邁向無碳社會，西門子能源的氫能愿景
來源：氫云鏈 2020-10-27
能源和信息是人類科技發(fā)展史的主線，世界能源結(jié)構(gòu)變革或?qū)⒁l(fā)第四次工業(yè)革命。縱觀世界能源發(fā)展史，每次能源變革都伴隨著一場工業(yè)革命。全球能源產(chǎn)業(yè)正向脫碳加氫發(fā)展，為“氫能經(jīng)濟”崛起提供了邏輯起點?！赌茉瓷a(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略（2016-2030）》提出必須加快推進我國的能源革命，發(fā)展能源科技，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，保障國家能源安全。
圖1 能源與工業(yè)革命， 資料來源：氫云鏈整理
由于氫能在去碳化和可再生能源銜接方面優(yōu)勢明顯，所以發(fā)達國家十分重視氫能產(chǎn)業(yè)。如日、韓、德、澳等國已將發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)作為國家戰(zhàn)略，并紛紛出臺國家氫能規(guī)劃，以搶占產(chǎn)業(yè)先發(fā)優(yōu)勢和能源科技的制高點。同時，西門子能源氫能白皮書《邁向無碳未來 — 氫能引領(lǐng)去碳化進程》中提到，氫能同時具備環(huán)保價值和經(jīng)濟價值：
（1） 環(huán)保方面，無論氫氣或是轉(zhuǎn)化成低碳的含氫化合物都能替代化石能源，成為助力減排的主要手段；
（2） 經(jīng)濟方面，2020年氫能市場規(guī)模將達到2000億元以上并持續(xù)擴大，相關(guān)核心技術(shù)的突破能外溢至其他行業(yè)，發(fā)揮經(jīng)濟發(fā)展的乘數(shù)效應(yīng)。
西門子能源氫能白皮書中，還通過介紹氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前沿與市場前景、發(fā)展零碳綠氫的必要性與競爭力展望和Power-to-X（多維能源轉(zhuǎn)換體系）技術(shù)方案，論述了氫能產(chǎn)業(yè)在成本、技術(shù)、模式等方面的可行性，描繪了通往“氫能社會”的產(chǎn)業(yè)路徑。為加快推動國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和解決氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展難題，國內(nèi)企業(yè)需汲取知名能源企業(yè)的經(jīng)驗、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)協(xié)作能力。
西門子能源的氫能愿景
西門子能源，作為世界上唯一一家能夠為整體能源轉(zhuǎn)換鏈提供完整的產(chǎn)品、解決方案和服務(wù)的供應(yīng)商，憑借其眾多領(lǐng)先的關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品涵蓋整個能源價值鏈。其技術(shù)廣泛應(yīng)用于能源的開采、加工和運輸，集中式與分布式發(fā)電和供熱，輸電領(lǐng)域以及包括儲能與行業(yè)耦合解決方案在內(nèi)的清潔能源轉(zhuǎn)型技術(shù)。
西門子能源大中華區(qū)業(yè)務(wù)負責(zé)人姚振國曾表示：“西門子能源公司在清潔能源領(lǐng)域擁有先進的技術(shù)和豐富的經(jīng)驗，我們正在從技術(shù)創(chuàng)新、解決方案、數(shù)字化服務(wù)等方面積極推動和提升氫能應(yīng)用的深度和廣度，助力清潔能源的供應(yīng)和消費占比及使用效率的提高，從而為應(yīng)對全球氣候變化及碳排放的降低做出切實的貢獻。以清潔能源驅(qū)動經(jīng)濟的發(fā)展和生態(tài)的平衡，是我們企業(yè)的責(zé)任，也是西門子能源的使命?！?/p>
引領(lǐng)全球能源體系的去碳化是西門子能源的主要目標之一，西門子能源已經(jīng)有超過50%的業(yè)務(wù)整合實現(xiàn)了去碳化。西門子能源認為，未來的氣候友好型能源系統(tǒng)需要配備高效的儲能系統(tǒng)，以平衡可再生能源的波動，使之成為去碳化的關(guān)鍵驅(qū)動力。
氫能兼?zhèn)淞巳ヌ蓟团c可再生能源高度契合的雙重優(yōu)點。氫能具備極高的環(huán)保價值，同時作為綜合智慧能源圖譜中的重要一環(huán)，氫能可以解決未來能源生產(chǎn)、存儲和運輸環(huán)節(jié)中的諸多挑戰(zhàn)。氫能及衍生燃料可以實現(xiàn)大規(guī)模長周期、具備經(jīng)濟性的儲能?？稍偕茉?，如風(fēng)電、光伏等往往具有隨機性、波動性、階段性等問題，通過氫儲能的方式可以解決大規(guī)?？稍偕茉吹南{問題。此外，氫能還可以與不同類型能源相互轉(zhuǎn)換，能夠作為能源間轉(zhuǎn)換的橋梁，成為能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點。
圖2 氫能來源， 資料來源：氫云鏈整理
西門子能源的氫能方案
