半岛政前方|山东十四五规划里的“东方氢岛”:从青岛到“氢岛” 注定是一条不凡路

2021-04-28 09:14 大众报业·半岛网阅读 (47506) 扫描到手机

半岛全媒体记者 高书华

4月24日,“碳中和·零碳中国峰会暨第四届中国能源投资发展论坛”举办,中国投资协会、落基山研究所在会上发布的报告《零碳中国·绿色投资》中认为,零碳能源转型将在七个领域催生巨大的投资市场,包括再生资源利用、能效、终端消费电气化、零碳发电技术、储能、氢能和数字化。到2050年,未来七成的终端能源需求将来自于电,绝大多数零碳电力能源需求将为光伏、风电、电化学储能和氢能。

不过,虽然新能源产业前景广阔,但技术突破和成本过高是两大难题。在技术突破方面,与会专家将重点落在氢能方面。氢燃烧的产物是水,被视作最清洁的能源,氢还具有燃烧热值高的特点。因此,氢能在能源转型中被给予厚望。

氢能也被写进山东省十四五规划,规划提出,大力发展能源新技术新模式。积极探索光伏、风电等可再生能源制氢和低谷电力制氢,推动燃料电池分布式电源和热电联供系统示范应用,培育“光伏+氢储能”一体化应用新模式,建设国家氢能产业发展高地,打造山东半岛“氢动走廊”。

今年4月16日,在科技部部长王志刚与山东省省委书记刘家义的见证下,“氢进万家”科技示范工程框架协议在济南签署,此举意味着山东成为全国首个氢能大规模推广应用的示范省份。

发展氢能产业,山东省早已在顶层设计层面有所规划。2020年6月,山东省出台《山东省氢能产业中长期发展规划(2020-2030年)》,提出全力打造“中国氢谷”“东方氢岛”两大品牌,培育壮大以济南、青岛等地区为重点的“鲁氢经济带”,建成集氢能创新研发、装备制造、产品应用、商业运营于一体的国家氢能与燃料电池示范区。

同年12月,青岛市发布《青岛市氢能产业发展规划(2020-2030)》,剑指打造“东方氢岛”,提出在未来10年完善氢能产业链体系,打造国内重要的氢能产业基地,将青岛打造成国际知名的氢能城市。

如今,山东十四五规划站在全省高度提出“氢动走廊”,作为双节点位置的青岛,早就被赋予了“东方氢岛”的重任,从青岛到“氢岛”,注定是一条不平凡的道路。

为什么是氢能?

21世纪什么最宝贵?是人才。或者,还有另外一个答案,那就是能源,尤其是新能源。

在碳达峰和碳中和的大背景下,各国目光不约而同地盯上了新能源,在向可持续能源的过渡过程中,风能、太阳能和生物燃料正发挥着主力军的作用,但业界普遍认为,氢能源是可以同时解决资源与环境约束的二次能源载体,是替代石油、天然气化石能源、实现国家能源安全和能源独立的有效路径,氢能被期待成为脱碳化时代的“理想燃料”。

氢能具有许多独特的优点。一是氢能是优秀的储能介质,可配合可再生能源协同发展。未来电力系统中的风电、光伏占比必定会不断提高,风能、太阳能的不稳定性会导致调峰需求快速增长。储能作为风电、光伏调峰与消纳的有效途径,其重要性逐渐展现。抽水蓄能受制于地理位置,蓄电池储能又难以满足大容量储能的需求。氢能可以作为储能的新方式,将多余的可再生能源电力用于电解水制氢并储存起来,不仅可以用于电网系统调峰,还可大规模消纳风能、太阳能,成为解决弃风、弃光问题的新路径。绿氢可作为清洁能源直接利用,保障高比例可再生能源电力系统的安全稳定运行。

