南海听潮·对话院士 | 郭烈锦：实现双碳氢能是重点， 发展氢能氢源是关键

实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，也为氢能产业发展提供了重要的历史机遇。佛山市是广东省燃料电池汽车示范城市群的牵头单位，在氢能产业布局上起步早、基础好，始终向世界一流水平看齐。

在“双碳”目标下，氢能产业发展的关键环节是什么？国内城市群之间氢能产业发展有什么差别？佛山又将如何担当牵头重任，引领湾区氢能产业深化发展？正值2021联合国开发计划署氢能产业大会在佛山市南海区召开之际，佛山日报记者独家专访中国科学院院士、西安交通大学教授、动力工程多相流国家重点实验室主任郭烈锦，解读氢能发展趋势。

中国科学院院士、西安交通大学教授、动力工程多相流国家重点实验室主任郭烈锦。/主办方供图

去年，我国在第七十五届联合国大会上正式提出，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。这意味着，我们将完成全球最高的碳排放强度降幅，用全球历史上最短的时间实现从碳达峰到碳中和。

我国每年的二氧化碳排放量在全球排第一位，达到100亿吨以上，高于排在二、三、四位国家碳排放量的总和。据统计，我国二氧化碳的主要排放来源，第一是工业领域，即终端用能和生产过程用能领域，年排放量在50亿吨以上；其次是发电领域，年排放量在40亿吨以上；建筑领域和交通领域，年排放量都在10亿吨左右。随着工业生产的进一步发展，预计2030年中国二氧化碳排放量将在130亿吨以上。

“这是一个天文数字，达峰总能达到。但是要实现碳中和，意味着把这130亿吨二氧化碳吸收掉或不生成。”郭烈锦认为，如果没有核心技术的创新，这个目标将难以实现。在我国当今的工业体系、生产模式下，通过“停产断电”等模式来减排是不现实的。摆在面前的是两个鲜明的课题：一是转变终端用能的生产工艺，从技术上、源头上减少甚至消除二氧化碳的排放；二是大幅提高可再生能源在一次能源中的占比。

氢能将承担这一历史使命。氢可以帮助人类脱碳、固碳，甚至实现负碳。对于终端用能来说，可以把氢作为主要能源，通过氢电互补体系实现工业用能领域二氧化碳排放量的减少甚至消除。在交通等方面，以氢能代替柴油、汽油等能源，也可以实现减排。

郭烈锦表示，“双碳”目标下，国家对于氢能的发展更加重视，公众对于氢能也越来越关注。最明显的体现就是氢能产业在全国大范围内的涌现，多个省市甚至镇街、企业，都将氢能布局作为重要一环。

佛山无疑是先行者。从2017年开始，郭烈锦参加了4次在佛山市南海区举办的氢能产业盛会，见证了佛山发展氢能产业的一系列经历。他发现，佛山每年都在氢能产业发展方面更进一步，市、区政府对氢能作为能源发展主体地位的认知也越来越深刻。

风起云涌、一夜千里的氢能产业，实际上还面临着巨大的挑战。其中，如何低成本、大规模地利用可再生能源制取氢气，可谓是关键一环。

业界有“灰氢”“蓝氢”“绿氢”的说法，用来追溯氢能的生产方式是否环保。“实际上，我们不应该用‘颜色’来分类定义氢，而应该分类定义氢的制备方法。”郭烈锦认为，氢在使用端不能因“颜色”来限制，但在制备时要追求清洁高效的方式。

煤制氢、天然气制氢、电解水制氢等是当下常用的制氢方式。我国化石能源制氢比例可以占到95%以上，当前传统煤气化制氢仍然占据主要位置。要扭转这样的局面，消除制氢中的有害产物和污染、温室气体排放，就必须要在核心关键技术及源头上下功夫，加大加快攻关，同时还要强化科技普及应用。

以煤制氢为例，煤炭本身也是洁净的，在制氢中不是不能选择煤制氢，而是不能用传统或常规的方法去煤制氢。目前，郭烈锦潜心研究的“煤炭超临界水气化制氢”技术已经在佛山立项落地示范。

