专业观点

风光之后 “氢”领未来

善弈者谋势,善谋者致远。2014年6月13日,习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上明确提出的“四个革命、一个合作”的重大能源战略思想,正引领我国能源行业发展进入新时代。新时代下,清洁低碳导向是我们长期贯彻的能源政策理念,“双碳”目标是我们能源工作的动力源泉。2021年10月24日,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》,提出加快智能光伏产业创新升级和特色应用,创新“光伏+”模式,推进光伏发电多元布局。2021年12月31日国家能源局、工信部、住建部、交通运输部、农业农村部五部门联合印发《智能光伏产业创新发展行动计划(2021-2025年》,要求拓展多种形式的“光伏+”综合应用。2022年1月24日,习近平总书记在“双碳”目标第三十六次集体学习会上强调要把促进新能源和清洁能源发展放在更加突出的位置,积极有序发展光能源、氢能源、可再生能源,加快发展有规模有效益的风能、太阳能、氢能等新能源。


“光伏+氢能”模式作为“光伏+”综合应用新方案,可以高效利用光伏发电资源、有效扩展可用燃料形式。在大规模储能尚未找到高效模式的现实情况下,以电制氢、储氢,将很有可能发展成为高效的储能方式之一。强力助推氢能产业链发展,正在被国家和氢能产业界予以高度关注。接下来,本文将以“光伏+氢能”项目为例,简要介绍在脱碳达标过程中我国在氢能产业发展方面的制度探索。


一、氢能概述


氢能属清洁能源,其本身兼具来源广、可储存、可再生、可电可燃、零污染、零碳排等诸多优点,用途极为广泛,可应用在交通运输、化工原料、工业生产、建筑工程等诸多领域。就氢能的分类而言,过往业界根据氢能生产来源和生产过程中的排放情况将氢分为灰氢、蓝氢和绿氢。目前,随着世界各国“碳中和”目标的提出,人们对氢能的研究又更进一步,业界提出了以全生命周期内温室气体排放客观量化来定义不同制氢方式下的氢能分类,将氢分为低碳氢、清洁氢和可再生氢。本文所论述的“光伏+氢能”项目下的氢即为可再生氢,亦被称为绿氢。


氢能属二次能源,自然界中并非天然存在氢能,如果人类需要利用氢能,则需要通过一定的方式进行制备。目前的工业制氢方式主要有电解水制氢、化石能源制氢、核能制氢、生物质制氢和太阳能直接光电制氢。其中电解水制氢因其制氢原理为水分子在直流电作用下被解离生成氧气和氢气,整个制氢过程零排放、无污染备受青睐,也被视为未来能源发展的主流。在目前我国已公布的光伏制氢示范项目中,大多采取电解水制氢模式,如内蒙古自治区2021年度风光制氢一体化示范项目清单中,所有项目的制氢方式均采取电解水制氢技术。


二、“光伏+氢能”项目概述


一般来讲,光伏发电、制氢、储氢、运氢、加氢以及用氢共同构成完整的“光伏+氢能”项目一体化产业链。目前,我国市场上已出现的项目类型主要有如下几种:


1.   光伏制氢一体化项目,该类项目建设内容主要包括光伏电站、制氢站、氢能燃料重卡等部分。如内蒙古2021年度光伏制氢产业示范项目。


2.   光伏制氢加氢一体化项目,该类项目较光伏制氢项目增加加氢站建设部分。如海马汽车与中国航天科技集团合作建设的海口光伏制氢及高压加氢一体站项目。


3.   光伏制氢、储氢、输氢一体化项目,该类项目主要包括光伏电站、电解水制氢、氢气储运等部分。如新疆库车绿氢示范项目。


4.   光伏制氢、储氢、输氢、加氢一体化项目,该类项目主要包括光伏电站、氢气储运、油、气、氢共建示范站等部分。如宁夏宝丰能源太阳能电解制氢储能及综合应用示范项目。


“光伏+氢能”项目的基本运营模式为在光照资源丰富的地区,利用光伏发电产生的电力进行氢气制备,然后将制取的“绿氢”通过管道或专用车辆等运输到使用地,实现电、氢两种能源的灵活转换,其盈利模式为通过向电网售电和向用气单位售氢、售氧等方式来获取收益。也就是说,过往传统的光伏发电所发电量只有通过电网进行消纳,目前的“光伏+氢能”项目开辟了新的电力消纳渠道,将其所发电量的一部分直接用于制氢,将电能转化为氢能,通过周边化工企业进行消纳,未来还可能实现同燃气一样在居民生活端进行消纳。


