3月17日，科技部中國(guó)21世紀(jì)議程管理中心聯(lián)合國(guó)際能源署（IEA）發(fā)布的《中國(guó)耦合
CCUS制氫機(jī)遇》報(bào)告（以下簡(jiǎn)稱《報(bào)告》）指出，氫能和
碳捕集利用與封存（
CCUS）技術(shù)將互為補(bǔ)充地在碳達(dá)峰
碳中和中發(fā)揮重要作用。
氫能是今后長(zhǎng)途運(yùn)輸和重工業(yè)等行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的重要能源。然而，當(dāng)前我國(guó)除副產(chǎn)氫外，大部分氫氣都來自化石能源制氫，其中又屬煤制氫最多，其制取過程的高碳排與“雙碳”目標(biāo)背道而馳；我國(guó)綠氫發(fā)展雖處全球領(lǐng)先地位，但成本仍高于化石能源制氫近10倍，在自由市場(chǎng)并不具有競(jìng)爭(zhēng)力。
“技術(shù)不成熟、成本高昂，綠氫發(fā)展受限。耦合CCUS制氫是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)低碳?xì)洹⒌统杀镜碾p贏之法。”科技部中國(guó)21世紀(jì)議程管理中心社會(huì)事業(yè)處處長(zhǎng)張賢如是說。
■■協(xié)同作用明顯
一直以來，制氫與CCUS技術(shù)都存在一些問題亟待解決。若氫氣產(chǎn)量多，則儲(chǔ)存壓力大；若二氧化碳大量捕集不利用，則封存壓力大。將CCUS技術(shù)引入制氫，不僅可以通過二氧化碳將氫氣轉(zhuǎn)化成液體燃料，解決儲(chǔ)存難題，還能同時(shí)將捕集到的二氧化碳有效利用，兩者相輔相成，具有良好的協(xié)同作用。
此外，CCUS與制氫的耦合也為CCUS發(fā)展提供早期低成本機(jī)會(huì)。“化石能源制氫過程中產(chǎn)生的二氧化碳濃度高，碳捕集較易，甚至在某些場(chǎng)景下無需捕集，只要進(jìn)行簡(jiǎn)單預(yù)處理就可直接使用，極大降低了CCUS的捕集成本。”張賢表示。
在制氫成本方面，雖然化石能源制氫引入CCUS技術(shù)后會(huì)增加額外成本，但仍遠(yuǎn)低于可再生能源制綠氫的成本。據(jù)《報(bào)告》估計(jì)，中國(guó)煤氣化制氫的成本約為1.1-1.7美元/kgH2（折合人民幣約7-11元/kgH2）；可再生能源電力制氫的成本為3.1-9.7美元/kgH2（折合人民幣約20-62元/kgH2）；而耦合CCUS的煤制氫的成本約為1.4-3.1美元/kgH2（折合人民幣約9-20元/kgH2），介于前兩者之間。
“配備CCUS的制氫方式可在短期內(nèi)成為中國(guó)低排放制氫的一種具有成本效益的途徑。”國(guó)家能源集團(tuán)
新能源技術(shù)研究院碳中和研究中心主任徐冬分析道。
在
碳減排方面，耦合路徑的前景也十分可觀。“高捕集率和低上游排放對(duì)于最大限度地減少結(jié)合CCUS技術(shù)的化石燃料制氫技術(shù)的剩余排放至關(guān)重要。”徐冬舉例，捕集率為90%-95%的煤制氫二氧化
碳排放量可降至1.0-2.2kgCO2/kgH2。
“除碳減排作用外，氫能和CCUS技術(shù)的耦合還同時(shí)催生了CCUS和氫能產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。”張賢表示，制氫后儲(chǔ)、運(yùn)、用相結(jié)合的一系列設(shè)備建設(shè)營(yíng)造了商業(yè)模式，為將來綠氫發(fā)展做好鋪墊；而CCUS技術(shù)不論跟氫、電廠還是水泥、鋼鐵等進(jìn)行耦合，都需要工程經(jīng)驗(yàn)的積累和碳捕集工藝的改良，這為后續(xù)CCUS技術(shù)成本的下降打下基礎(chǔ)。在此過程中建設(shè)的二氧化碳運(yùn)輸管道、封存井等，為后續(xù)其他電廠等接入管道降低了成本，打下了基礎(chǔ)。
目前，煤制氫耦合CCUS技術(shù)在全球范圍內(nèi)尚未投入示范工程應(yīng)用，但已有學(xué)者對(duì)其開展了可行性研究。
