要途径，国家层面的碳中和承诺将倒逼氢能产业加快发展。
中国氢能目前主要用于工业原料，主要用在合成氨和合成甲醇，也包括石油、炼化行业，真正作为能源应用的比例非常小（不到1%），主要原因在于氢能作为能源成本远高于常规的煤油气电成本，未来氢能要得到大规模影响，氢能成本需要大幅度下降。周胜老师认为，目前中国氢能生产主要来自于化石能源，煤炭、天然气、石油等和工业副产氢，这些都是高碳的生产方式，低碳或者零碳制氢比较少，未来氢能生产方式需要向低碳或者零碳生产方式转变。但是，与化石燃料制氢相比，目前低碳或者零碳制氢减排成本非常高，每吨二氧化碳减排成本高达400-4000元，是目前国内试点碳市场价格10-100倍。
而现在主要的任务是将2060年碳中和作为一个目标进行倒逼，张希良老师表示，重点是要考虑为了实现碳中和目标，我们应该怎样做。例如，在经济的转型，电气化，发展储能、输配、能源互联网等关键技术，引入碳税等方面。
毛宗强老师则进一步提出，未来还需要考虑氢能的出口市场。他表示，我们国家现在有能力给国外提供制氢、用氢、储氢等一整套技术。另外，从地理上来看，东北离日本韩国很近，氢气资源很丰富，有地理优势；新疆氢能一个礼拜就可以运到欧洲，世界上氢能需要进口的地方主要是欧洲、日本和韩国，这个市场中国应该要有所考虑。
（本文内容来自“CIDEG碳中和目标下的中国氢能发展”专题研讨会）
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