編者按:發展氫能産業,是能源領域深入踐行新發展理念培育新質生産力的重要體現,是實現能源結構轉型和綠色發展的戰略選擇,我國氫能産業發展現狀有哪些優勢?面臨哪些問題?日前,中國氫能聯盟在2025氫能專精特新創業大賽決賽現場,專訪西南石油大學教授雷憲章。
西南石油大學教授雷憲章
問:如何看待中國氫能産業發展的獨特優勢和主要挑戰?
答:能源轉型的根本目標在於實現新能源對傳統能源的替代,然而當前電網系統難以完全消納波動性較強的可再生能源。目前我國風電和光伏在能源結構中的佔比約為16%,根據國內專家預測,新能源在我國能源結構中的佔比將從當前的16%提高到2060年的70%至80%。但即便在16%比例下,發展已面臨重大挑戰,主要體現在電網消納能力不足,未來若要將新能源佔比提升至80%,僅依賴電網是不現實的,因此必須推進能源的就地消納,實現與電網的適度解耦。光熱發電、電制氫等就地消納方式,將成為未來的重要方向。
從國家戰略層面看,儘管我國氫能産業起步較晚於一些西方發達國家,但“雙碳”目標作為既定國策,要求我們必須從戰略和産業布局上加速氫能發展。目前幾乎所有省份和主要城市均已制定氫能産業規劃,氫能已上升為國家戰略。在這一戰略引領下,中國氫能發展將實現超常規推進。
此外,氫能與電能同屬二次能源,且在零碳轉型中具有同等重要的地位。當前,電能是主導的二次能源,而氫能以分子形態存在,具備儲能穩定性,可有效彌補電能電子波動性的短板,從而形成“電氫協同”的能源架構,這一互補模式將代表未來能源發展的重要方向。
問:要實現從當前的電力單核系統向電氫雙核系統的基因級的這種躍遷,最需要優先突破的是哪些方面?
答:實現從當前電力單核系統向電氫雙核系統的基因級躍遷是一個全方位的進程,涉及技術、市場、政策與企業應用端的協同發展,而不是依靠單方面突破。最核心的是要解決氫能的經濟性問題。根據國際能源署數據,電價需降至每度0.15元至0.20元,氫能才具備經濟可行性。然而,目前我國95%以上的制氫仍依賴電網供電,即便在有政府補貼的情況下,最低電價也在每度0.3元左右。由此可見,在當前電價水平下,氫能的經濟性問題尚未得到解決。
要突破這個問題,得回到發展氫能最根本的目的:初衷是為了消納風電和光伏這些電網消化不掉的綠電。如果用電網的電電解水制氫,底層邏輯就矛盾了,本來氫該消納的是多餘的新能源,反而又消耗了電網已有的電。所以真正應該做的,是不依賴電網,直接利用無法並網的風光電力來制氫,也就是離網制氫。
離網制氫目前最大的挑戰是電源穩定性問題。目前90%以上都是鹼性電解槽,啟動需要一小時甚至幾小時,且頻繁啟停會大幅縮短設備壽命。一旦啟動,就必須保持穩定運行。風電光伏卻是間歇性、波動性的,無法滿足鹼性電解槽對穩定電源的要求。為了求穩,企業只能又回頭用電網的電,這就形成了矛盾。
怎麼破解這個矛盾?關鍵是要有綠色的兜底電源。國外有些地區用柴油發電機,但這違背我們綠色發展的道路。所以,離網制氫面臨的重大挑戰,就是找到經濟、綠色的兜底電源。固體氧化物燃料電池(SOFC)是一個重要解決方案。它是可逆的,既可以制氫,也可以發電:白天配合鹼性電解槽制氫,晚上用白天制的氫發電。這樣發出的電100%綠電,只要它能承擔系統15%到20%的供電量,就可以成為核心的兜底電源。我們國家這方面技術剛起步,還需要時間,但這一定是未來的方向。
因此,電氫雙核的核心,就是協同發展電力與氫能,一方面給電力系統供電,另一方面把風光資源直接轉化為氫。未來,電氫協同將在“發-輸-配-用-儲”每個環節都深度融合:氫能是中長期儲能中能效最高、成本更低的方式;氫燃料電池可以支撐電網波動,提高穩定性;在戰略負荷和孤島電網場景(比如易受攻擊的架空線區域),氫能可增強能源安全。此外,像國外AI和大數據中心已開始用固體氧化物燃料電池作為核心供電,我們國家也必然朝這個方向走。
問:要推動新能源産業從單點技術突破邁向全産業鏈協同發展,當前最需要促進哪些方面,在這過程中,氫能專精特新創業大賽發揮了什麼樣的一個作用?
答:推動新能源産業全産業鏈協同發展,當前最關鍵的是解決氫能領域的兩大難點與堵點。首先,資金端的電價問題必須解決,因為氫能發展的底層邏輯在於經濟性,只有具備經濟性,市場才能自發形成,從而倒逼産業向更大規模、更縱深化發展,單靠政府推動是不可持續的。其次,氫能的運輸和儲存是另一個關鍵堵點。
目前國內氫能的配送更多的是像同城快遞就在一個小範圍之內,就是有訂單我直接從源頭送到用端去,這種模式難以支撐未來大規模發展;必須建立類似物流配送中心的儲運體系,而當前缺乏成熟的大規模儲氫技術。液氫推廣面臨産業體系不完善、設備缺失、成本高等制約;固態儲氫也難以滿足大規模需求;管道輸氫雖已有清晰思路,但儲存環節仍受地域限制,例如歐洲嘗試的岩洞儲氫就依賴特定地質條件。液態有機儲氫被國際能源署視為最有潛力的方向之一,因其能利用現有石油運輸設施、無需重建體系,並可實現長期儲存,但目前也面臨能耗高、釋放溫度要求高等技術挑戰。
回過頭來看,本次專精特新氫能創業大賽正是在這樣的背景下發揮了重要作用。作為國內氫能領域的重要品牌,大賽匯聚了眾多企業與創新力量,加速了技術交流和迭代。它不僅激勵了行業創新動力,更使得創新過程中的閃光點得以被借鑒和推廣,既成為行業協作的&&,也成為氫能發展的驅動力量。這種大賽涌現出的火花必將為破解産儲運難題注入新動力,為氫能産業帶來持續活力與可能性。