三、当下国内“光伏+氢能”项目发展现状


目前,国内“光伏+氢能”项目尚处于初期探索阶段,其具有以下较为鲜明的特点。


(一)建设地点集中。项目多集中在宁夏、新疆、内蒙古、陕西这类光照资源丰富的西北和华北地区。


(二)建设主体多为国企。项目大多由中国石化、国家能源集团、国家电投这类传统能源系统中的大型国企单位进行建设。


(三)建设进度多处于前期阶段。项目除少数已投产外(如被誉为光伏制氢“宁夏样本”的宝丰能源国家级太阳能电解水制氢综合示范项目),其他大多数处于在建或前期筹建阶段(如全国首个万吨级光伏绿氢示范项目之中国石化新疆库车绿氢示范项目)。


四、目前有关“光伏+氢能”产业发展的法律法规及政策性文件


鉴于光伏发电项目从项目审核、建设、运营以及电价等各环节已经发展成熟,相应监管措施亦趋于完善,我国这一轮光伏发电项目的并购大潮也接近尾声,有关光伏发电项目的法律法规及政策在公开渠道已可充分获取,故本文就此不再赘述。下文仅就制氢、储氢、加氢等其他环节的政策支持与法治体系建设作简要介绍。


(一)国家层面给予的政策支持


目前,氢能在中国的商业化运用主要集中在汽车的燃料电池领域,大部分氢能相关政策均从氢能燃料电池的运用角度出发,落脚于加氢站项目规范领域,如,在“十三五”期间,我国提出《能源技术革命创新行动计划(2016-2030)》《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》《“十三五”交通领域科技创新专项规划》《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》,明确创新氢能与燃料电池技术,重点发展更高效率、更低成本、更灵活的风能、太阳能利用技术,可再生能源制氢技术、燃料电池汽车核心专项技术、加氢基础设施和示范考核技术,并具体提出以“城市集群”“以奖代补”等方式助力燃料电池汽车示范应用,促进氢能的进一步推广使用。在2021年,也即“十四五”开局之年,我国提出《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》,明确攻克氢能储运、加氢站、车载储氢等氢燃料电池应用技术,有序推进氢燃料供给体系建设。同年,住房和城乡建设部还对《加氢站技术规范》(GB50516-2010)进行局部修订,明确加氢站可与天然气加气站或加油站联合建站。


另外,有这样几个关键性举措尤为值得我们关注。一是2019年,国务院首次将推动加氢等设施建设,写入《政府工作报告》,这一举措被业界认为是拉开了中国氢能大发展的序幕;二是在2020年4月,氢能被写入《中华人民共和国能源法(征求意见稿)》,氢能被列入同风能、太阳能等并列的能源范畴,这是中国第一次在法律层面上确认氢能属于能源范畴。氢能将不再仅被作为危化品进行管理,同时也意味着国家对制氢、加氢等各产业发展进行了松绑;三是在2020年底,我国率先发布全球首个"绿氢"标准《低碳氢、清洁氢与可再生能源氢的标准及评价》,该标准及评价体系以生命周期评价方法对低碳氢、清洁氢和可再生氢进行量化测评,它的发布标志着我国将从源头出发推动氢能全产业链的绿色发展;四是在2021年底,国家能源局、工信部、住建部、交通运输部、农业农村部五部门联合印发《智能光伏产业创新发展行动计划(2021-2025年)》,提出支持智能光伏制氢等试点示范项目建设,加快开展制氢系统与光伏耦合技术研究,预示着我国的“光伏+氢能”项目建设将再上新台阶,脱碳达峰目标将更进一步。


以上,不难看出,当下我国光伏制氢领域国家顶层设计文件具有原则性强、直接适用性弱等特点,这很大程度上受制于我国目前项目实践较少,氢能全产业链发展均较为薄弱等因素。相信未来随着“光伏+氢能”项目遍地开花,氢能领域相关的法律法规必将逐渐完善。