注册在南海区的新锦盛源（广东）能源科技有限公司，在区属国有企业佛山南海景隆控股有限公司厂区内落地了第一套超临界水蒸煤制氢示范装置，成为佛山市首批获批的氢能产业配套项目。该项目已通过可行性研究，进入详细设计阶段，未来将实现2000标方/时的制备规模，生产过程无污染排放，无需脱硫脱硝除尘，一次生产的二氧化碳为产品级，经济效益显著，并且将有助于佛山实现氢气终端售价低于30元每公斤的短期目标。

今年的大会上，他又进一步介绍了直接太阳能光解水规模制氢技术，这一技术可以通过功能体系变革，实现安全、可靠、无污染的能源供给。

值得关注的是，郭烈锦团队的这项研究是全球领先的，在陕西华山脚下和新疆塔城均有示范项目。国内实验室从2005年开始工程化反应器，已经更新了三代，太阳能解水制氢的效率指标可控制在18.7%。“当我们的效率在6.6%的时候，算上设备折旧一标立方米氢气的成本约为6.6元。如效率达到10%，1标立方成本就是2.8元。效率提升到16.7%，成本就是0.6~0.8元。大规模生产，且装置指标为18.7%以上的话，成本又将大幅降低。”郭烈锦说。

佛山是国内氢能产业的先行者，但并非独行者。很多东部地区城市，在氢能投入方面加大力气，准备迎接大挑战、抢抓大机遇。

河北的张家口，属于大陆性季风气候，一年四季风力资源充足、光照良好，风力发电和太阳能发电的已有装机量很大。近年来，张家口开始布局电解水制氢装置，利用多余的电力制氢储能，用绿能引领绿色发展。

山东从交通路网入手，计划打造一条“氢能高速”，推动服务区加氢站的建设，并在站点旁边建设可再生能源制氢的小型示范装置。就在上个月，第一个高速公路加氢站已经投用。

沿海地区的城市利用优势，提出了很多氢能发展的规划项目。例如青岛提出未来扩大可再生能源制氢规模，在沿海及海岛建设海上风电制氢项目。深圳也在积极对接，探索海水制氢。

在我国的西部，氢能发展更是大有可为。今年5月，郭烈锦在西藏阿里待了一个星期，也进一步催生了他对于其发展问题的设想。这里地广人稀、光照良好、水源充足。这样的地区如果只靠输能、不能产能，只有民生效益，难以产生经济效益。此前，我国在阿里地区做了一个很好的尝试，建设了光伏发电站，架子上吸收光能，架子下就可以种庄稼，把能源问题和吃菜问题一起解决。“这样的地区，还可以考虑将建筑和能源装备结合利用，太阳能光催化与光电解水制出氢气和氧气，氢气可以作为生活用能，氧气可以作为生产产品售卖，实现民生效益和经济效益的双赢。”

大市场、大前景、大作为，氢社会令人遐想无限。我国正谋篇布局，进一步推动氢产业氢经济的探索。今年，财政部等国家五部委联合批复首批燃料电池汽车示范城市群，北京、上海、广东三个区域率先入选。其中，广东城市群由佛山市牵头，联合省内的广州市、深圳市、珠海市、东莞市、中山市、阳江市、云浮市，以及福建省福州市、山东省淄博市、内蒙古自治区包头市、安徽省六安市等地组成。

郭烈锦表示，佛山市在氢能发展中，既要补齐短板，也要顺应城市群建设的要求，打破行政壁垒看待产业链布局问题。

佛山的短板就在于氢源的缺少。当前，全市已经推广应用了约1500辆氢燃料电池汽车。在2021联合国开发计划署氢能产业大会上，南海的氢能企业纷纷启动了包括氢燃料电池渣土车、叉车、两轮车在内的三个千辆级项目，以及500辆级翼展车项目。氢的应用的加强，补齐低成本、无污染、不排温室气体的绿色制氢氢源已经迫在眉睫。

“粤港澳大湾区各城市之间的资源禀赋不同，产业重点有所偏重。佛山在建链过程中不用一定追求全面，可以在城市群之间‘画圈’。一定距离半径之内的资源，都可以低成本地进行应用。”郭烈锦表示，取长补短、协同前进、共创氢时代，正是城市群建设的意义所在。

今年3月，物料搬运氢动力系统供应商英飞腾中国总部项目落户南海丹灶。图为该企业氢能叉车。2021联合国开发计划署氢能产业大会上，南海的氢能企业启动了包括氢燃料电池渣土车、叉车、两轮车在内的三个千辆级项目。 资料图片