氢能在中国能源市场应用场景的社会和经济分析-北极星储能网

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中国经济正经历艰难转型，中国能源问题的焦点不再是能源安全和能源保障的问题，而是面对气候变暖，二氧化碳排放以及大气污染压力下的能源结构调整和能源效率提高的挑战。

莫尼塔研究认为：氢能作为高效的多用途的能源媒质(energy carrier)在中国能源市场的社会和经济(social-economical)应用场景中优势突出。氢能在本质上并不存在同电力、化石燃料的竞争关系。

相反，氢能的发展可以充分利用中国现有的世界级的能源供应基础设施(发电，输配电，石油和天然气管网)，以交通运输和能源储存为核心市场，推动中国能源市场向以分布式供给和新能源主导的可持续(sustainable)能源模式转换。在能源模式转换(energy transition)过程中，中国政府应在氢能基础设施的发展初期给以更明确和坚定的扶植支持，尽快形成氢能经济生产(production)和流通(distribution)的规模效应。

中国制氢工业基础良好：从化石能源到新能源制氢的过渡路径清晰

1. 中国氢能经济发展初期：中国工业副产氢产量充足

中国当前化工工业基础具有强大和广泛的制氢基础，2015年国内副产氢(by-product production)的商用剩余量约为38万吨/年(图1)，是190万辆燃料电池车一年的燃料使用量(按每辆车年行驶两万公里计算)。中国另有198万吨/年的潜在专业制氢 (captive production) 产能可做后续氢源供应。不考虑物流运输问题，上述约240万吨氢源供应都无需新增资本投入。所以，在中国氢能经济发展的初期阶段，中国工业制氢基础有能力提供充足且廉价氢气资源。

图1：中国工业副产氢产能示意图

(来源：国家能源局，莫尼塔研究)

2. 中国氢经济发展中期：煤制氢加碳捕捉技术将成为主流制氢路线

中国煤炭资源丰富且相对廉价，故将来煤制氢很有可能成为中国规模化制氢的主要途径。但煤制氢工艺过程二氧化碳排放水平高，所以需要引入二氧化碳捕捉技术(Carbon Capture and Storage, CCS)，以降低碳排放。

目前二氧化碳捕捉技术(CCS)主要应用于火电和化工生产中，其工艺过程涉及三个步骤：二氧化碳的捕捉和分离，二氧化碳的输送，以及二氧化碳的封存(图2)。据美国环境保护局的统计数据，二氧化碳捕捉技术(CCS)的应用可以减少火电厂80%-90%的二氧化碳排放量。

二氧化碳捕捉技术(CCS)在国际上早已被深入研究和实践。2014年加拿大建成了世界上首个商业化的二氧化碳捕捉项目—边界大坝火电厂。该项目在火电厂的基础上整合了二氧化碳捕捉装置，降低了发电过程中的碳排放量。而国内的神华集团也早在2009年就在鄂尔多斯建设二氧化碳捕集和封存项目，近期神华集团已经在鄂尔多斯成功示范30万吨二氧化碳封存技术。

随着二氧化碳捕捉技术(CCS)的逐步成熟，煤制氢加二氧化碳捕捉技术的制氢工艺路线也会日益清晰，将为中国氢能经济中长期发展提供充足的氢气资源。

图2：二氧化碳捕捉技术(CCS)示意图