(二)各地方政府层面给予的政策支持


继2019年氢能被写入国务院《政府工作报告》之后,氢能产业成为各地方政府关注的焦点。据相关行业网站发布的不完全统计,仅2019年全国就有超过70项有关氢能与燃料电池领域的政策出台,该等政策中省级相关政策延续了国家层面文件的特点,坚持以原则性、计划性、方案性、指导意见性为标准,市级及其以下相关政策开始纳入具体可操作性规定,尤其是部分氢能示范地区的相关政策在项目手续办理、土地申报流程以及电价优惠等措施方面已有所明晰。笔者理解该等细化政策在很大程度上会成为未来“光伏+氢能”领域氢能部分国家标准规范的雏形,因为仅就目前的地方政策而言,地区间政策已开始互相借鉴,如目前内蒙古自治区乌海市发布的《 乌海市加氢站管理办法(试行)(2019-2022)(征求意见稿)》中明确注明“此项参照佛山结合我市实际编写”。


为了方便大家直观了解该类示范项目在相应示范地区的详细规定,笔者分别以广东佛山南海、山东潍坊两个典型氢能发展示范区为例作简要介绍。


1.  广东佛山南海


佛山市南海区在加氢站建设方面,率先探索建立了国内首个加氢站的审批、建设、验收流程,目前已建成国内首个商业化加氢站、首个油氢合建站、国内首批高密度商用标准化加氢站。其中,国内首批高密度商用标准化加氢站之松岗禅碳路加氢站是国内首个参照SAEJ2601《轻型气态氢表面车辆用燃料加注协议》及SAEJ2601-2《重型气态氢车辆用燃料加注协议》开发建设的项目,符合国际加氢站技术发展趋势,将成为国内加氢站的标杆。另外,南海区还推出了全国首座氢能进万家智慧能源示范社区项目,该项目的二期工程即将采用光伏制氢模式,推动示范社区最终实现碳达峰、碳中和。


其实,南海区在氢能领域领先发展的成就,其中很大程度上离不开南海区政府乃至整个广东省政府在氢能发展方面的政策引导与支持。早在氢能被写入国务院《政府工作报告》之前,广东省人民政府就已下发《关于加快新能源汽车产业创新发展的意见》(粤府〔2018〕46号),文件明确政府各主管部门分工协作,优化项目建设手续,完善政策配套。为了进一步激活市场,南海区政府发布《佛山市南海区氢能产业发展规划(2020-2035 年)》《佛山市南海区促进新能源汽车产业发展扶持办法》《佛山市南海区促进加氢站建设运营和氢能源车辆运行扶持办法》《佛山市南海区促进加氢站建设运营及氢能源车辆运行扶持办法(修订)》(南府办〔2020〕3号 )等各项利好政策,并采取补奖结合的激励措施,直接用真金白银手段刺激市场,大力推进了加氢站等基础设施建设,不断巩固着氢能在南海区能源发展中的重要地位。


目前,佛山南海区对加氢站方面的管理要求大致如下:


(1) 在行政监管方面,各地市住建部门负责加氢站工程建设审批、消防设计审查验收,市场监管部门负责气瓶/移动式压力容器充装许可证核发,省市场监管局、应急管理厅负责对加氢站特种设备开展安全监察。


(2) 在建设手续办理方面,对于大型物流园区、大型露天停车场利用自有土地建设的撬装式加氢站,可简化建设审批和监管流程,在满足安全规范的前提下,允许以免于规划许可方式办理消防设计审核和充装证。


(3) 在土地手续办理方面,对于新建站,需办理建设用地手续,对列入规划、独立占地的充电站和加氢站,按公用设施优先安排项目用地;对于改扩建站,在满足有关技术标准要求前提下,现有加油(气)站在红线范围内改扩建加氢站可视为已纳入加氢站布点规划;对于合建站,可以利用加油(气)站已有用地建设的,免予办理规划选址、用地等手续。


(4) 在电价方面,对氢能充电服务进行最高限价,对于氢燃料电池汽车专用制氢站用电价格执行粤发改价格〔2017〕507 号规定的蓄冷电价政策,即利用谷电制氢,可享受 0.26 元/度左右的优惠价格。


(5) 在政府优惠政策方面,广东省级层面对加氢站建设按照“总量控制,先建先得”原则进行补贴,南海区级层面对加氢站建设运营及氢能源车辆运行进行专项扶持资金。两个层面的补贴获取互不冲突。


