广东氢能产业发展现状分析及对策建议.pdf
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1、13 收稿日期:2023-02-23基金项目:广东省科技计划项目“广东省氢能技术发展及前景预测”(020A1010020017)作者简介:赵静波(1994-),男,硕士,助理研究员,研究方向:能源科技与能源政策规划;王美(1987-),男,硕士,副研究员,研究方向:能源低碳政策研究与节能技术应用;于文益(1978-),男,硕士,研究员,研究方向:能源与节能科技与政策规划、低碳发展战略和规划。广东氢能产业发展现状分析及对策建议赵静波1,2,王 美1,2,于文益1,2(1.广东省技术经济研究发展中心,广东广州 510070;2.广东省能源研究会,广东广州 510070)摘要:针对广东省氢能产业发展
2、定位、区域布局、技术创新、推广应用这 4 个方面进行分析,发现广东省氢能产业链布局已具雏形,并构建了相对完善的创新体制机制,但同时也存在着核心技术水平距离国际领先水平仍有差距、内生动力不足、绿氢比例偏低等问题。结合广东省产业发展优势和能源战略导向,提出将可再生能源制氢作为未来主要氢气来源,将氢储能作为储能领域的重要补充之一,同时聚焦于氢能产业链中绿色低碳环节制定支持政策,结合区域特色和不同应用场景引导产业链错位发展的对策建议。关键词:氢能产业;氢燃料电池;氢能利用;广东中图分类号:U455.6 文献标志码:A 文章编号:2096-5095(2023)03-0013-08Analysis and
3、 Suggestions of the Development Status of Hydrogen Energy Industry in Guangdong ZHAO Jing-bo1,2,WANG Mei1,2,YU Wen-yi1,2(1.Guangdong Techno-economy Research and Development Center,Guangzhou 510070,China;2.Guangdong Energy Research Society,Guangzhou 510070,China)Abstract According to the analysis of
4、hydrogen energy which including the development positioning industrial regional layout technological innovation and promotion and application in Guangdong this paper finds that the layout of hydrogen energy industry chain in Guangdong Province has taken shape and a relatively complete innovation sys
5、tem and mechanism have been constructed however there are still problems such as the gap between core technology and the international leading level insufficient endogenous power and low proportion of green hydrogen.Combined with the industrial development advantages and energy strategy orientation
6、of Guangdong Province the paper proposes renewable energy hydrogen production as the main hydrogen source in the future and hydrogen energy storage as one of the important supplements in the field of energy storage and at the same time focuses on the green and low-carbon links in the hydrogen energy
