▲北京氫能首個供熱項目的供熱子系統(tǒng)。 張勝杰/攝

凜冬時節(jié)，北京市石景山區(qū)隆恩頤園小區(qū)的閆女士家暖意融融。與北京市其他小區(qū)不同的是，隆恩頤園小區(qū)在這個供暖季率先用上了氫能供暖，居民們第一次感受到氫能帶來的“溫暖”。“室內溫度每天大概在22—24攝氏度之間，很暖和。”閆女士說。

隆恩頤園小區(qū)正是日前投用的北京首個氫能供熱示范項目所在地。該項目采用氫能供熱系統(tǒng)設備后，可實現(xiàn)等效供熱5000平方米，每年可減少燃氣消耗4萬標立方米，減排二氧化碳80噸。北京建筑節(jié)能協(xié)會分會熱電與新能源產(chǎn)業(yè)分會副秘書長李歡歡表示：“這個項目目前已安全試運行，解決了氫能供熱的安全性問題并試圖突破經(jīng)濟性，標志著氫能供熱邁出關鍵一步。”

氫能利用是“雙碳”目標下加速能源轉型、實現(xiàn)清潔供暖的重要可選路徑。目前，氫能供熱面臨哪些挑戰(zhàn)？發(fā)展前景如何？帶著問題，《中國能源報》記者日前實地探訪了隆恩頤園小區(qū)的氫能供熱項目。

實現(xiàn)零碳供熱

在隆恩頤園小區(qū)218一期鍋爐房，《中國能源報》記者見到了用于供熱的氫能設備機組。“這個氫能設備機組分為脫氫模塊和氫能供熱模塊，脫氫系統(tǒng)用催化方式將氫從含氫有機液中釋放出來，以氫能為驅動能源，可同時利用氫燃料電池產(chǎn)生的電能和熱能。”北京熱力石景山分公司黨委書記郭弢指著眼前一組白色箱子介紹，“作為北京首個氫能供熱示范項目，該項目可廣泛利用綠氫資源，真正實現(xiàn)零碳供熱，而且整個過程無氫氣存儲，無特種設備，安全高效。”

據(jù)了解，該項目由北京熱力投資，總供熱面積12.48萬平方米，以居民供熱為主，目前采用燃氣鍋爐供熱。項目選配2臺85KW的氫能供熱機組，利用安全有機液儲運氫技術，用于加熱二次管網(wǎng)回水，作為補充熱源與原有燃氣鍋爐聯(lián)合工作，系統(tǒng)綜合性能系數(shù)達到1.5。

談及該技術的工作原理，北京熱力石景山分公司技術設備部副經(jīng)理朱晨陽介紹：“它采用化工催化技術，將氫與有機液相結合，使之轉化為常溫常壓的含氫有機液。這種液體具有不易燃、不易爆、不揮發(fā)、無毒、無腐蝕性等特性，化學性質穩(wěn)定，按照現(xiàn)行國家相關標準，屬于非危化品，可以按照普通貨物運輸，無限行限入?yún)^(qū)域。”

經(jīng)濟性待提升

在清潔供熱大趨勢下，氫能供熱近年日漸受到重視。國家發(fā)改委2022年3月發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035）》提出，要根據(jù)各地既有能源基礎設施條件和經(jīng)濟承受能力，因地制宜布局氫燃料電池分布式熱電聯(lián)供設施，推動在社區(qū)、園區(qū)、礦區(qū)、港口等區(qū)域內開展氫能源綜合利用示范。北京市發(fā)改委等十部門也于日前印發(fā)《全面推進新能源供熱高質量發(fā)展實施意見的通知》，明確鼓勵氫能熱電聯(lián)供新技術試點試用，在供熱基礎設施上先行先試。

作為探索性的嘗試，北京首個氫能供熱項目的節(jié)能及清潔優(yōu)勢將逐步顯現(xiàn)，但談及氫能供暖的經(jīng)濟性，郭弢坦言：“目前氫能成本還是明顯高于管道天然氣、液化天然氣等能源。”

對此，清潔供熱產(chǎn)業(yè)委員會秘書長趙文瑛也表示認同：“氫能應用場景較多，但目前價格較高，按照氫氣價格每公斤60元計算，單位焦耳熱值成本也要400元以上了，目前肯定不劃算。”

在郭弢看來，氫氣作為危化品，首先面臨儲運難題，加之經(jīng)濟性的制約，目前并未得到大面積推廣應用。

“氫氣活性強、密度低、儲運困難，目前主要是高壓形式儲運。而高壓氫及低溫液態(tài)氫均為危化品，儲運成本高，而且有限行限入?yún)^(qū)域限制，難以長時間儲存、長距離運輸，也難以大規(guī)模應用。另外，高壓氫的轉化效率低，對特種設備要求高，根據(jù)現(xiàn)有特種設備安全法等規(guī)范，高壓氫氣難以進入供熱鍋爐房。”郭弢進一步解釋。

熱電聯(lián)供有前景

“隨著儲運成本進一步下降，氫能供熱場景經(jīng)濟性將大幅提升。”郭弢告訴《中國能源報》記者，“氫能未來非常有可能成為供熱行業(yè)的新型重要能源之一，前景值得期待。”

在趙文瑛看來，未來氫能在供熱領域比較適合的應用場景還是熱電聯(lián)供，以及工業(yè)用熱和居民生活用熱等。

《中國能源報》記者在采訪中了解到，作為氫能的應用方式之一，熱電聯(lián)供不僅可以為建筑提供熱能、電能，還能通過制冷機等設備回收利用廢熱，為建筑制冷、控濕，實現(xiàn)建筑節(jié)能。

“氫燃料電池熱電聯(lián)供能源利用效率高，將發(fā)熱和發(fā)電屬性結合后，優(yōu)勢得以顯現(xiàn)，將成為探索替代天燃氣供熱的路徑之一。”北京海得利茲新技術有限公司總經(jīng)理郭志斌告訴《中國能源報》記者，“目前，我們已在北京大興氫能示范區(qū)、山東聊城等地實施了多個高溫膜燃料電池熱電聯(lián)供應用示范。從運行情況看，1個5KW熱電聯(lián)供系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，可以滿足140平方米供熱需求，其中1元燃料成本收益包含1度電能和1.4度熱能，按這個收益核算，可以形成商業(yè)閉環(huán)。”

此外，郭弢還建議，其他綠氫資源豐富的地區(qū)可以考慮在現(xiàn)有天然氣管道中摻雜氫氣，滿足建筑領域供熱需求，同時減少碳排放。“在氫氣濃度相對較低的情況下，無需對基礎設施和終端應用進行重大改變，投資成本較低。同時，還應重考慮氫氣應用的安全性，在減排的同時保障安全運行。”