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氢低碳的消费端优势。相较其他能源,天然气和氢能都属于清洁、高效、环保的气态能源,运输、储存和使用具有相似性。那么,探索天然气与氢能融合发展有何意义?如何让二者“强强联手”?就此,中海石油气电集团有限责任公司(以下简称“气电集团”)总工程师、技术研发中心主任张超接受了记者采访。
Q:请介绍一下氢能和天然气在“双碳”背景下的定位与作用。
张超:“双碳”目标提出后,我国氢能技术和产业进入发展快车道。《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》明确,氢能是未来国家能源体系的重要组成部分、是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,氢能产业是战略性新兴产业和未来产业的重点发展方向。
氢与电类似,都可以用多种原料生产制备,都是理想的能量载体。但和电难以储存的性质不同,氢能可以稳定储存和运输,且可以与碳和氮等其他元素结合制成高效的氢基燃料。
氢能够发挥的作用包括:成为难以电气化的工业深度脱碳的抓手;是支撑可再生能源大规模发展的储能载体;成为交通领域和新型高效燃料电池发电的重要能源;成为二氧化碳大规模化学利用合成氢基燃料的依托资源;成为传统能源向新型能源过渡的枢纽等。多个国际能源组织预计,到2050年,氢在未来低碳能源系统中占全球能源消费的12%~22%,达到3.23亿~4.57亿吨。
而天然气在能源转型中也将发挥重要的“桥梁”作用,既是保障能源安全的“压舱石”,也是促进氢能产业发展的“孵化器”。天然气在电气化替代难度高的领域是比较理想的低碳高效燃料选择,在工业、建筑、交通等终端用能领域、发电领域、制氢领域等具有明显的优势。
“双碳”进程中,天然气在不同阶段有不同的角色定位和作用。近年来,我国天然气利用结构不断优化,天然气消费基数不断壮大,居民“煤改气”、城镇燃气、天然气发电、工业燃料和化工等领域协同发力。近期,我国天然气内生增长需求空间仍广阔,天然气快速发展的基本面不会改变,天然气消费仍将保持中高速增长。但随着可再生能源加速挤占需求增长空间、可再生能源电力冲击燃气发电,预计天然气需求将会呈现“先升后达峰”的趋势,成为高比例可再生能源新型能源体系的调峰、补充、平衡和保障能源。
Q:天然气与氢能融合发展有哪些优势?
张超:我国能源体系庞大,转型任务重、成本高、时间窗口紧迫,转型一定不是把已有能源基础设施推倒重建,而是要充分利用已有基础设施进行融合创新和协同重构,以实现用能结构的优化调整和能源供需体系的升级转换。
天然气与氢能有着天然的联系,天然气的主要成分甲烷是含氢量最高的烃类。我国已经建成庞大的天然气产、供、储、销、用基础设施群网,利用好这些基础设施能够有效降低能源转型的社会成本。拥有巨量、成熟基础设施和消费群体的天然气产业,与方兴未艾的氢能产业的融合发展,有利于发挥天然气的基础设施和消费端优势,氢能的能源枢纽、零碳和高能优势,对于我国天然气产业和氢能产业的高质量发展,构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重要意义。
氢能是一个具有广阔发展前景的产业。行业组织预计2030年我国氢气年需求量约3715万吨,在一次能源终端消费占比约5%,2060年需求量1.3亿吨,终端消费占比20%,主要集中在化工、钢铁、交通等领域。氢能除了用作能源和原料,另一个重要价值是作为能源转化和储存的载体,为不稳定的风光能源提供氢储能,并促进消纳。在消费端不仅可以与已有的天然气消费方式融合,还能与新能源氢—电协同,以“天然气+氢能+可再生能源”的组合成为用能终端降低碳排放的解决方案。
Q:请结合气电集团的探索实践谈谈天然气与氢能融合发展的具体路径。
张超:天然气企业应主动拥抱转型,把已有的天然气产业链与氢能产业链在生产、储运、供销与利用等方面进行融合,形成互补、增益、协同的低碳能源互联网络。
气电集团作为中国最大的LNG进口商,高度重视氢能产业的发展,在氢能的全产业链进行了战略布局。在制氢领域,2021年研制国内首台橇装天然气制氢装置并成功应用。同时也在积极探索海上风电制氢,打造“蓝氢+绿氢”氢资源池。储氢领域,2023年完成有机物储氢催化剂的实验室研制与测试,启动了催化剂吨级工业放大和500千克/天橇装脱氢装置的设计,以有机物储氢技术积极推动氢储能、国际氢供应链和国际氢气贸易等新型业务发展。应用端,多个油气电氢综合能源站在同步开展前期工作,正在加速推动天然气掺氢燃气轮机发电、高温燃料电池发电、氢储能、氢化工等科研和示范项目建设。
气电集团将努力探索利用已有天然气产业资源优势、基础设施优势、市场优势,与氢能深度融合发展的新技术、新模式和新业态,为中国氢能产业发展贡献海油力量。
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