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破解内地制氢困局浅见

作者:数字储能网新闻中心 来源:破解内地制氢困局浅见 发布时间:2023-10-23 浏览:

中国储能网讯:

一、内地制氢之困

  2016年,我国逐步启动本轮氢能产业化以来,内地制氢困局一直无法有效解决。在目前管理政策或架构下,主要问题体现在两个方面:

  一是制氢入化工区带来制氢设施选址极为困难。同时,化工区地理分布不均,如深圳就没有化工区,且化工区因功能设定、环保或安全容量等诸多因素极大限制了制氢设施的建设;

  二是为支持氢能发展,目前政策允许在非化工园区建设电解水制氢(太阳能、风能等可再生能源)等绿氢生产项目和制氢加氢一体站,虽有所突破,但没有根本性解决制氢问题。因为内地风光资源较缺乏,且分布不均;同时,“制加一体”带来高碳排放、制氢储氢设施的大量增加带来安全生产等附加问题。

  综上,在内地开展制氢如再加上电力、土地成本普遍较高等因素,在目前政府制氢政策下一方面既难以降低制氢成本、市场仍将长期依靠政府对制氢供氢提供大量补贴;二方面,开放制氢一体,带来制氢设施的增加,但受制于规模及经济性,制氢设施的安全生产危险将大幅增加。

  二、问题分析

  1、割裂的管理体系与氢气日益多元化应用的矛盾

  危化品管理体系下的制氢准入极为严格。现有主流氢气管理体系或管理逻辑,主要是建立在氢气作为化工品,特别作为化工、钢铁等生产的过程性产品受到严格管理。如煤化工生产过程,通过煤制氢生产合成气,向下延伸生产各类化工品;如钢铁冶炼过程中,煤制氢将铁矿石还原得到生铁等。作为大型化工、冶炼装置的一部分,当然要列入危险化学品进行重点监管,管理手段严格,历年来,我国出台了一系列包括《危险化学品安全生产"十四五规划方案》、《全国危险化学品安全风险集中治理方案》、《全国化工园区安全整治提升工作方案》、6部委联合印发的《化工园区建设标准和认定管理办法(试行)》(工信部联原〔2021220号)等大量的化工区、危险化学品生产管理政策。

  工业(非化工/冶炼)自用氢领域管理较为宽松,制氢设施广泛存在。2000年代以下来,随着光伏、半导体、医药,特别是氢能等新兴产业的发展,氢气的应用领域已进入到电力、能源、电子等诸多领域。实际上,诸多工厂建设有制氢设施(不外销售),包括各类发电厂、半导体工厂、晶硅工厂、药厂、硬质合金企业,及目前又允许的“制加一体”加氢站等等,均建设有自用制氢设施,国内第一台千方电解制氢设备就是应用在晶硅生产领域,因此,制氢设施实际上在社会广泛存在。

  “氢能经济”带来氢气应用的日益多元化与现有割裂的管理方式的矛盾。近几年来随着全球氢能经济的快速发展,氢气已体现出工业气体、化工品、能源品的多重属性,目前的管理体系与政策已不能适应当前氢能产业化的发展。主要体现为制氢工厂难批、绿电成本高带来制氢成本高等诸多问题。

  2、内地风光资源及电力资源相对短缺带来系列问题

  一方面内地风光资源相对缺乏,广东为例,2022年风光发电量160亿度,占总电量的4.4%,全国是8.6%,且多分布在近海、山区,制储氢不方便;二方面,离网可再生能源制氢的非连续性与工业应用稳定性的矛盾无法解决;三方面,内地特别沿海地区,长期以来在夏季存在电力短缺问题,换而言之工业用电都保证不了,制氢能有保证吗?

  3、简单推动电解水制氢带来高碳排放矛盾的问题

  内地氢能政策中虽然大都鼓励可再生能源电解制氢,如上所述,至少目前缺少实际可操作性。另一方面,政府通过开放非化工区“制加一体”或给予一定电价政策支持,鼓励电解水制氢。但是据《我国制氢技术碳排放和经济性初探》(中国标准化研究院资环分院),网电水电解制氢排碳45.644.94 kgCO2e/kgH2,高于煤制氢19公斤的排碳量,更高于副产氢5公斤左右的排碳量。从排碳角度而言,网电电解水制氢并不是最好的方案。

  三、解决方案建议

  为解决内地制氢困局,建议整体上将作为过程性产品的制氢设施管理与独立制氢工厂区分管理;应以排碳量为导向,因地制宜,支持采用不同制氢方式,以生产便宜的低碳氢为目标;前期以工业用氢主,后期以交通用氢为主推动制氢,改善经济性;避免大量布建经济、效率不高的制加一体站,具体建议如下:

  1、政策应鼓励支持在化工区建设大型独立制氢设施(产能万吨/年以上)。由于独立制氢设施产值不高,按万吨制氢工厂产值约3亿左右,单位产值较低,是沿海许多化工区不愿意建设独立制氢工厂的重要原因之一。

  2、建议将“制加一体站”扩展为区域制加氢中心。制氢中心以制氢为主,加氢为辅,可以向周围加氢站及工业用氢企业供氢,扩大制氢产能至5000吨至1万吨以内,考虑安全性,储氢装置仍可限定在3000公斤以内,鼓励现产现销,或采用少量管束车作为临时储氢用途。

  部分地区一直在探索非化工区规模化制氢。20236月,江苏省发改委对省十四届人大一次会议第1072号建议的答复表示,“江苏省发改委积极与有关部门沟通对接,强化氢的能源属性,促进政策优化,积极破解氢能项目在选址、立项、审批、运营等方面的制度瓶颈,支持开展非化工园区规模化制氢试点”。

  3、制氢方式上,不应限定是电解水制氢,应以排碳量为考量标准。充分发挥当地资源禀赋,采用各类制氢方式降低成本,以推动市场化商用为原则(无需政府补贴为原则)。

  综上,在一个区域市场,依托一个化工区的大型制氢工厂(如有化工区),辅助少量万吨级制加氢中心,再配合建设独立加氢站,这样可以全面解决区域内氢能交通、工业用氢,并减少相关工厂的自用小型制氢设施,无论从制氢的规模经济性、制氢安全生产管理效率,都可以比现有政策下的制氢方案更优。


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关键字:制氢

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