7、 industry chain to formulate support policies and combines regional characteristics and different application scenarios to guide the dislocation development of the industrial chain.Key words hydrogen energy industry hydrogen battery hydrogen utilization Guangdong 2023 年 6 月科技创新发展战略研究Jun 2023第 7 卷第 3
8、 期Strategy for Innovation and Development of Science and TechnologyVol.7 No.3CMYK单页14 0 引言氢能作为无碳、高密度能量载体,为当前化石能源体系深度脱碳提供了一条可行路径。国际氢能委员会1报告指出,若全球温度上升幅度能控制在 2 的目标以内,到 2050 年全球氢能需求将达到 5.5109 t,占终端能源需求的比重超过18%,可减少约 61010 t 二氧化碳排放。美国、日本、韩国、澳大利亚等发达国家已初步形成了自主化的氢能产业价值链,在燃料电池技术、氢供应链和电解技术等氢能技术创新和示范推广领域取得了突破性进
9、展。“十二五”以来,我国应对全球气候变化、产业结构转型升级、大气污染防治等压力持续加剧,随着新能源技术的突破和产业发展的提质增速,氢能利用与燃料电池技术创新被提升到国家战略高度2。2060 年实现碳中和的愿景和新的国家自主贡献(NDC)承诺也大力推动着我国经济体系、能源体系、技术体系和治理体系的绿色低碳转型。为实施深度脱碳、实现碳中和战略,氢能作为低碳发展的关键能源之一,有望在钢铁、化工、长途运输、航空和航运等难以减排的行业发挥关键作用。2001 年,我国开始对氢燃料电池关键技术及产业共性技术研发给予大力支持,旨在推动氢能利用相关技术和产业逐步实现自主示范。2014 年以来,我国密集出台了一系
10、列涉及氢能及燃料电池产业相关的政策与发展规划,其中能源技术革命创新行动计划 20162030和“十三五”国家科技创新规划将氢能发展与燃料电池技术创新提升到国家战略高度;国家创新驱动发展战略纲要“十三五”国家战略性新兴产业发展规划等将氢能与燃料电池技术列入重点发展方向;汽车产业中长期发展规划等将氢燃料电池汽车纳入重点发展领域。2020 年,财政部、工业和信息化部、科技部、国家发展改革委联合发布的关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知 指出,要利用 4 年左右的时间建立氢能和燃料电池汽车产业链,关键核心技术取得突破,形成布局合理、协同发展的良好局面。同年,国家能源局召开的全国能源工作会
11、议明确将推动储能、氢能技术进步与产业发展,同步研究实施促进储能技术与产业发展的政策,开展储能示范项目征集与评选,制定实施氢能产业发展规划,组织开展关键技术装备攻关,积极推动应用示范,推动新技术产业化发展。面向国内巨大的终端能源消费主体,依托雄厚的传统资源型工业和丰富的可再生能源资源,中国氢能将形成一个 12 万亿元产值的新兴产业3。自 2009 年起,广东开始发展氢能利用及相关产业,通过氢能产业园、氢能小镇以及产业配套设施建设、出台扶持政策等,以产城融合发展理念推动氢能产业集聚发展。当前,广东的氢能利用体系逐步完善,涵盖了氢能技术研发、氢气制备与储运、氢能应用三大方面,氢能全产业链初步形成。“
12、十四五”期间,新兴能源技术加速迭代,新产业、新模式、新业态不断涌现,氢能与风光储及智能电网融合发展将推动广东引领新一代电力系统低碳化转型,推动能源结构加速向清洁、低碳化升级。面对广东能源需求量大、资源禀赋受限、能源对外依存度高、供应链脆弱,节能减排及生态环保压力大等现实困境,本文从氢能全产业链视角出发,系统分析氢能产业发展中面临的问题,探索氢能在广东能源体系中发挥的作用。1 文献综述在氢能产业发展方面,各国及地区都积极绘制发展和技术路线图,探索中长期发展路径。其中,美国、日本、欧洲等分别提出了氢能交通、第 7 卷科技创新发展战略研究第 3 期CMYK双页15 氢能社会、氢能计划等路线4。学者们
13、聚焦氢能产业技术现状、氢能汽车发展现状、氢能产业导向等对氢能产业发展开展了研究,例如,姚若军等5对现有氢能产业链各节点涉及的技术现状开展调研,提出我国在碱性电解水技术、高压储氢技术、天然气管道掺氢输送技术等方面已经初步具备应用条件,适合开展示范项目,在低温液氢技术、质子交换膜制氢和燃料电池技术、固体氧化物制氢和燃料电池技术等方面则有待进一步突破;王冉等6在梳理世界主要发达国家和地区氢能汽车发展现状及政策实践的基础上,提出国外氢能汽车已经进入降低成本、提高性能和大规模商业化推广的准备阶段,未来我国氢能汽车发展应针对制氢等碳排放强度高的环节,加强可再生能源制氢政策扶持力度,并围绕氢能汽车产业链重点
