實現“能源自主”下的氫能戰略

　　中國是全球氫能利用的大國，目前已形成京津冀

、長江三角洲、珠江三角洲等多個氫能產業集群。


我國已製訂《能源技術革命創新行動計劃(2016—2030年)》
，提出氫工業(氫的製取、儲運及加氫站)、先進燃料電池、燃料電池分布式發電三大戰略發展方向
，以及大規模製氫技術

、分布式製氫技術、氫氣儲運技術、氫氣/空氣聚合物電解質膜燃料電池(PEMFC)技術
、甲醇/空氣聚合物電解質膜燃料電池(MFC)技術和燃料電池分布式發電技術等6項創新行動。通過消納棄水、棄風
、棄光等富餘新能源
，減量替代煤
、石油和天然氣等化石燃料
，加上煤炭的清潔高效利用，逐步降低成本
，穩步提高安全性

，通過“三大發展階段”建立有利於氫能產業發展的支撐體係，建成全國性氫能供給和利用基礎設備網絡。


近期(到 2030年)
，以煤製氣為代表的化石基氫能產業發展取得重大突破，初步完成產業鏈示範。目前需要加快我國煤炭地下氣化製氫資源評價、經濟高效產氫配套係列技術攻關與現場試驗
，以及超深層
、超臨界水氣化製氫技術儲備，特別是對高效產氫機理進行深化研究，加強對地質評價
、工程工藝、監測控製
、安全環保等係列技術，以及高溫高壓井下工具及高強度防腐管材等重大裝備的研製攻關。


全國煤炭地下氣化潛力巨大
，僅鄂爾多斯盆地埋深介於1000~2000米的煤炭資源量就達1.3×1012噸，保守估算可氣化采出商品工業氫氣約 10×1012立方米(相當於 9×108噸)。應當按照淺層(地層壓力低於10兆帕)、中深層(地層壓力介於10～22兆帕)和超深層、超臨界水(地層壓力超過22兆帕)3個層次來布局我國煤炭地下氣化產業發展，並優選鄂爾多斯、二連
、準噶爾等盆地開展現場試驗研究。


中期(2035~2050年)，氫能產業成為我國新的經濟增長點和新能源戰略的重要組成部分;打造新材料、儲能和氫能產業鏈;加大石墨烯
、納米超材料等新材料的超前儲備。通過自主、合作、技術購買、優質企業並購等多種方式，研發和大規模生產高標準
、高性能車用、船(chuan)用(yong)等(deng)電(dian)池(chi)
，與(yu)主(zhu)要(yao)汽(qi)車(che)廠(chang)商(shang)合(he)作(zuo)或(huo)參(can)股(gu)推(tui)動(dong)標(biao)準(zhun)化(hua)電(dian)池(chi)在(zai)交(jiao)通(tong)領(ling)域(yu)的(de)規(gui)模(mo)利(li)用(yong)。發(fa)揮(hui)企(qi)業(ye)加(jia)油(you)站(zhan)布(bu)局(ju)優(you)勢(shi)，建(jian)設(she)大(da)型(xing)倉(cang)儲(chu)式(shi)充(chong)電(dian)中(zhong)心(xin)，快(kuai)速(su)建(jian)立(li)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)高(gao)效(xiao)率(lv)充(chong)電(dian)站(zhan)網(wang)絡(luo)
，搶(qiang)占(zhan)交(jiao)通(tong)領(ling)域(yu)能(neng)源(yuan)革(ge)命(ming)的(de)先(xian)機(ji)。發(fa)揮(hui)石(shi)油(you)管(guan)道(dao)布(bu)局(ju)優(you)勢(shi)，發(fa)展(zhan)棄(qi)風(feng)、棄光、棄水低成本電解製氫、天然氣管網輸氫
、摻氫天然氣、液化氫、加氫站等業務。


遠期(2050~2100年)，氫能成為我國能源消費結構的重要組成部分，依靠新能源等實現國家“能源自主”。中國“能源自主”概念是指通過中國新能源生產革命，實現能源生產基本自給和消費安全。


2017年，我國一次能源產量中，煤炭占70%
、石油占8%
、天然氣占 5%、新能源占17%。中國煤炭資源豐富但油氣相對不足的先天稟賦條件，決定了能源生產和消費必須具有中國特色，構成“一大三小”(煤炭大，石油、天然氣、新能源小)的中國能源結構。太陽能、風能產量的增長率最快
，水電、核電產量的占比最高，氫能、儲能、新材料、新能源最具顛覆性
，應加快煤炭清潔化利用、使新能源“兩個規模”提前到來，減少油氣在我國能源利用路徑中的時間跨度和安全壓力。中國“能源自主”的前提條件是新能源占主體地位。


我國需要謀劃加快實現常規—非常規油氣的“生產革命”
、煤炭發展的“清潔革命”和新能源發展的“速度革命”，力爭2050年前後實現能源結構從“一大三小”向煤炭、油氣、新能源“三足鼎立”的能源結構轉型
，屆時煤炭約占一次能源消費比例40%、油氣占30%
、新能源占30%。


到2100年前後，有可能依靠新能源等實現國家“能源自主”。化石能源占一次能源消費結構的比例下降至30%
，非化石能源占到70%，實現二者的地位轉換。


中國科學報 　 作者： 鄒才能(作者係中國科學院院士)