綠氫有三種屬性，使得其能成長為與光伏、風(fēng)電、鋰電同等體量的新能源大行業(yè)。綠氫的三種屬性分別為：零碳（動力）燃料、新能源消納/儲能載體、工業(yè)原料。任何一個屬性的缺失都會使氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展跛足，因此我們要綜合看待綠氫的屬性才能理解發(fā)展綠氫的重要性和必要性。

 

從“燃料”層面來對比，鋰電的“高端”汽車應(yīng)用受益于我國強大的電網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)，作為動力源在交通領(lǐng)域擁有著目前氫無法比擬的成本和技術(shù)成熟度優(yōu)勢，即使在乘用車用電、商用車用氫這種大的框架下，鋰電在諸多場景當(dāng)中仍擁有極強的領(lǐng)先優(yōu)勢。鋰電的汽車應(yīng)用又帶動了產(chǎn)業(yè)鏈配套完整和規(guī)模化降本，加之天然的高充放效率，使得鋰電順理成章的進(jìn)入了儲能領(lǐng)域，并且在1-4小時儲能方面有著領(lǐng)先優(yōu)勢。

 

相較之下，目前氫作為汽車燃料和儲能還只能在極少數(shù)場景可以施展。當(dāng)我們對氫進(jìn)行比較的時候，我們應(yīng)該更多將目光轉(zhuǎn)向石油、煤和天然氣，我們往往忽視了這些物質(zhì)其實是非常大宗的工業(yè)原料。當(dāng)前工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ跉淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展的拉動力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于交通領(lǐng)域。因此在不斷關(guān)注氫燃料電池降本，技術(shù)成熟度提升的同時，我們還應(yīng)該把目光更多的看向綠氫的工業(yè)應(yīng)用。

 

綠氫在工業(yè)進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用得益于氫的新能源消納以及工業(yè)原料的屬性。氫是我國煤化工、石油化工必須的原料，2022年中國氫氣產(chǎn)量為3781萬噸，幾乎全部用于工業(yè)領(lǐng)域，例如合成氨、甲醇、石油煉化等。新疆、內(nèi)蒙古是我國煤化工最發(fā)達(dá)的地區(qū)。而我國的三北地區(qū)更是可再生風(fēng)光資源最豐富的地方。煤化工產(chǎn)業(yè)和可再生能源富集區(qū)域高度重疊使得綠氫在化工領(lǐng)域的就地消納應(yīng)用擺脫了燃料電池行業(yè)氫源和應(yīng)用端地理上割裂的狀態(tài)，解決了長距離運輸在成本和技術(shù)當(dāng)前難以有效攻克的問題。

 

 

2022年我國風(fēng)電、太陽能裝機量達(dá)到7.6億千瓦，風(fēng)電、太陽能發(fā)電量達(dá)到 1.2 萬億千瓦時。而我國目前的棄風(fēng)棄光絕對量依然巨大，根據(jù)測算，我國2022 年棄風(fēng)電量達(dá)到 250.6億千瓦時，棄光電量達(dá)到 74億千瓦時，風(fēng)電和光伏的平均利用率始終維持在 96.8%和 98%左右。

 

 

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棄風(fēng)棄電的現(xiàn)象在以內(nèi)蒙古地區(qū)為主的風(fēng)光資源發(fā)達(dá)地區(qū)更為明顯，2022 年內(nèi)蒙古地區(qū)的風(fēng)電發(fā)電量在 1020 億千瓦時，占全國風(fēng)電發(fā)電量13%，而蒙東和蒙西的風(fēng)電利用率更是低至 90.0% 和 92.9%。大規(guī)模的棄風(fēng)棄光的背后有電源、電網(wǎng)和負(fù)荷三個因素影響：電源端：風(fēng)電光伏裝機集中于三北地區(qū)，當(dāng)?shù)仉娫唇Y(jié)構(gòu)以煤電為主，煤電機組以熱定電模式運行，系統(tǒng)調(diào)峰能力嚴(yán)重不足。電網(wǎng)端：風(fēng)光大基地遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，外送通道建設(shè)于風(fēng)光發(fā)電規(guī)模而言相對滯后，現(xiàn)有通道對風(fēng)光跨區(qū)消納實際作用有限。負(fù)荷端：風(fēng)電隨機性很難匹配發(fā)用平衡，電力需求側(cè)管理成效不明顯。解決棄風(fēng)棄光的途徑就是在建設(shè)風(fēng)光電站的同時配套下游消納，減少難以消納的風(fēng)光裝機量帶給電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)以及減少波動可再生能源對于電網(wǎng)的沖擊。

