关键词：氢能产业；基础设施；战略研究
引言
全球能源行业正经历着以低碳化、无碳化、低污染为方向的第三次能源变革，随着全球能源需求不断增加，全球电气化趋势明显，未来以可再生能源增长幅度最大的电力能源结构将持续变化，进一步形成以石油、天然气、煤炭、可再生能源为主的多元化能源结构。氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的二次能源，可通过一次能源、二次能源及工业领域等多种途径获取，也可广泛应用于工业、建筑、交通、电力行业，是未来构建以清洁能源为主的多元能源供给系统的重要载体，氢能的开发与利用技术已经成为新一轮世界能源技术变革的重要方向，也是汽车产业未来发展的战略制高点，发展氢能将有利于加快推进我国能源生产和消费革命，对新时代能源转型发展具有重大意义。2017年年末，国际氢能源委员会在麦肯锡管理咨询公司的协助下，发布了全球首份氢能源未来发展趋势调查报告，报告指出，到2050年，在全球范围内，氢能产业将创造3000万个工作岗位，减少6×109t二氧化碳排放，创造2.5万亿美元的市场价值，氢能汽车将占全世界车辆的20%~25%，承担全球18%的能源需求。
1制氢技术的发展
制氢技术路线的选择关键在于经济性和低碳性。电解水制氢是获得氢最简单、应用最广泛的方法，但从能量的转换和生产成本来说，电解水制氢也是最不经济的，工业制氢一般不采用这种方式。目前工业制氢技术主要是利用石化能源制氢，从长远考虑，应关注和鼓励利用可再生资源制氢。石化能源制氢领域的技术已经相当成熟，由此生产的氢气约占世界氢气生产总量的95%以上，但能源制氢技术缺点是副产大量二氧化碳。能源制氢技术主要有:(1)以天然气、石油、甲醇为原料裂解制取氢气是当今制取氢气最主要的方法。大部分氢气是通过大规模天然气转化而来，这是目前成本较低且相对环保的制氢方法。(2)在生产合成氨、合成甲醇、石油炼制、乙烷/丙烷脱氢制乙烯/丙烯、钢铁厂尾气等工业副产氢气回收。(3)近几年煤气化技术大规模工业化应用，如在煤头合成氨、煤制油、煤制甲醇制烯烃等工业化装置的应用，使煤气化制氢生产成本大幅降低。丙烷/乙烷脱氢制丙烯/乙烯副产氢气以及钢铁厂尾气副产氢等成本最低;其次是煤气化制氢，以及天然气石油等技术制氢;水电解制氢成本最高。从氢能发展的初期来看，应充分利用工业副产氢气，其次可以适当发展煤气化制氢，少发展石油天然气裂解制氢，限制发展电解水制氢。自2010年以来，由美国引领的页岩气革命，使美国天然气产量呈现爆发性增长，生产天然气的同时副产大量的凝析油，经过分离，副产大量乙烷、丙烷，而全球乙烯、丙烯需求增长迅速，使乙烷脱氢制乙烯生产聚乙烯技术得以迅速发展，并副产大量氢气。近年来国际液化石油气市场供应充足，丙烷市场供应稳定，丙烷脱氢制丙烯副产大量氢气。每生产一吨乙烯/丙烯副产0.057～0.062/0.038～0.042吨氢气，目前全国丙烷脱氢副产氢气约18.50万吨/年，预计到2023年达到39.11万吨/年。这些副产的氢气都可以成为稳定的氢能供应。中国丙烷脱氢制丙烯副产氢气项目 (资料来源:《中国氢能与燃料电池年度报告2018》)。钢铁厂尾气包括焦炉气、转炉气、高炉气。钢铁厂尾气中含H2和CO较高，通过净化、变换、脱碳、提纯等技术方法制得氢气。如果全国按每年5亿吨钢的产能计算，每年可副产约800～1200万吨氢气。煤气化制氢是通过煤气化制得半水煤气，经净化、变换、脱碳、提纯等技术方法制得氢气，副产大量二氧化碳。煤气化技术历经近百年的发展，技术已经相当成熟可靠，经济可行，广泛应用于合成氨、尿素、城市煤气、煤制甲醇制烯烃、IGCC发电等。其技术关键在于煤气化炉。