14、做好氢储运、加注等环节瓶颈问题的基础研究;张长令7通过分析美国、韩国、日本、欧盟等区域氢能产业导向,提出应将氢能作为一种战略性能源和清洁能源体系的重要组成部分,在技术方面聚焦氢气供应、车载储氢、燃料电池等核心技术,加快突破技术薄弱环节。在以加氢站为主的氢能设施方面,凌文等8将我国氢能基础设施产业总体发展划分为 3 个发展阶段,并提出到2035 年加氢关键装备技术将完全国产化,初步形成高效、安全、低成本供氢网络产业发展态势,为产业高质量、可持续发展奠定基础。上述文献大多针对氢能在国家规划政策导向和科技创新战略方面开展综述分析,现有文献对广东省的资源禀赋和不同行业间氢能利用的差异研究不足,缺乏对广
15、东氢能全产业链的系统梳理。因此,本文在总结广东省氢能产业区域布局、技术创新体系、推广应用规模的基础上,分析氢能发展存在的问题,并对未来发展战略提出建议。2 广东氢能产业发展现状分析2.1 氢能产业链氢气是一种单位质量能量含量高的燃料,可从水、化石燃料等含氢物质中制取,是重要的工业原料和能源载体。氢能是指氢在物理与化学变化过程中释放的能量,可用于储能、发电以及各种交通工具用燃料、家用燃料等。氢能源完整的产业链条包括上游的制取、储运、加注等领域,中游的燃料电池及关键零部件、燃料电池动力系统等领域,下游的交通运输、火箭等特殊领域,电子设备及建筑用能等领域等(见图 1)。上游制取技术主要涵盖热化学制氢
16、、工业副产提纯制氢和电解水制氢,储运涉及气态、液态、固体及管道储运方式,加注主要有顺序取气加注和增压加注两种技术路线。中游氢燃料电池及关键零部件领域主要包含主流的熔融碳酸盐燃料电池、质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池这 3 种最主要的商业应用技术路线,燃料电池动力系统领域包括电池设计、电池热管理、储能系统、控制策略等。下游应用还涵盖家用燃料电池、应急和信息储备中心等领域备用电源、大型发电站等。整体来看,在氢能产业链方面,广东拥有较为丰富的副产氢气资源,在制氢总产量及氢气纯化、电解水制氢等方面具有优势,但由于未掌握关键核心技术,燃料电池、储氢设备、制氢设备等成本高,产业链条中很多环节的技术水
17、平未达到国际领先水平。2.2 氢能发展定位广东作为我国第一经济大省和能源消费大省之一,整体上依然以煤炭、石油、天然气等化石能源消费为主。2021 年,广东一次能源消费总量约为3.6 亿 t(按标准煤),煤炭、石油、燃气、其他能源的比重分别约为 35.0%、26.8%、11.4%和 26.8%,2023 年 6 月赵静波,等:广东氢能产业发展现状分析及对策建议Jun 2023CMYK单页16 图 1 氢能源产业链非化石能源消费占比约 29.0%9,整体上依然是以煤炭和石油、天然气等化石能源为主。根据全球能源低碳化转型趋势、国家能源革命战略和广东能源发展战略导向要求10-12,广东将以更大的决心构
18、建清洁低碳、安全高效、智能创新的现代高质量能源体系13,依托资源、技术和人才优势,大力发展先进核能、海上风电、太阳能等可再生能源,加快培育氢能、储能、智慧能源等新能源产业,助推能源清洁低碳化转型。根据广东省海上风电发展规划(20172030 年)(修编),到2030 年广东将建成 3 000 万 kW 海上风电,成为全国海上风电发展大省,为氢能利用提供有利的氢源条件14。当前广东氢能设施布局和产能可有效支撑氢能利用不超过 2.5 万 t/年的总体规模,结合当前的氢能推广应用力度以及低成本氢源供给解决方案,到 2025 年制氢规模可达到约 8 万 t,氢燃料电池可达到约 500 万 kW。203
19、02060 年,可再生能源绿氢和多能互补制氢等新兴制氢技术将占据主导地位,氢能将成为广东绿色低碳能源体系的重要组成部分,占终端能源消费的比重提升至15%以上,实现绿氢为主导、灰氢有效补充的终端氢能格局。2.3 氢能区域布局广东省氢能源利用相关产业涵盖了氢气制备、储运、应用三大方面,特别是在氢燃料电池电堆、动力系统及空气压缩机研发、生产领域,已汇集了超过 300 家氢能相关企业,成为了全国规模最大的燃料电池汽车产业集群,涌现了以广州汽车集团股份有限公司、佛山市清极能源科技有限公司、鸿基创能科技(广州)有限公司、广东国鸿氢能科技有限公司、广东济平新能源科技有限公司等为代表的产业链龙头企业15在空间
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