氢能在碳中和的角色和定位

近日，北京清华工业开发研究院院长金勤献在参加中新社国是论坛之“能源中国”时表示，氢能对中国提高能源体系安全、实现碳中和具有极高战略价值。在工业领域，氢能将在原料和热源的替代方面扮演主要角色。

11月27日，“一带一路”清洁能源发展论坛在青海西宁举行。来自全国各地的院士、专家学者和企业家们齐聚一堂，进行了一场重量级的智慧与思路的碰撞。其中，中国科技大学校长、中国科学院院士包信和发表了“未来清洁能源的出路在何方？”的主题演讲中指出：氢能利用效率高、无污染，还能与多种能源耦合，可以说是实现碳中和目标的关键。

中国科技大学校长、中国科学院院士包信 图片来源：青海普法

青海地处青藏高原，被誉为“三江之源”“中华水塔”，得天独厚的自然禀赋，为其实现碳中和、打造碳中和示范区提供了绝佳平台。聚力打造国家清洁能源产业高地，青海持续推动绿色低碳循环发展，生态环境保护取得了重要进展。“十三五”期间，青海碳排放强度降幅居中国首位，绿色转型加快推进。

“碳中和”并不意味着要实现“绝对零排放”，而是使碳排放量和清除量达到平衡，即通过颠覆性的创新技术，将碳排放对自然产生的影响降低到净零程度。产业结构调整和能源结构变革，是青海实现碳达峰、碳中和的必由之路。

中国长期以来都在发展煤化工，用煤炭、氧气和水来合成复杂的有机物，产出传统上需要石油制造的化学品。其缺点是需要消耗水，并排放一定的二氧化碳。但如果在这个过程中加入氢气，用高效的催化剂和智慧的化学反应过程，就能对煤进行“精准剪裁”，用更少的水、排放更少的二氧化碳来获得需要的化学产品。

氢气不光能够帮助煤化工，还能用来替代现有的化石燃料，实现能量的储存与集中释放。氢燃料电池技术可以用比内燃机更高的效率释放能量，氢气完全有潜力取代当今的汽油，成为社会运行中，能源的“搬运工”。

氢气在自然界不存在，需要人工获取，还要储存、转换和应用。“精准剪接”煤分子，完成煤炭清洁利用，实现这一构想离不开先进、高效的催化剂，同时还要摒弃传统的氧助气化过程，有“绿氢”的帮助才能做到。氢能利用效率高、无污染，还能与多种能源耦合，可以说是实现碳中和目标的关键。当今能源体系是由化石能源产生电力、液体燃料，再到达最终用户。在未来能源构架中，氢能将与电力一起居于核心位置，为终端用户供能。

未来，青海应按节点落实好国家确定的碳达峰、碳中和任务，稳步开展二氧化碳达峰、碳中和行动，重点关注水电解科技创新和资本投入，尤其要大力发展可再生能源驱动的大规模水电解，生产更多“绿氢”，探索大容量、安全、稳定的储能技术。

此外，在民用领域，佛山正在探索用氢能进万家”构建智慧零碳能源示范社区！

金勤献说，中国有全球增长最快能源和环保需要，具有巨大独特的市场优势。氢能对中国提高能源体系安全、实现碳中和具有极高战略价值。在工业领域，氢能将在原料和热源的替代方面扮演主要角色，在能源领域，分布式电力系统、储能等方面将发挥重要作用。

“绿氢需求推动了可再生能源需求的巨幅增长”，金勤献说，预计中国2050年CO2排放降低到58亿吨，相对峰值减少77亿吨，其中氢能应用减少8.7亿吨排放，2060年达到碳中和，预计碳排放再减少30亿吨，其中氢能应用减排量3亿吨，占总减少的10%以上。

“如全部采用可再生能源水电解制氢，需要可再生能源年发电量约350万亿度，是2018年可再生能源发电量1.9万亿度的180倍”，金勤献说。

将氢能应用于钢铁生产是钢铁产业低碳绿色化转型升级的有效途径。

金勤献说，中国钢铁行业90%以上的产能是采用高炉技术生产的长流程钢，碳排放占年全国二氧化碳排放总量15%左右。预计2050年，废钢循环的短流程钢将占中国钢铁总产量的60%，其中直接还原铁是短流程钢的重要组成。废钢循环和氢直还原铁技术结合，将构建完整的零碳排放冶金产业，为新能源等绿色行业提供零碳排放的绿钢。

“来自可再生能源发的绿电，是冶金产业零碳转型的升级重要支撑”，金勤献强调，直接还原炼铁没有烧结、焦炉和高炉，产品磷、硫含量低、五害杂质少、洁净，能够生产高纯净、高品质钢的原料，是短流程电炉钢必不可少的配套技术，能够与上游高碳铬铁和下游铁素体不锈钢一起，形成完整冶金产业链。

金勤献说，中国将秉持人类命运共同体理念，愿承担与中国发展水平相称的国际责任，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，为实现应对气候变化《巴黎协定》确定的目标作出更大努力和贡献。

佛山南海探索零排放为减碳社区建设提供标准化路径

作为国内氢能先行地，近年来，南海区建成了国内首座商业化加氢站，近来南海正在打造以“氢能社会”解决方案为目标的零碳社区，汇聚了中日韩最先进的技术装备，将有力推动智慧能源社区国家标准和建设规范的制定与实施。全国首座“氢能进万家”智慧能源示范社区项目投运仪式日前在南海区丹灶镇举行。

中科润谷智慧能源科技（佛山）有限公司（下称“中科润谷”）展厅内，一套关于“碳达峰、碳中和”实施路线模型图引人注目。

“我们将局域氢气管网接入智慧能源社区，所有可再生能源（光伏、风能等）通过电解水制氢技术向氢气管网集结，结合燃料电池分布式能源热电联产设备实现小区内冷热电三联供，住户可以不再缴纳燃气费和电费。”中科润谷（佛山）CEO李新达说。

今年2月，中日韩智慧能源产业基地项目正式落户南海，项目计划总投资80亿元，将打造全国首个“氢能进万家”智慧能源示范社区。位于丹灶的丹青苑正是这个智慧能源示范社区所在地。

“我们的项目是中日韩三国合作开发的成果，借鉴东京奥运会氢能社区和氢能场馆的规范标准，现在就将未来2030年至2040年的氢能社区、氢能城市的解决方案及设备设施配套工程以示范的形式组织建设出来，推出全国首座氢能进万家智慧能源示范社区一期二期工程。”中科润谷项目部部长黎翊威说。

丹青苑项目使用的氢能设备均来自中日韩合作开发。孙景锋 摄

按照规划，该社区一期工程依托现有城市气网，将从天然气管网向混氢天然气管网最终向氢气管网演变。而二期项目将采用光伏制氢，不再使用城市的燃气和电网，小区里面的住户也不用再缴纳电费和燃气费，推动小区最终实现碳达峰、碳中和。

“以目前的中日韩产业化条件，碳中和社区要建成每平方米住宅造价需增加1500元成本，这样住户可以实现不再缴纳燃气费和电费，碳中和社区（住宅）在一、二线城市具备率先推广的条件。”李新达说。

未来，中科润谷还将依托丹青苑项目适时推出氢能进万家智慧能源社区国家标准、设计规范和产品标准等促进氢能进万家智慧能源产业发展的标准，为国家“减碳”社区和“碳中和”社区建设提供标准化实施路径。

“项目汇聚了中日韩最先进的技术装备，将有力推动智慧能源社区国家标准和建设规范的制定与实施。”黄智斌说。

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