2.  山东潍坊


山东潍坊的光伏发电装机规模较大,为“光伏+氢能”项目提供了先天的电力供应优势。同时,山东省完善的产业政策和地方标准体系助力着潍坊“光伏+氢能”项目的发展。在省级层面,山东出台《山东省氢能产业中长期发展规划(2020-2030年)》《山东省新能源汽车产业发展规划(2020-2025年)》,发布《氢燃料电池电动汽车运营规范》《车用加氢站运营管理规范》《山东省加氢站技术导则》等地方标准。在市级层面,潍坊出台《潍坊市新能源产业发展规划(2018-2028年)》《关于做好全市汽车加氢站规划建设运营管理工作的意见》《2019-2021氢能产业发展三年行动计划》,发布《“氢进万家”科技示范工程工作推进方案》。


目前,科技部与山东省合作的“氢进万家”科技示范工程项目已启动,该项目将进行氢能的“制、储、输、用”的全技术链验证与规模化示范。另外,2021年12月23日,潍坊市又正式发布《关于支持氢能产业发展的若干政策》,明确氢能“制、储、运、加、用”全产业链条政策框架,提出10条氢能制、储、运扶持政策,全面引领促进氢能产业发展。


在众多支持性文件之中,围绕加氢站项目的规范,潍坊市印发的全国首个地市级加氢站管理办法之《关于做好全市汽车加氢站规划建设运营管理工作的意见》具有较强的实操指引性,其对加氢站的规划、建设及运营均做了较为详细的规定,具体如下:


(1) 在行政监管方面,在汽车加氢站行业相关法律法规颁布实施前,参照天然气管理模式。


(2) 在项目手续办理方面,强调对施工图的设计审查,在图审机构取得相关审查资质前,必须由市级燃气行业管理部门组织相关专家进行图纸审查。


(3) 在项目建设方面,要严控建设标准,确保质量安全。项目的选址、设计、施工、验收、运行及安全管理等,必须符合《加氢站技术规范》(GB50516-2010)《氢气站设计规范》(GB50177-2005)《加氢站安全技术规范》(GB/T34584-2017),以及国家现行有关标准规定。


(4) 在土地手续办理方面,明确新建站必须符合全市汽车加氢站布局规划,对于在公交场站、物流园区内项目,可以使用工业、仓储用地建设企业自用的汽车加氢站。对于合建站在符合相关规范和安全条件的前提下,无需另行办理汽车加氢站规划选址、用地等手续。


(5) 在运营手续办理方面,在国家明确汽车加氢站经营管理办法前,经营单位无需办理经营许可,如因经营单位自身生产需要,确需办理的,可向县市区(市属开发区)审批服务部门或燃气管理部门申请办理《燃气经营许可证》,相应部门参照《城镇燃气管理条例》《山东省燃气经营许可管理办法》等相关法律法规进行审查审批。


五、对现有“光伏+氢能”项目相关规定的几点思考


(一)项目归口管理需要明确、统一


因“光伏+氢能”项目目前尚无法律法规出台,所以项目的合规管理均需参考当地政策性文件执行。然而,仅就目前部分地区已出台的文件来看,有关该类项目的归口管理单位已出现千差万别的现象,如,在济南,根据济南市《加氢站规划建设运营管理意见》和《济南市加氢站建设审批暂行规程》规定,汽车加氢站行业相关法律法规颁布实施前,济南市住房和城乡建设局是加氢站的行业主管部门;在广东,根据《广东省人民政府关于加快新能源汽车产业创新发展的意见》,省住房城乡建设厅负责加氢站的规划和建设,各地住建部门办理加氢站的报建、验收等审批手续;在内蒙古,根据《内蒙古自治区加氢站管理暂行办法(征求意见稿)》,能源主管部门负责新建独立加氢站项目审批或备案,住建、交通部门负责加氢站的运营管理工作,并配合能源主管部门开展加氢站规划审批或备案。