“耦合CCUS制氫與公眾所理解的可持續(xù)發(fā)展理念契合度較低，缺乏公眾的認(rèn)可。這或?qū)?duì)未來我國(guó)化石能源的相關(guān)政策環(huán)境造成影響，限制煤制氫與CCUS技術(shù)的大規(guī)模集成應(yīng)用。”徐冬表示，當(dāng)前CCUS技術(shù)還面臨應(yīng)對(duì)氣候變化窗口期關(guān)閉的風(fēng)險(xiǎn)。“近年來可再生能源在中國(guó)及全球范圍內(nèi)發(fā)展迅速，技術(shù)逐漸成熟、成本大幅降低、市場(chǎng)占比不斷擴(kuò)大，而CCUS技術(shù)在全球范圍內(nèi)進(jìn)展較緩，部署規(guī)模低于預(yù)期。煤制氫與CCUS技術(shù)的集成應(yīng)用潛力或?qū)⑹艿街萍s，這也將會(huì)影響我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。”
在融資方面，因國(guó)內(nèi)缺少區(qū)分灰氫、綠氫、藍(lán)氫的市場(chǎng)機(jī)制，藍(lán)氫即耦合CCUS制氫的市場(chǎng)活力無法被激發(fā)。“市場(chǎng)上對(duì)氫氣來源無法區(qū)分，也尚無明確的具有綠氫、藍(lán)氫傾向的價(jià)格信號(hào)，這是當(dāng)下耦合CCUS制氫路徑融資的最大問題。”張賢說。
“隨著CCUS技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)的CCUS示范項(xiàng)目已從2021年底的49個(gè)增長(zhǎng)到了2022年底的104個(gè)。”張賢認(rèn)為，接下來，CCUS示范項(xiàng)目的范圍將持續(xù)擴(kuò)展，加之國(guó)內(nèi)已制定了低碳?xì)涞臉?biāo)準(zhǔn)，積極的市場(chǎng)信號(hào)或?qū)⑨尫?，耦合CCUS制氫項(xiàng)目或?qū)⑻嵘先粘獭?/div>
值得注意的是，目前氫能的主要用途為工業(yè)原料，與電市場(chǎng)不同，工業(yè)領(lǐng)域的
碳市場(chǎng)建設(shè)剛剛起步，何時(shí)能給出明確
碳價(jià)備受關(guān)注。
■■需共同發(fā)力
“制氫和CCUS的耦合屬跨領(lǐng)域，涉及許多能源系統(tǒng)的子部門，因此在技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施和市場(chǎng)各方面均需進(jìn)行突破，實(shí)施相關(guān)政策鼓勵(lì)制氫和CCUS技術(shù)協(xié)同的發(fā)展，支持低排放燃料和產(chǎn)品制備。”徐冬建議，一是現(xiàn)有制氫設(shè)施的CCUS技術(shù)改造動(dòng)力不足，亟需政策支持；二是加強(qiáng)二氧化碳管道基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。根據(jù)排放源和潛在封存場(chǎng)地的位置，圍繞產(chǎn)業(yè)集群進(jìn)行規(guī)劃，并選擇合適的運(yùn)營(yíng)模式；三是促進(jìn)低排放氫市場(chǎng)開發(fā)和融資?？赏ㄟ^公共采購(gòu)、退稅、實(shí)行低排放氫消費(fèi)強(qiáng)制性配額等政策工具建立和擴(kuò)大低排放氫市場(chǎng)，通過可持續(xù)債務(wù)和過渡金融市場(chǎng)幫助企業(yè)籌資研發(fā)低排放技術(shù)。
中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所研究員魏寧則認(rèn)為：“經(jīng)濟(jì)問題一般需通過技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略共同解決。一方面，可通過技術(shù)進(jìn)步、規(guī)模效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)集群化和多能源與資源耦合等過程，大幅降低耦合CCUS制氫成本；另一方面，激勵(lì)與支持政策、法律法規(guī)、低碳與零碳經(jīng)濟(jì)的深化將促使藍(lán)氫和綠氫的收益提升，共同解決其面臨的經(jīng)濟(jì)問題。”
張賢則建議，從技術(shù)發(fā)展的角度看待CCUS技術(shù)與氫耦合的多重社會(huì)效益。在兩者技術(shù)發(fā)展過程中，要統(tǒng)籌兼顧，在協(xié)同發(fā)展的過程中尋找技術(shù)組合的最佳集成方案。
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