藍綠結合，氫能發展樹紅線

○ 文／羅佐縣

氫能產業在技術經濟性和產業鏈安全方面面臨諸多挑戰，發展要做到穩字當先。

6月10日，挪威。加氫站在加氫過程中發生爆炸。這是今年6月發生的第三起加氫站事故，之前分別發生在韓國和美國。

當前正是全球氫能產業投資“熱潮”期，事故發生勢必引發業內人士的思考。就現階段而言，氫氣的能源角色發揮還很一般。未來若要大規模應用，不僅要跨越經濟性挑戰，而且整個產業鏈要樹立安全為王的紅線。

制氫發展方向是藍綠結合

普遍的制氫有兩種方式。一種是煤氣化制氫或天然氣制氫。這樣的工藝來源是灰氫（是指氫氣煤炭、天然氣作為原料），因為生產過程中沒有CCS/CCUS裝置，因此在伴隨氫氣產出的同時有大量的二氧化碳排放。數據顯示，煤氣化制氫生產1公斤氫氣需要排放19公斤二氧化碳，天然氣制取氫氣每公斤需要排放9公斤二氧化碳。在溫室氣體減排成為全球目標的大背景下，傳統的灰氫生產工藝已經沒有空間，須上馬CCS以及CCUS裝置幫助灰氫變藍氫。

另一種方式是電解水制氫，其中的電力要求來自可再生能源。若電力來自煤電，按照生產每噸氫氣耗電5萬～6萬度、每kw/h電生產能耗300克標煤計算，煤電生產每千克氫氣的二氧化碳排放水平在40千克，是煤制氫二氧化碳排放水平的2倍以上。因此，若要確保電解水制氫的環境質量，須用可再生能源電力，以從源頭控制碳排放。這種方式生產的氫氣稱之為綠氫。

巴黎協定生效之后，各國紛紛出臺二氧化碳減排路線圖與目標，控制二氧化碳排放已經成為全球性趨勢。在此大背景下發展氫能，唯有走“藍綠結合”的道路，即讓灰氫變藍氫，生產更多的綠氫。

須跨越經濟性挑戰

“藍綠結合”的制氫發展道路，更多的是從制氫技術角度思考氫能的發展問題。技術可行固然重要，但僅有技術還不夠，還需要有經濟性的支撐。一項技術的實施若不能取得經濟效果，說明技術還不夠先進，僅僅是可行。目前，灰氫變藍以及綠氫生產就面臨著這樣的挑戰。

灰氫變藍氫的核心技術突破就是CCS技術的應用。該項技術的提出已有一定的歷史，項目實踐自上世紀90年代已經開始，但時至今日依然未能取得大的突破，大范圍推廣面臨諸多挑戰。技術方面，捕集技術基本成熟，但封存技術一直飽受質疑。社會公眾擔心人工地下封存存在泄漏以及安全風險。除技術方面因素之外，該技術的應用和實踐耗資巨大，若無大尺度的碳稅及碳交易政策的支持，實施起來相當困難。目前，該技術在挪威、美國和非洲少數地區有應用。未來的氫能制取若要依賴化石能源，能否配套CCS是一道坎，至少在目前還沒有看到明確的出路。

綠氫的制取同樣面臨經濟性挑戰。在所有制氫的手段中，煤制氫成本最低，但不環保的劣勢明顯；電解水由于電價的原因制氫成本最高，特別是可再生能源電力目前的生產成本高于煤電，導致綠氫的生產成本更高。就全球范圍看，目前的氫氣主要用于化工原料，此外在玻璃生產和冶金等領域有少量應用。2018年全球氫氣產量不足億噸，中國氫氣產量2000萬噸。在具體用氫的行業中，由于氫氣占行業產品總成本比例較低以及煤制氫、天然氣制氫等化石能源制氫占主導地位，相關行業尚具備消化氫氣成本的能力。若考慮未來的大規模能源化利用，成本問題就成為不可逾越的一道鴻溝，需要期待技術和發展模式的顛覆性變革。

樹立安全為王紅線

由于氫氣的生產和消費目前尚處于起步和小規模應用階段，各項標準和規范還處于探索和建立階段，因此大規模產業化推廣的條件尚不具備。在此形勢下，若推進力度過大，容易出現不和諧的事件，對氫能產業化發展產生負面影響，特別是安全方面的事件。此類事件一旦發生，容易給氫能貼上負面影響的“標簽”，需要高度重視。

今年6月份全球共爆發了三起與氫能相關的事故，分別發生在韓國、美國和挪威。發生在韓國的事故是一起氫燃料儲存罐爆炸，導致2人死亡，6人受傷；發生在美國加州的爆炸事故是在運氫過程中；發生在挪威的爆炸事故是在加氫站的加氫過程中。上述三起事故分別發生在儲氫、運氫和加氫環節，陸續發生在亞洲、歐洲和北美。一定程度上反映出全球氫產業鏈的運行還不夠成熟和安全。三起事件發生后，當地都宣布暫停加氫站的運營，氫能車的車主面臨無氫可加的窘境。無氫可加還是小的影響，大的影響在于公眾對于氫氣使用安全性的擔憂。如前所述，氫氣目前的主要用途是化工原料，未來能源化應用的重要領域是交通。作為交通燃料，若安全性得不到保障，自然是沒有前途的。也是無巧不成書，最近有關電動汽車自燃的報道也不少，一定程度上讓人們對電動汽車的安全性能產生懷疑。因此，在氫能產供儲銷還沒有發展到成熟階段之前，要高度重視每一環節的發展質量，杜絕安全事故，樹立安全紅線。

注意發展節奏的穩和準

從技術經濟性方面看，目前氫能產業發展還存在諸多不足。制氫環節灰氫變藍以及綠氫生產都面臨經濟性的制約問題。制氫環節之外的儲氫技術主要有低溫液態、高壓氣態以及化學儲氫。低溫液態儲氫對儲氫材料和溫度有著極高的要求，目前僅用于火箭發射等特定領域；高壓氣態技術雖然成熟，但體積容量比較低是不小的缺陷，美國DOE的目標是75克/立方米，目前僅能達到25克/立方米的水平；物理和化學儲氫目前均處于探索階段。此外，從運輸方面看，長距離運輸會影響氫產業鏈的經濟性。

鑒于氫能產業鏈的運行過程中存在諸多技術經濟方面問題，同時吸取韓國、美國和挪威氫能爆炸的教訓，我國氫能產業發展應做到穩字當先，制定好發展路線和規劃，分階段解決好重點問題。當前應將氫能產供儲銷標準化作為重點工作，積極推動可再生能源電力本地化利用、儲氫技術攻關與示范應用以及加氫站示范，在資源、經濟能力兼備的地區發展氫基地，優先打造氫能示范工程，避免氫能項目遍地開花。從可持續發展角度看，氫能產業發展應在堅持經濟性主線基礎上做到藍綠結合豎起紅線。