氢燃料电池汽车的氢气从哪来?可再生能源制氢存争议
2020-01-17 03:33:00
字号:大 中 小
氢气是驱动氢燃料电池汽车的关键。制取车用氢气方式多样,就环保和降低碳排放角度而言,可再生能源电力制氢备受业内部分人士推崇。但这种制氢方法存在电价过高、发电不够稳定等问题,难以运用到实际生产中。
氢属于二次能源,其燃烧后的产物是水,干净清洁。近日,在中国电动汽车百人会论坛(2020)上,多名专家提倡氢燃料电池汽车应使用清洁能源来源的电力和氢气。即用绿色电力制取的绿色氢气,绿色电力来源于可再生能源发电。
车用氢气来源包括化石能源、工业副产品、电解水等多种方式。目前,国内电力绝大部分为煤电,并不环保。
可再生能源发电电解水制氢被认为是绿色氢能供给方式,也被视为未来可应用于可再生能源消纳的主流技术。中国“三北”地区可再生能源丰富,其中部分地方弃风弃光较高,理论上用弃电制氢有较大应用空间。
可再生能源制氢背后是能源转型。中国是二氧化碳最大排放国,排放量约占全球14。根据《巴黎协定》的目标,要控制全球温升不超过2度,中国政府承诺2030年之后,碳排放不再增加。因此,化石能源为主的能源体系转变为可再生的低碳能源体系,是降低碳排放的有效手段之一。
中国科学院院士欧阳明高认为,面向汽车应用氢能战略要简化并聚焦绿氢。由弃风弃光弃水产生的弃电来制氢,能够满足相当一部分氢燃料电池汽车的用氢需求。“只有绿氢才有合理性,灰氢不具备合理性。”他说。
以是否排放二氧化碳为标准,氢能界将氢气分为“零碳”绿氢、“低碳”蓝氢和“高碳”灰氢三类。绿氢是指从制备到使用全生命周期清洁的氢能,如可再生能源制氢、无工艺碳排放等制氢工艺;灰氢即仍有碳排放的制氢方式,如煤炭制氢气,但如果能将生产过程中的“碳”捕捉封存起来,这部分氢即可称为“蓝氢”。
但中国工程院院士杨裕生认为,弃风弃光是不正常、短期的现象,一旦造成这种现象的人力和技术原因消除了,也就无弃风、弃光可用了。
目前,全国可再生能源发电占比为20%多。在业内部分人士看来,真正清洁又经济可用的氢能并不丰富,可再生能源电力制氢是一种理想状态,当下很难实现。同时,此类制氢方式要克服电价过高、发电不确定性以及运输距离等多个问题。
从成本考虑,电价占到电解水制氢成本的六到七成。多名机构分析师指出,如果采用市场销售电价作为制氢成本,约0.6元-0.8元千瓦时,电解水技术路线缺乏竞争力。一般认为当电价低于0.3元千瓦时(利用“谷电”电价),电解水制氢成本会接近传统化石能源制氢。这意味着未来可再生能源电力价格要下降到每千瓦时0.3元以下,才具备绝对的竞争力。
据财新记者了解,目前国内加氢站所使用的氢气,绝大部分来源于化石能源和工业副产氢,即使电解水制氢也用的是煤电。
一名长期研究氢能的人士向财新记者表示,如果现在就要求企业用绿氢,除非有补贴。从氢燃料电池汽车推广角度出发,前期不必太苛求用绿氢。
“制氢企业追求低成本电力,也没法强制要求它们一定用可再生能源制氢”,国家发改委能源研究所副研究员刘坚告诉财新记者,未来用价格手段刺激更为实际,比如某些时段的可再生能源电力是相对低价的。打个比方,深夜时段,风力比较大、电力负荷较低、价格也低,这时就适合制氢。
刘坚补充,其实一般大电网发出来的每一度电,难以分清其属于煤电还是可再生能源的电。但未来可从宏观上通过价格信号来调节供给和需求,即在可再生能源发电比较多的时段,电价是便宜的,“这时候电力用户就知道这大多是属于可再生能源发出来的电”。
“价低才能促进大家都买绿电”,刘坚表示,从政策层面上,就需要国家设计一个能更加促进可再生能源利用的政策。
未来,假设可再生能源电价下降到一个制氢企业接受的合理水平,但光和风力资源具有间歇性、波动性和随机性等特点。也就是可再生能源发电不如煤电稳定和具有持续性,如此无法保证制氢设备工作时长,制氢系统也还需要克服风电输出功率变动的影响。
此外,“三北”地区的弃风、弃光电解出的氢气,“三北”地区消耗不了,必须远距离输送到燃料电池汽车应用地区。运氢还是建设可再生能源的电-氢输配系统,这是一个问题。
刘坚分析,如果运输距离较长,通过电网来输电然后在终端制氢更为合理。如果运输距离较短,比如直接在风电场厂内制氢,用高压罐车运输的方式更为经济。不过,长距离输电也要考虑价格问题,以风电制氢为例,风电上网电价要足够低,如果高于当地煤电标杆电价,这个商业模式就不成立。
(财新网2020-01-17,黎柳茜)