(二)项目实行备案管理还是核准管理需要明确


根据《政府核准的投资项目目录(2016年本)》的规定,企业投资建设目录外的项目,实行备案管理。光伏电站、制氢站以及加氢站(非油气氢合建站)项目均属于企业投资建设目录外的项目,均为备案管理项目范围。但是,对于油、气、氢合建站而言,根据《政府核准的投资项目目录(2016年本)》规定,液化石油气接收、存储设施以及输气管网项目建设则需要进行项目核准。那么,“光伏+氢能”项目是实行备案管理还是核准管理,需要当地政策予以明确。


(三)项目手续办理需要出台细化程序


如项目的消防设计审核手续。根据《中华人民共和国消防法》规定,国务院住房和城乡建设主管部门规定的特殊建设工程,建设单位应当将消防设计文件报送住房和城乡建设主管部门审查。依据《建设工程消防设计审查验收管理暂行规定》,对于装机容量在25万千瓦以上的发电项目属于特殊建设工程,加氢站作为易燃易爆气体的充装站、供应站,亦属于特殊建设工程,二者应当向消防设计审查验收主管部门申请消防设计审查。但是,如果当“光伏+氢能”项目之光伏电站部分,其装机容量在25万千瓦以下时,是需要按照项目整体办理审查手续还是按项目各部分实际情况操作,这个问题也需要在相关政策中予以明确,以免影响企业合规建设。


再如项目的施工图设计审查手续。鉴于氢气的易燃易爆属性,为确保建设项目安全,各地对氢能项目的施工图设计审查较为严格,如潍坊市相关规定中着重强调对施工图的设计审查,明确要求在图审机构取得相关审查资质前,必须由市级燃气行业管理部门组织相关专家进行图纸审查。但是对于专家的界定,专家的人数要求等均需进行细化规定。


(四)项目用地政策需要继续完善


“光伏+氢能”项目中,就氢能项目用地部分,根据《危险化学品安全管理条例》规定,对于危险化学品的生产和储存需要按照地方政府规划,进入专门用于危险化学品的生产、储存的区域即当地政府规划的化工园区、工业园区。但是,这些化工园区或工业园区均处于较为偏僻地区,在一定程度上阻碍着项目的发展。目前,即使有如河北省那样做出风电配套制氢项目可不进化工园区的规定,然而对于加氢站项目部分,该用地矛盾依然无法避免,尤其是在制氢加氢一体站和油、气、氢合建站的情况之下。因为,根据《城市用地分类与规划建设用地标准》(GB50137-2011)的规定,加油加气站用地属于建设用地中的商业服务业设施用地。如果增加制氢设施,则需使用工矿仓储用地中的工业用地。这种土地性质的改变,无形之中增加着加氢站项目的合规风险。


(五)项目运营规范中不能忽视国家对危化品的监管规定


就目前多个地方已出台的加氢站管理办法来看,如《济宁市加氢站建设管理暂行办法》中要求国家明确加氢站经营管理办法前,加氢站经营单位无需办理经营许可。加氢站经营单位因生产经营需求,确需办理经营许可的,可向有关部门申请办理《燃气经营许可证》。但是,《危险化学品经营许可证管理办法》则要求加氢站的经营应办理危险化学品经营许可证,否则经营单位将承担相应的法律责任。


六、结语


冰冻三尺非一日之寒。“光伏+氢能”项目的制度构建与完善不仅需要政府、产业界以及学术界的共同努力与推动,而且还需要各企业在项目开发、建设及运营实践过程中积累的经验与数据做支撑。在国家大力推行能源及其相关领域改革的契机之下,相信现有的一些妨碍氢能健康发展的体制机制问题将会逐步得到解决,促进氢能产业发展的制度创新将会逐步落地,常规发电、新能源发电的储能难题将获得一项高效的解决方案,最终“双碳”目标得以早日实现。


参考文献:

[1] 中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟编著,《中国氢能源及燃料电池产业白皮书(2020年版)》。

[2] 李建林,李光辉,梁丹曦,马速良著,《“双碳目标”下可再生能源制氢技术综述及前景展望》,《分布式能源》,2021年10月,第6卷第5期。

[3] 《2021中国绿氢产业现状与发展前景(简版)》,氢启未来网,2021年6月15日。

[4] 武魏楠著,《绿氢的未来》,《能源》,2021年9月。

[5] 李丽旻著,《光伏制氢已具备成本竞争力?》,《中国能源报》,2021年12月。

[6] 《未来油气氢合建站将成趋势》,全国能源信息平台,2020年7月6日。