二是氢气的制取途径多样,氢元素在自然界中储量丰富。氢气不仅可以利用煤炭、天然气等化石燃料制取,也可以通过电解水制取,来源多样化。同时,氢元素是自然界含量非常丰富的元素,以化合物的方式广泛存在于自然界,例如:水与空气。水又是地球上存在最广泛的物质,所以从现实来看氢能的提取原料十分丰富,储量非常大。

三是消费端的清洁能源。氢气无论是直接燃烧还是燃料电池中的电化学转化,最终排放的只有水,且氢气具有燃烧热值高的特点,是汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。所以氢也被誉为是世界上最干净的能源。

四是应用领域可以十分广泛。可以应用于交通、工业和建筑等多个领域,能够实现多领域的清洁化与低碳化。例如作为氢燃料电池汽车应用于交通运输领域,为工业领域直接提供清洁的化工原料或燃料,作为储能介质支持大规模可再生能源发电的调峰与消纳等。

但是氢能普及有两个关键问题没有解决,一个是制取成本太高,即使是在高额补贴下,也要比电能的价格高得多。第二个是低成本大规模的运输和储存依然是个难题,短期看依然很难突破。不过,氢能的发展潜力明显要比电能更高,它不单单能改变汽车的动力来源,它改变的是整个社会的能源结构。

鉴于氢能的诸多潜在优点,在未来的能源系统中可能具备广阔的发展潜力、研究开发价值以及应用前景。根据国际氢能委员会预测,到2050年氢能占全球终端能源消费比例将达到18%,而当前所占比例接近于零,并且氢能产业链的潜在市场规模将达2.5万亿美元。

4月21日,《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》发布,以“碳中和愿景下的低碳清洁供氢体系”为主线,提出四大核心观点,一是脱碳是本轮氢能产业发展的第一驱动力,二是可再生能源制氢成本有望在2030年实现平价,三是在2060年碳中和情景下可再生能源制氢规模有望达到1亿吨,并在终端能源消费占比中达到20%,四是完善低碳清洁氢政策体系是氢能助力碳中和的关键。

为何是山东?

新能源赛道细化,氢能应用赛道上引来了众多参与者,不仅仅是资本市场资金,各地政府也早已将目光瞄准氢能领域。目前已有包括京津冀、长三角、珠三角等地区30余个省市级的氢能发展规划相继出台,在各地的“十四五”规划中,超过10个省市将氢能纳入,包括广东、甘肃、河北、内蒙古、陕西、吉林、广西等省份。

具体到山东,“十四五规划”里明确提出,要在新能源新材料强省建设实现重大突破,以核电、氢能、智能电网及储能等为支撑的新能源产业成为重要支柱产业。积极探索光伏、风电等可再生能源制氢和低谷电力制氢,推动燃料电池分布式电源和热电联供系统示范应用,培育“光伏+氢储能”一体化应用新模式,建设国家氢能产业发展高地,打造山东半岛“氢动走廊”。

发展氢能产业,山东省早已在顶层设计层面有所规划——

2020年6月,《山东省氢能产业中长期发展规划(2020-2030年)》出台,提出力争通过10年左右的努力,全力打造“中国氢谷”“东方氢岛”两大品牌,培育壮大以济南、青岛等地区为重点的“鲁氢经济带”,建成集氢能创新研发、装备制造、产品应用、商业运营于一体的国家氢能与燃料电池示范区。

此后近一年时间,山东都在加快氢能产业标准体系的建设。《山东省氢能产业标准体系建设指导意见》对氢能产业标准体系框架进行了分析,明确了工作目标和任务,同时还印发了《氢燃料电池电动汽车运行规范》等12 项地方标准的立项计划,批准发布《加氢站运行管理规范》等9 项地方标准。

今年的山东省政府工作报告和十四五规划都提出,要打造山东半岛“氢动走廊”。从培育壮大“鲁氢经济带”到打造山东半岛“氢动走廊”,表明山东正在努力抢占新能源制高点。

4月16日,在科技部部长王志刚与山东省省委书记刘家义的见证下,“氢进万家”科技示范工程框架协议在济南签署,此举意味着山东成为全国首个氢能大规模推广应用的示范省份。