 

綠氫是由可再生能源電力通過電解水的方式獲得，是消納風(fēng)光電的最佳途徑之一。以內(nèi)蒙古 2022 年的 90 億千瓦時棄電量計算，如果按每標(biāo)方氫氣耗 5 度電，那么內(nèi)蒙古 2022 年的棄電可生產(chǎn) 16.2 萬噸氫氣，理論折算可生產(chǎn) 91.5 萬噸合成氨。因此內(nèi)蒙古在 2022 年頒布的《內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府辦公廳關(guān)于推動全區(qū)風(fēng)電光伏新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見》提到：優(yōu)先支持全額自發(fā)自用和不占用電網(wǎng)調(diào)峰空間的市場化并網(wǎng)消納項目，有序組織保障性并網(wǎng)消納項目。其中有六種項目優(yōu)先支持市場化并網(wǎng)消納，而風(fēng)光制氫一體化示范項目 位列其中。

 

“風(fēng)光制氫一體化示范項目。推動氫能與新能源耦合發(fā)展，促進(jìn)氫能與交通、化工、冶金等行業(yè)有機融合，以重點行業(yè)應(yīng)用和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)為突破口，在發(fā)展基礎(chǔ)和應(yīng)用場景相對較好的地區(qū)開展風(fēng)光制氫一體化示范應(yīng)用。風(fēng)光制氫一體化示范配建的風(fēng)電、光伏發(fā)電項目所發(fā)電量原則上自發(fā)自用，確需電網(wǎng)支持的，上網(wǎng)電量不高于新能源所發(fā)電量的20%，占用盟市保障性消納空間。”

 

 

根據(jù) IEA，2021年全球氫能需求超 9400 萬噸；整體來看，2021年全球氫能主要應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，煉油/合成氨/甲醇/鋼鐵用氫占比分別為42.2%、35.8%、15.5%和 5.5%，其他領(lǐng)域用氫占比僅為 1%。2022年中國氫氣產(chǎn)量為3781萬噸，主要由煤炭和天然氣制取。2020年我國制取出的氫氣主要應(yīng)用在合成氨/甲醇/煉油及其他工業(yè)領(lǐng)域，其占比分別為37%、19%、10%和19%。根據(jù)公開資料，當(dāng)前通過煤炭制取一公斤氫氣會排放19公斤二氧化碳，天然氣制氫排放9.5 公斤二氧化碳。通過上部分?jǐn)?shù)據(jù)推算，如果不加以碳捕捉，2022 年我國僅用于生產(chǎn)氫產(chǎn)生的二氧化碳排放即達(dá)到5 億噸以上。

 

 

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我國首批風(fēng)光制氫一體項目：三峽集團(tuán)內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗納日松光伏制氫產(chǎn)業(yè)示范項目和中國石化新疆庫車綠氫示范項目于6月29日和30日先后投產(chǎn)，這兩個項目年制氫能力均在萬噸以上，分別配套15套1000Nm³/h的堿水制氫裝備和52臺套1000NNm³/h堿性電解槽。這兩個綠氫化工項目對于我國風(fēng)光制氫的模式探索提供了寶貴的先行經(jīng)驗和參考意義。

 

 

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2023 年，國內(nèi)已經(jīng)有數(shù)十個風(fēng)光制氫一體化項目在推進(jìn)，根據(jù)網(wǎng)上公開信息，已經(jīng)有 17 個項目獲得公示，其中包括“億利潔能與國家電投聯(lián)合開發(fā)綠電-綠氫-綠氨項目“、”三一重能烏拉特中旗風(fēng)光氫儲氨一體化示范項目“、”興安盟京能煤化工可再生能源綠氫替代示范項目“等。這些示范項目將為我國綠電制氫中的技術(shù)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、利益鏈的打通和理順作出巨大的推進(jìn)作用，并為進(jìn)一步的市場化推廣積累豐富的經(jīng)驗。