可再生能源制氢是未来的发展方向,但受经济性差、技术突破等因素的制约,2030年前难以实现商业化利用。中国氢能联盟研究院预测,直到2040年,中国可再生能源制氢占氢能供应的50%。
如何在完成绿氢替代之前快速培育市场,扩大氢的应用场景?业内基本共识是,化石能源制氢将在我国制氢路径的初中阶段发挥重要的过渡作用。在构建以绿氢为主导的氢能供应体系的过程中,要依靠CCUS技术减少化石能源制氢带来的二氧化碳排放,实现从“灰氢为主”向“绿氢为主”的过渡。
高碳排化石能源制氢由“灰”转“蓝”成必然趋势
以煤为原料,每1公斤氢排放20多公斤二氧化碳。天然气制氢的碳排放量约为煤制氢的一半。化石能源制氢的高碳排放已成为“灰氢”受到批评的主要方面。
目前,我国工业年产2500万吨氢中,96%是碳排放较高的灰氢。在碳达峰、碳中和的目标下,除了资源禀赋、经济成本和能源效率外,还应考虑氢源的环境效益。低碳绿色能源转型势在必行。在整个生命周期中实现二氧化碳减排是一个不可避免的问题。浙江省今年5月发布的《浙江省能源发展“十四五”规划》明确提出,全面推进舟山绿色石化基地能效诊断,禁止煤制氢。
碳捕集、利用和密封(CCUS)该技术作为一种重要的碳去除技术,可与化石能源制氢技术集成耦合,大大降低化石能源制氢过程中的碳排放,获得碳足迹相对较低的低碳氢。
从碳排放强度来看,煤制氢耦合CCUS技术每1公斤氢排放2公斤二氧化碳,明显低于煤制氢,仅为天然气氢排放强度的五分之一,基本实现了煤、天然气等化石能源的低碳利用。天然气制氢+CCS或者采用天然气无碳制氢工艺生产“蓝氢”,可以起到与绿氢相同的减碳效果,在整个能源转型过程中发挥重要作用。
中国工程院院士袁亮指出:“煤制氢+CCUS具有经济效益和低碳化效益,可大大降低煤制氢过程中的二氧化碳排放,获得碳足迹相对较低的低碳氢,即“灰氢”变为“蓝氢”。
在“煤制氢+CCUS在这方面,中央能源企业已经有了实践案例。2021年7月,中石化胜利油田100万吨CCUS全过程示范项目启动建设。该项目包括齐鲁石化煤制氢装置尾气碳收集和胜利油田二氧化碳驱动油密封两部分,已于2022年1月完成。