“氢进万家”是根据国家“十四五”重点研发计划安排,在国家科技部“氢能技术”重点专项中明确实施的科技示范工程,主要为带动氢能供应体系建设,为加氢站等配套设施建设和氢能关联产业发展打下基础。此次签约,意味着山东成为全国首个,也是目前唯一一个氢能大规模推广应用的示范省份,任务是为实现2060年“碳中和”目标探索新路径。

选择一个集中区域开展氢能综合示范,是“十四五”国家重点研发计划“氢能技术”重点专项提及的内容。科技部为什么选择山东?

“氢进万家”科技示范工程联合专家组组长余卓平表示,氢能产业链很长,开展综合示范,就是要通过终端需求推动氢能领域创新链与产业链的融合发展;综合考虑氢能技术、产业和资源等各方面因素,山东都有开展“氢进万家”示范项目的基础和优势。

首先,山东在氢能的制-储-运、燃料电池汽车、家庭用能及配套产业领域产业基础良好,应用端潜力巨大。2020年6月,省政府正式发布《山东省氢能产业中长期发展规划(2020-2030年)》,提出把山东省建设成为国内领先、国际知名的氢能产业发展高地,推进燃料电池及相关装备产业加速发展。到2025年,氢能在商用车、乘用车、船舶、分布式能源、储能等应用领域量化推广,氢能产业总产值规模突破1000亿元。

其次,山东氢气来源广泛。在利用天然气等化石燃料制取的氢气中,将制造过程排放的二氧化碳放入大气中的,称为“灰氢”。如果回收和储藏二氧化碳,称为“蓝氢”,利用再生能源释放的电力分解水来制造的是“绿氢”。按绿氢、蓝氢和灰氢的顺序,排在前面的更加环保,生产成本也更高。众多氢能相关企业描绘的前景是,首先利用灰氢和蓝氢增加氢能的需求,在开辟市场的同时推进技术开发,让绿氢的开发成为主流。

山东是重要的化工产业基地,年产氢气260万吨。目前,全国每年已有3000多万吨的氢气用于化工产业,但多来自化石能源生产的高碳氢气,可再生能源制氢方面则尚无大规模案例。山东光伏发电装机容量居全国首位、风电装机容量居全国第四位,通过加强推广应用,将有效推动可再生能源制氢成本降低,同时反哺可再生能源产业自身发展。

第三,潍柴动力在燃料电池领域的创新能力与产业基础优势突出,牵头建设了山东省燃料电池技术创新中心;通过自主创新、产业整合,已掌控了全球领先的燃料电池核心技术,具备了完整的燃料电池系统及整车研发试验能力。

第四,山东更是人口大省,加快引导氢能进入家庭用能等领域,有助于激活存量资源,优化能源配置结构,为打造“氢能社会”奠定基础。

为何是青岛?

去年6月,《山东省氢能产业中长期发展规划(2020-2030年)》明确提出,在青岛市依托山东能源研究院等科研机构,打造氢能创新研发高地;合理布局氢能装备制造产业,培育氢能轨道车辆及船舶研发制造基地、氢能港口机械及物流应用基地、氢能热电联供及固定式、分布式电源研发应用基地,全力打造“东方氢岛”。

去年12月,《青岛市氢能产业发展规划(2020—2030年)》发布,提出在未来10年将青岛发展成为国际化氢能城市,打造国内重要的氢能产业基地,实现“东方氢岛”的总体发展目标。“到2030年,累计建成加氢站50座以上;投入运营30条以上氢燃料电池汽车公交专线,累计推广燃料电池汽车达到8000辆;建成燃料电池轨道列车线2条以上;氢气年消费量超过3亿标准立方,培育超过20家氢能相关企业,年主营业务收入超过10亿元的氢能相关企业5家;氢能产业年产值达到500亿元。”

