作者:毛保华,卢霞,黄俊生,何天健,陈海波
作者单位:北京交通大学综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室;中国综合交通研究中心;利兹大学交通研究所
氢能是未来能源系统清洁转型的重要二次能源。本文首先调研分析了美国、欧盟、日本既 有的氢能研发总体战略及其实施情况;结合氢能源的优势和未来全球碳减排的任务,分析了氢能 关键技术研发、产业化发展、交通运输行业推广应用情况;从技术角度比较了美国、欧盟、日本的 氢能技术推广策略,指出我国氢能研发技术的国际差距。
结合实际统计数据,分析了我国铁路、 公路、水运和民航等运输方式的碳排放水平。在氢能既有特性参数基础上,测算了氢能在道路、铁 路等不同领域应用的碳减排效果。
结果发现:氢能替代公路货运10%,可减碳7000万t;1000万t 氢用于替代道路货运可获得近1亿t的碳减排量。
本文研究提出了氢能研发与应用策略,建立可 再生能源与氢能综合互补调节机制,如近期利用西部地区可再生发电的弃电降低电解水制氢成本,利用灰氢替代燃油,中远期推广扩大氢燃料电池市场等。
本文还研究了交通运输业适合氢能 发展的重点领域,分析表明:2060年氢能在道路交通中的应用如能达到4000万t,可望实现交通运 输业减碳约4亿t。本文结合我国国情提出了碳中和目标下将氢能技术与产品推广到大功率、长 距离以及冬季低温地区客货运输领域,与既有电动汽车发展战略一道打造绿色交通体系的对策与建议:
首先,正视我国氢能研发整体水平与发达国家间的差距,系统研究存在的短板,从国家层面制定可操作的顶层氢能发展路线图,健全政策保障体系,加快氢能研发与应用步伐。
其次,从产业发展角度充分调动地方政府与企业的积极性,从国家与地方两级政府层面,建立研发“前”补贴与推广“后”奖励两种机制,通过技术研发与产业化应用相结合的方式着力推进氢能行业的发展。
第三,应尽快研究出台有利于氢能产品(如氢能汽车)推广应用的市场鼓励机制,通过类似的如已经实施的电动汽车推广与补贴策略,从市场(用户)端奠定氢能技术的应用基础,与电动汽车一起打造未来绿色交通运输体系。
第四,建立完善可再生能源与氢能综合互补调节机制,利用可再生能源发电的弃电生产氢能,可再生能源电力消纳保障机制。例如,西北地区弃风弃电可用于电解水制氢,2019 年我国弃风电量达169亿kWh,其中西北地区占比超过60%;利用这些弃电可大幅度降低制氢成本,仅这些弃电就可制氢约50万t,替代西部各省公路长距离货运的减碳效果可达500万t。
各国氢能应用对比
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