編者按：作為一場廣泛而深刻的經濟社會系統(tǒng)性變革，“雙碳”目標正在賦能眾多生產要素，催生大量新技術、新產業(yè)、新市場、新應用。從能源領域不斷衍生的新產業(yè)，到推動低碳理念的新市場，再到數(shù)字人民幣在新場景的應用，“雙碳”已經潛移默化進入越來越多的行業(yè)領域、人們生活的方方面面，也將催生更多的創(chuàng)新場景如潮水般地涌流。
氫儲能：前景廣闊蓄勢待發(fā)
□記者 安娜 李亭 張健 北京報道
在“雙碳”目標帶動下，橫跨氫能和儲能兩大能源業(yè)新賽道的氫儲能優(yōu)勢凸顯。業(yè)內人士認為，隨著各項技術基本成熟，氫儲能已具備大規(guī)模推廣的基礎條件，不過目前仍處于商業(yè)化初期階段的氫儲能，還期待產業(yè)化培育力度進一步加大。
應用前景廣闊
“廣義的氫儲能是指把任意形式的能量轉換成氫氣的化學能，以氫氣的形式進行存儲。狹義的氫儲能是指將太陽能、風能等清潔能源發(fā)出的電能或夜間電網的過剩電能，通過電解水制取氫氣，通過儲氫罐存儲，之后由燃料電池發(fā)電技術等實現(xiàn)氫氣的利用。”天津大學內燃機燃燒學國家重點實驗室副教授秦彥周說，常規(guī)的電池儲能是電能與電能的轉換，而氫儲能是電能與氫氣的轉換。
同時，氫儲能相對于電池儲能和其他傳統(tǒng)儲能方式，具有一定比較優(yōu)勢。記者調查了解到，電池儲能主要適用于小功率、短周期、分布式儲能，氫儲能更適用于長周期、大規(guī)模、集中式儲能。在大規(guī)模儲能方面，氫儲能相對于電池儲能成本優(yōu)勢明顯。
“氫儲能可以有效助力新能源并網，緩解區(qū)域能源分配不均問題。”北京一家氫能應用技術研發(fā)企業(yè)有關負責人告訴記者。
“氫儲能可解決清潔能源發(fā)電循環(huán)波動大、上網難的問題，可實現(xiàn)電網的‘削峰填谷’和負荷的靈活調配，并且制取和存儲的氫氣也可大規(guī)模用于燃料電池汽車和化工合成原料。”秦彥周進一步解釋說，氫氣的熱值約為汽油熱值的3倍，焦炭的4.5倍，因而單位質量的氫氣蘊含著非常高的能量。氫氣無論是燃燒還是通過燃料電池發(fā)電，最終產物只有水，清潔無污染。
“就電網側大規(guī)模儲能而言，除了抽水蓄能，我們認為氫儲能也是一種比較好的方式。”隆基氫能科技有限公司副總經理王英歌說。
此外，中國科學院科技成果轉化母基金研究總監(jiān)邵元駿介紹，氫儲能在完成電能轉化成氫能的步驟后，還可以通過簡單的加工，進一步制成氨氣、甲醇等加以應用，特別是制成液態(tài)的甲醇以后更便于存儲。
《中國氫能產業(yè)發(fā)展報告2020》預計，2050年，氫能在我國終端能源消費占比將達10%，國內氫燃料電池汽車保有量將達3000萬輛，氫氣需求量達6000萬噸，我國將進入氫能社會。
“氫儲能未來應用前景廣闊。”秦彥周說。
產業(yè)蓄勢待發(fā)
記者調查了解到，在“雙碳”目標引領下，目前在國內氫儲能領域，利用光伏、風電等清潔能源電解水制氫（即“綠電制綠氫”），受到越來越多投資者的青睞，特別是一些大型石化及煤化工企業(yè)，在這一領域走在前列。
在中國石化勝利油田生產區(qū)，記者看到，一排排深藍色的太陽能光伏板與高大的抽油機相伴共生。
中國石化勝利油田新能源開發(fā)中心副經理邢建軍介紹，油井在正常作業(yè)過程中，一般占地面積比較大。油田有大量閑置土地，正好可以用來發(fā)展分布式光伏，滿足生產用電需求的同時，還可以用這些綠電來電解水制綠氫。下一步，油區(qū)內的運輸車輛也將采用氫能重卡取代原來的柴油重卡，并用自產的綠氫給氫能重卡加氫，不僅可以減污降碳，還可以降低能耗，節(jié)省用能成本。
