氢能廿年|干勇：“双碳背景”下氢能发展的几点思考

　　会上，中国工程院院士干勇以“‘双碳背景’下氢能发展的几点思考”为题进行在线主旨演讲，以下为演讲内容实录：

　　各位嘉宾，各位同仁，下边我要和大家交流的题目是“双碳目标下氢能发展的几点思考”。习总书记在75届联合国大会向国际社会作出碳达峰碳中和的郑重承诺，我们以能源绿色低碳发展为关键实现碳达峰碳中和目标，构建清洁能源低碳安全体系，二氧化碳排放2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右，风电太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上，力争2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和。

　　第一个化石燃料时代向绿色能源时代转变。国家能源研究院有一个模型，对双碳目标下各类型的电源发展进行预期，2030年在碳达峰情况下，我们总装机容量现在2021年22亿千瓦左右，2060年达到48亿千瓦左右，占总装机容量24.6%，发电9万亿千瓦，占比整个发电量50.2%，这时候化石能源发电量仅仅只有13%，装机比只有9%。但是有一点说明了，可再生能源、光电光伏和风电装机速度是非常快的，量也不小，我们看看储能未来的发展，由于带波动性的光伏和风电利用，所以突破储能的技术成为未来一个必然要走的路，而且突破一些高端前沿储能技术，包括压缩控机，钠离子电池储能等等。

　　可再生能源的波动性和随机性提出了三大挑战，第一个发电设备的低抗扰性和弱支撑性，氢能具有大规模长周期优势，可实现电力时间空间转移，它可以永久保存，可以运输到任何地方。所以当务之急，我们要建立低成本、大规模绿色经济新体系。 氢能利用将促进人类社会生产方式和生活方式的变化，它比电更容易储存，可以利用管网运输，而且可以降低绿色能源成本，这里边也包括关键核心材料，零件、部件相关的一些材料和零部件，就不一一细说了。

　　氢能与燃料电池技术推动了汽车、分布式发电等新兴产业的发展，我们可以在3-5分钟充电，把氢能燃料加进去，续航可以达到500公里以上。包括分布式热电联供和深海潜器和无人机等，都可以利用密度高的氢能。

　　第二个运用，目前氢能重点是氢能重卡时代，重载柴油车的氢燃料电车应用是当务之急。因为柴油车氮氧化物排放量占排放总量68.3%，氢燃料电池不同点重载和续航里程，它的能量密度很高，所以港口是一个最好的应用示范点。开创氢能重大时代要优先发展氢能源，还可以与商用物流车一起，现在已经达到了共识，我们看到张家港已经开始进行氢燃料电池重卡的一些活动，特别是我们统计了9个港口，每一个月这几个港口需要的柴油400万吨，如果由氢能来代替，每个月需求量也是不小的，所以这个不光是技术驱动，而且实际解决环保和环境问题。

　　第三个是跨行业氢循环经济，我们看到钢铁集团最近开展氢冶金，十多年前这个就开始了，现在宝武准备建一个百万吨氢冶金示范基地，主要氢来自于海上风电。第二个准备建立负氢冶金示范，它的氢来源于新疆南疆建设大量的光伏电池，这种绿色能源，绿氢，一旦转化率到28%，光伏发电成本可以降到1毛钱左右，绿氢成本可以在和现在冶金中能够占有优势，可以大量推广，这是跨行业的轻循环经济的利用。

　　第四个固态储氢，现在开始起步我们氢的利用，我觉得从安全角度考虑，目前最好的一种方式是固态储氢，特别是镁氢二，镁氢二储氢的能力和安全性已经进行深入研究，具有商业化发展前景的储存和运输方式，它甚至可以比储氢的质量密度还要高，它固态储氢车可以装一吨到两吨氢气，所以以后固态储氢是一种非常重要的场景。

　　氢能未来的发展重点是突破氢的绿色基础，研发可再生能源高效低成本的技术，建立大规模的供氢体系，包括氢燃料电池关键核心技术，提高关键材料和核心内部国产化能力。

　　最后结语，我对碳中和氢能需求预测，国际能源所预计2050年总用能降低8%，但是其经济规模扩大2倍。煤炭用量减少98%，我们自己规划中化石能源，我们要降到20%，比国际能源署稍高。

　　第二个，全球氢能需求应用领域的预测，低碳氢占比达到70%，2030年用氢量总2亿吨，到50%的低碳氢来自于电解，对于商业用氢就是7000万吨，这个比较高。另外绿氢在氢燃料电池中，包括氢在其他领域的应用中，都是占一个很高的比例，主要是绿氢为主。

　　另外我国煤电中，氢替煤是焦点问题，2050年需要80%替代率，我国2050年需要1.6亿吨氢，我们至少进行降到20%以内进行碳中和。如果80%煤炭由氢替代，至少是6000万吨…如果全球4500万吨氢用钢铁冶金，如果我们占比50%大概需要2000万吨用于轻冶金，化工大概也要2000多万吨，所以我国2050年-2060年总计需氢汽1.6亿吨，这是国际能源所预测。

　　下一步研究计划，2050年必须有6000万吨以上的绿氢作为燃煤发电的替代燃料，才能替代足够大于80%的燃煤。该场景下绿氢燃料对于电力将起到压舱石作用，保障电力系统稳定性。最后对于电池和燃氢发电装置，共同实现电网的调峰、调频，提升电网灵活性，实现氢能在长周期储能应用，需要进一步细化分析关键技术和应用场景，建立数学模式，谢谢大家。