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆典型的煤气化炉有:固定床(移动床)加压煤气化炉－鲁奇煤气化炉，水煤浆加压气化即气流床煤气化炉－德士古煤气化炉，沸腾流化床气化炉－壳牌煤气炉等。从中期来看，制氢技术需要关注基于可再生资源如生物质制氢。生物质资源丰富，是重要的可再生能源，生物质可通过气化和微生物制氢，目前仍比较考验转化技术。长期来看，以太阳能、风能、水能、海洋能和地热能为基础的零排放制氢技术将成为氢能制备的重要资源补充，也是实现零碳排放制氢技术的关键。目前这些技术的转化效率还比较低，但是在欧洲、日本的加氢站，已经把太阳能制氢作为临时和补充的氢燃料补给方式。随着二氧化碳捕获CCS技术的完善，煤气化制氢技术结合二氧化碳捕获CCS技术将实现清洁高效利用煤炭资源的新途径，也是煤基低碳制氢发展的方向。另一方面，我国可再生能源弃电严重，严重制约了我国可再生能源的发展，电网用电峰谷差较大，通过电解水制氢的方式进行能量转化和储存也是解决电网调峰弃电的一种良好途径。
2中国氢能基础设施产业发展现况
2.1投入强度显著提升，加氢站数量规模增加
自2017年以来，中国氢能产业呈现爆发式发展，现阶段中国的应用市场主要以燃料电池大巴车与物流车为主，为了满足车辆应用示范，各地已开始大规模规划并建设保障性加氢站，截至2019年3月，中国已投产加氢站数量达到25座（包括两座内部整改站），较2017年增加14座。在已建成加氢站中，固定式加氢站11座，撬装式加氢站14座，此外，有17座加氢站在建，加氢站分布主要集中在广东、江苏、上海、湖北、河北等地。
2.2关键技术不断突破，装备国产化进程加快
在制氢技术方面，国内已拥有大规模煤制氢（制氢能力2×105m3/h以上）、天然气制氢（制氢能力8×104m3/h）、甲醇制氢（制氢能力4×104m3/h以上）的工程技术集成能力与实际工程案例，并掌握氢气液化关键技术。同时，碱性电解水装置的单机制氢能力也可达1000~1200m3/h，并拥有完全自主知识产权的设备制造、工艺集成能力。
3中国氢能基础设施产业战略思考
加快制定产业链各环节项目基准收益等投资论证的科学决策依据，坚持市场主导与政策驱动并行，加强宏观质量调控，逐步建立科学合理的产业补贴政策与退坡机制；研究氢气增值税降至与天然气同档税率、并享受增值税即征即退50%优惠政策；将加氢站纳入国家重点扶持的公共基础设施，享受企业所得税“三免三减半”政策；逐步消除电解水制氢基本电价，探索建立谷电期环保高效特别是超低排放机组、可再生能源项目特别是超出地区保障利用小时与平价上网的机组，与制氢企业直接电力交易的机制；拓宽产业投融资渠道，鼓励政府金融平台与社会资本加入的多元化投资体系，支持各地设立氢能基础设施产业发展专项基金；支持各地给予前沿性氢能设施装备制造、率先采用国家科技专项成果的储运及加氢项目资金奖励、风险补偿与融资贴息等支持。
结语
目前我国氢能产业经过多年积累，已初具氢能产业化发展条件，相信在不久的将来，氢能将会是我们生活中不可缺少的一种能源。
参考文献
[1]亚化咨询．中国氢能与燃料电池年度报告2018［Ｒ］．2018中国氢资源与氢能产业发展论坛(大连)，2018(9):18－19．
[2]伍科，耿云峰．利用钢厂尾气合成化工产品技术［M］．2011年全国冶金节能减排与低碳技术发展研讨会论文集(唐山)，2011(9)．
论文作者:马虹 赵康
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年5卷20期
论文发表时间:2019/12/2
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