勝利油田提供的數(shù)據顯示，到“十四五”末，油田要建成500兆瓦分布式光伏、1500兆瓦集中式光伏，在當?shù)氐墓庹諚l件下，2000兆瓦光伏發(fā)電裝機一年約發(fā)25億度電，這相當于油田當前用電量的一半左右。
“到‘十四五’末，我們爭取氫氣年產能達到1萬噸左右。等我們制氫規(guī)模上來以后，除了自用，也力爭給山東省的氫能基地提供一些綠氫。”邢建軍說。
值得一提的是，氫氣對于油氣企業(yè)的價值，不只是可作為能源使用，還可參與化工生產過程。“對于石油化工來說，氫氣是非常寶貴的資源。一家煉油企業(yè)能煉多少油，油品品質能否滿足市場需求，目前都需要通過加氫來調節(jié)和實現(xiàn)。”中國石化濟南煉化公司代表、黨委書記夏季祥告訴記者。
勝利油田和濟南煉化的氫儲能應用和發(fā)展，只是中國石化氫能版圖的一部分。數(shù)據顯示，中國石化目前年生產氫氣約390萬噸，在全國已累計建成加氫站38座；到2025年，公司計劃建成油氫合建站、加氫站1000座。在綠氫科技方面，中國石化首套自主開發(fā)的質子交換膜（PEM）電解水制氫示范站已投入運營。此外，公司正在布局一批綠氫煉化示范項目。
在煤化工領域，氫儲能也在發(fā)揮著作用。“在煤化工生產過程中加入綠氫，可以減少我們的二氧化碳排放。”寧夏寶豐能源集團股份有限公司總裁劉元管告訴記者。
目前寶豐能源已建成全國領先的集“甲醇、烯烴、聚乙烯、精細化工、新能源”于一體的循環(huán)經濟產業(yè)集群。2021年公司首個光伏電解水制氫項目正式投產，項目可年產3億標方綠氫、每年新增減少煤炭資源消耗約40萬噸、減少二氧化碳排放約70萬噸。
此外，氫儲能的發(fā)展，還推動了傳統(tǒng)能源與新能源企業(yè)的融合。記者調查了解到，為了發(fā)展綠氫業(yè)務，中國石化積極尋求與新能源企業(yè)的跨界合作，隆基就是其合作伙伴之一。
“按照協(xié)議，我們將為中國石化提供分布式光伏和光伏地面電站的解決方案，并提供綠氫生產裝備以及制氫相關解決方案。”王英歌說，“2022年我們規(guī)劃上馬1.5吉瓦電解水制氫設備，5年內，我們會形成5到10吉瓦電解水制氫設備產能。”
“目前，國內氫儲能各項技術基本成熟，依靠現(xiàn)有加油站等基礎設施改造，能夠實現(xiàn)加氫站的快速布局，推動氫氣產業(yè)化應用。氫儲能產業(yè)在國內已具備大規(guī)模推廣的基礎條件。”上述北京氫能應用技術研發(fā)企業(yè)有關負責人認為。
培育仍待加力
盡管氫儲能產業(yè)前景廣闊，也具備推廣基礎條件，但記者調查了解到，目前氫儲能在我國仍處于商業(yè)化的初期階段，未來還需要進一步加大氫儲能的產業(yè)化培育力度。
秦彥周等多位受訪專家認為，現(xiàn)階段氫儲能的發(fā)展還面臨多方面的風險，這在一定程度上影響了投資者的投資意愿，拖累了氫儲能發(fā)展的步伐。
比如，目前國內還缺乏氫儲能運行、維護數(shù)據和成本核算方法，缺乏氫儲能全生命周期的經濟效益分析方法，導致運維成本難以評估；同時，氫能產業(yè)市場行情仍不夠明晰，氫燃料電池汽車和加氫站的建設數(shù)量低于政策規(guī)劃預期，完全市場化運行之后發(fā)展行情和競爭力也缺乏有效評估；在技術方面，電解水和燃料電池的核心材料，如催化劑、離子交換膜和碳紙的國產化程度仍較低，成本較高，壽命不足，并且內部傳熱傳質過程復雜，需要在基礎材料和水熱管理策略方面加大研發(fā)投入。