今年的“氢进万家”科技示范工程里,青岛同样“榜上有名”,该工程选取济南、青岛、潍坊、淄博四市共同组织开展示范。实施周期为5年(2021-2025),重点围绕“一条氢能高速、二个氢能港口、三个科普基地、四个氢能园区、五个氢能社区”的建设目标,通过纯氢管道输送的方式,开展将氢能利用进入工业园区、社区楼宇和交通移动用能、港口、高速等多场景的应用示范,打造全国首条氢能高速走廊、全国首个万台套氢能综合供能装置示范基地。

氢动走廊、氢进万家、东方氢岛……在山东省新能源的革命征途上,青岛成为不可或缺的一环,承担着开拓和示范的角色,为什么会是青岛?

作为老牌工业城市,青岛发力氢经济优势明显。一是化工副产氢资源丰富,董家口化工园区内集聚了金能科技、海湾化学等一批化工龙头企业。二是拥有众多科研实力雄厚的能源领域研究机构,比如,山东能源研究院、中国石油大学、山东大学、青岛海洋大学、山东科技大学等均在氢能不同领域开展长期研究,提供了强大的人才和技术支撑。三是同时具备汽车、轨道交通、发电供热、港口码头等氢能应用示范全场景,为产业未来发展提供了广阔的想象空间。

氢能在青岛已经有了应用场景——

首先是青岛西海岸新区,围绕“制取、储运、加注、应用”4个环节补链强链,正加快打造氢能全产业链条。几个月前,青岛市首条氢能源公交示范运行线开通,首批50辆氢能源公交车在西海岸新区投入运营;同时,青岛市首座加氢站投入使用,标志着青岛氢能源产业进入快速发展阶段。

“我们园区的海湾化学、青岛炼化等企业副产氢气充足,在建项目全部达产后每年副产氢气可达31.3亿立方米。”青岛西海岸新区董家口经济区规划建设部部长薛洪福介绍,西海岸新区正规划建设氢能小镇和产业园区,打造氢产业集群。

以打造“中国氢港”为目标的山东港口青岛港已开辟了氢能应用路径。2019年11月,山东港口青岛港全自动化码头二期在青岛西海岸新区投产运营。二期自动化码头以自主研发氢燃料电池组为自动化轨道吊提供动力,还显著提高了发电效率。

青岛国际院士港自2017年便开始布局一条制氢、储氢,电池、整车氢能全产业链。2019年,“同清吉湖”协同创新中心由中国工程院副院长钟志华院士发起成立,围绕氢能全产业链展开攻关,打造国内顶端技术研发及成果转化中心。目前,氢能与燃料电池技术实验室等两个项目入选山东省“十四五”氢能产业重大示范试点,建成了青岛市第一座日加氢500公斤的集制氢、加氢于一体的科研示范项目,正在规划布局氢能国际研究院、新能源科技产业园项目。

青岛发展氢能路线已经清晰——

空间布局上,谋划实施“三区”协同发展。一是南部氢能创新发展实验区。依托董家口化工园区的氢气资源禀赋和化工产业基础,在推动青岛氢能创新发展方面先行先试。二是中部氢能技术创新核心区。依托青岛国际院士港、西海岸新区高校圈等建立人才引进新模式,吸引氢能领域专家、学者、产业技术人才加盟,构筑人才使用新格局。三是北部燃料电池汽车产业聚集区。依托青岛(即墨)汽车产业新城和莱西新能源汽车生产基地,集聚培育一批具有全球影响力的燃料电池汽车和燃料电池动力系统企业。

还将加快实施“六大工程”。一是探索氢能纳入区域能源体系;二是利用氢能驱动绿色低碳发展;三是全方位打造氢能产业链;四是构建氢气供应运输体系;五是加强氢能基础设施建设;六是鼓励氢能领域央地合作。

“东方氢岛”路线已经明确,青岛已按下能源革命“快进键”,如能抢占先机,大胆尝试,善用政策红利,一定会在全球氢经济新格局中担当关键角色。

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