同時，據秦彥周介紹，氫儲能系統(tǒng)存在多個能量轉換環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都有能量的損耗，因而系統(tǒng)整體效率偏低，加上目前較高的發(fā)電成本，還存在儲氫成本較高的問題，解決途徑是需要通過清潔能源發(fā)電技術的規(guī)模化應用降低發(fā)電的成本。
此外，氫氣的?；穼傩砸渤蔀楫a業(yè)發(fā)展的桎梏。“氫氣是一種非常活躍的氣體，從某種程度上來看，比石油、天然氣更危險。目前氫在我國尚未作為能源進行管理，而是作為?；饭芾?，按照?；饭芾淼南嚓P規(guī)定，氫能發(fā)展依然障礙重重。”寧夏發(fā)改委能源發(fā)展處三級調研員姚波說。
一些受訪業(yè)內人士還擔心，國內的“氫能熱”會導致氫儲能過剩。
據中國工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，截至2020年底，共有11省、直轄市對氫能產業(yè)做出明確的定位與計劃，60多個城市和地區(qū)做出了明確的氫能產業(yè)發(fā)展規(guī)劃和指導意見，已形成京津冀、長三角、珠三角、川渝等多個產業(yè)發(fā)展示范聚集區(qū)。
“并不是什么地方都適合發(fā)展氫儲能。”王英歌說，氫能的產業(yè)鏈條長，要從制氫、儲運、用氫各個環(huán)節(jié)考慮，算好綜合經濟賬。“風光”資源豐富的地區(qū)制氫成本低，用氫的礦山、化工園區(qū)、重卡集聚區(qū)，適合現(xiàn)場制氣。在現(xiàn)有運輸方式下，氫氣運輸半徑不宜超過150公里。“綠電+綠氫”的解決方案，特別適合在此類地區(qū)應用，利用“風光”可再生能源制氫的同時結合應用場景，實現(xiàn)了綠氫的就地消納。
秦彥周也建議，在“風光”資源豐富的地區(qū)優(yōu)先發(fā)展氫儲能技術，避免盲目開發(fā)，造成資源浪費。在他來看，未來氫儲能的規(guī)模化發(fā)展，仍待建立全生命周期氫儲能經濟效益評估方法；科學的氫安全評估體系，在充分保證安全的前提下，適當放寬在建設方面的安全標準；因地制宜開展氫儲能示范運行；并持續(xù)加大對氫儲能關鍵技術的研發(fā)力度。
（參與調研：蘇醒、陳云富、侯凜、雷肖霄）
碳市場：讓碳管理熱起來
□記者 王默玲 田中全 上海報道
自2021年7月16日鳴鑼開市，全國碳市場穩(wěn)健發(fā)展，正逐步讓碳管理、碳技術等低碳理念熱起來。展望未來，隨著錨定“雙碳”目標的實踐持續(xù)、穩(wěn)步推進，將打開更為廣闊的綠色發(fā)展新圖景。
首個履約周期運行平穩(wěn)
在2021年12月23日生態(tài)環(huán)境部舉行的例行新聞發(fā)布會上，生態(tài)環(huán)境部新聞發(fā)言人劉友賓表示，全國碳市場啟動上線交易以來，整體運行平穩(wěn)，企業(yè)減排意識不斷提升，市場活躍度穩(wěn)步提高。
2021年12月31日，全國碳市場第一個履約周期順利結束。據介紹，第一個履約周期共納入發(fā)電行業(yè)重點排放單位2162家，年覆蓋溫室氣體排放量約45億噸二氧化碳。全國碳市場碳排放配額累計成交量1.79億噸，累計成交額76.61億元。按履約量計，履約完成率為99.5%。2021年12月31日收盤價54.22元/噸，較7月16日首日開盤價上漲13%，市場運行健康有序，促進企業(yè)減排溫室氣體和加快綠色低碳轉型的作用初步顯現(xiàn)。
分析人士認為，總體來說，全國碳市場目前的交易表現(xiàn)并不足以反映其潛力，未來碳市場還擁有廣闊發(fā)展空間。
從“一本賬”到“兩本賬”
一位上海石油煉化企業(yè)負責人說，以前企業(yè)只算“錢”賬，如今又多了一本“碳”賬，想要把新賬算好，就必須在低碳這條路上走到底。從“一本賬”到“兩本賬”，轉變之路上，全國碳市場作為推動實現(xiàn)碳達峰、碳中和重要政策工具的作用初步顯現(xiàn)，這個大市場正為產業(yè)低碳轉型持續(xù)注入活力。
發(fā)電行業(yè)是首個納入全國碳市場的行業(yè)。此前，不少發(fā)電企業(yè)“吃不準”自己到底實時排放了多少碳，而全國碳市場正式啟動上線交易也讓它們開始有了“碳管理”的意識。為解決發(fā)電企業(yè)碳排放核算與監(jiān)測體系滯后問題，不少企業(yè)展開了技術攻關。國網湖北省電力有限公司電力科學研究院自主研發(fā)出一套碳排放在線監(jiān)測系統(tǒng)，可提高發(fā)電機組碳排放測算精度，實時監(jiān)測碳排放，以指導發(fā)電企業(yè)制定針對性的減碳措施。
這本“碳”賬也正在倒逼企業(yè)不斷進行技術改進。作為首批參與碳市場交易的煤電企業(yè)之一，上海外高橋第三發(fā)電廠連續(xù)進行技術革新，不斷刷新最低煤耗紀錄，用新技術“省下來”的碳配額，為企業(yè)帶來“碳收益”。
上海外高橋第三發(fā)電廠總經理施敏說，立足以煤為主的基本國情，意味著我國的能源綠色發(fā)展一定是多維度的。一方面要拓展清潔能源的利用比重，另一方面也要推動煤炭清潔高效利用。“我們作為率先沖破280克/千瓦時最低煤耗整數(shù)關口的電廠，如今這套清潔高效燃煤技術也在多地電廠得到推廣應用。”
新科技新平臺不斷涌現(xiàn)
上海外高橋第三發(fā)電廠正在與華東理工大學開展碳捕捉技術的開發(fā)研究，嘗試將二氧化碳捕捉之后與氫氣反應生產甲醇，目前該項目已進入年產1萬噸的中試階段；中國石化在擁有3萬多座加油站的基礎上，正在積極布局氫能產業(yè)，計劃在“十四五”期間建成1000座加氫站；2021年9月，全國綠色電力交易試點啟動，10余個省市、上百家用電企業(yè)紛紛向各地新能源發(fā)電企業(yè)購入綠電……
新科技、新平臺不斷涌現(xiàn)，推動全國碳交易新市場逐步走向成熟。
“實現(xiàn)‘雙碳’目標，我們還有很長一段路要走。作為能源科技企業(yè)，我們正在投資、培育、孵化各種減碳、控碳、固碳的先進技術。”遠景智能副總裁孫捷坦言，“但這些技術都還在早期研發(fā)階段，我們還需要持續(xù)投資、攻關，接下來提供應用落地場景加以扶持，久久為功才能收獲成熟的果實。”
上海環(huán)境能源交易所董事長賴曉明表示，目前國內碳交易市場仍在起步階段，未來將從多個方面開展建設工作：擴大市場覆蓋面，從單一行業(yè)擴大到其他重點排放行業(yè)；盡快推動納入投資機構進入碳市場；加快推動企業(yè)提升碳管理的能力，建立碳管理的體系；加快國內碳市場產品的多元化創(chuàng)新；推動一級市場、分配市場更加市場化運行；積極探索碳交易市場和其他市場的一些聯(lián)動。