“從油氣到發(fā)電、輸配電再到相關(guān)服務(wù)業(yè)務(wù)和新能源，將這幾塊業(yè)務(wù)整合并作為能源公司上市，意義在于打通了能源產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)能源整體轉(zhuǎn)型的能力隨之提高?！币φ駠壬绱吮硎尽Ｎ鏖T子能源將以Power-to-X（多維能源轉(zhuǎn)換體系）作為工具，打破不同能源體系和業(yè)務(wù)板塊間的隔閡，構(gòu)建一個新的能源互聯(lián)網(wǎng)帝國。氫能就是實現(xiàn)不同能源間轉(zhuǎn)換的綠色、高效轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵，是整合區(qū)域內(nèi)煤炭、石油、天然氣、電能、熱能等多種能源，實現(xiàn)多種能源子系統(tǒng)之間相互轉(zhuǎn)換的紐帶和橋梁。
圖3 西門子能源Power-to-X解決方案， 來源：《西門子能源氫能白皮書》
早在十多年前，西門子能源已經(jīng)開始對氫能的研究與應(yīng)用，利用PEM水電解制氫技術(shù)以及Power-to-X解決方案在全球提供清潔、高質(zhì)量的氫能源。如今，西門子能源已經(jīng)能夠提供光伏電站、風(fēng)力發(fā)電機、制氫電解器、氫燃料燃氣輪機、含氫電制燃料合成設(shè)備等各類產(chǎn)品，并進行一系列產(chǎn)品組合。
表1 西門子能源氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)布局情況， 資料來源：氫云鏈整理
雖然西門子能源所頒布的氫能白皮書標題為《邁向無碳未來 — 氫能引領(lǐng)去碳化進程》，但白皮書實際提供的不僅僅是氫能解決方案?；赑ower-to-X，從可再生能源或燃氣發(fā)電廠的發(fā)電與供熱，到輸配電，到電解水制氫和化工合成，再到氫能應(yīng)用的鏈條，形成了完整的去碳化能源產(chǎn)業(yè)鏈解決方案，已然是能源互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的雛形。
西門子能源的產(chǎn)業(yè)實踐
結(jié)合自身深厚的能源產(chǎn)業(yè)積淀和Power-to-X解決方案，西門子能源在氫能領(lǐng)域的各個環(huán)節(jié)進行了豐富的產(chǎn)業(yè)實踐。
（1） 示范項目：
“美茵茨能源園區(qū)”項目于2012年啟動，2015年建成投運，2017年進入商業(yè)化運營階段，其主要目標是開發(fā)，測試和應(yīng)用可再生能源制氫的創(chuàng)新技術(shù)。該項目連接了市政公司的中壓電網(wǎng)及其4個風(fēng)電場，將“過?！憋L(fēng)電通過三臺西門子能源PEM電解水裝置Silyzer200制氫并存儲。這是全球首個兆瓦級別的電解水制氫工廠，最大功率達6兆瓦。美因茨項目不僅涵蓋風(fēng)電制氫-加氫站/天然氣管網(wǎng)全產(chǎn)業(yè)鏈示范，涉及電氫平衡、交通與工業(yè)平衡兩大核心問題，實現(xiàn)以氫為媒介打通電網(wǎng)和天然氣管網(wǎng)和可再生能源的充分利用。該項目在2018年已成功實現(xiàn)盈利。
（2） 發(fā)電領(lǐng)域：
2019年，西門子天然氣和發(fā)電公司公布了引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)的燃氫路線圖，并計劃在2020年將燃氣輪機燃料中的氫含量提高到至少20%，到2030年提高到100%。
（3） 儲能領(lǐng)域：
2018年西門子能源啟動了第一家將電力、水和空氣無碳轉(zhuǎn)化為氨氣的工廠，將氨氣儲存在儲罐后，用于發(fā)電、車用燃料或工業(yè)制冷。通過該項目西門子證明了氨氣儲能系統(tǒng)的可行性及其在化工領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，展現(xiàn)了Power-to-X豐富的想象空間和氫能廣闊的應(yīng)用空間。
（4） 交通領(lǐng)域
西門子能源在多個交通領(lǐng)域展開了氫能的嘗試。如在軌道交通領(lǐng)域，西門子能源與西門子交通將共同開發(fā)并提供氫動力體系；船運方面，西門子能源和Power Cell開展合作，共同開發(fā)基于燃料電池的船舶能源供應(yīng)系統(tǒng)。
在海外地區(qū)，西門子能源與SPIC Brasil建立了合作伙伴關(guān)系，提供創(chuàng)新技術(shù)和管理方案以協(xié)助天然氣發(fā)電項目的運營。而在中國地區(qū)，雖然中國是目前最大的可再生能源投資國之一，但能源體系的去碳化仍是一項嚴峻的的挑戰(zhàn)。為協(xié)助中國建設(shè)更為清潔的現(xiàn)代化能源體系，西門子能源整合自身優(yōu)勢，攜手政府和企業(yè)客戶做出重要貢獻。
2020年8月，西門子能源為中國電力氫能創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園提供一套橇裝式質(zhì)子交換膜（PEM）純水電解制氫系統(tǒng)“Silyzer 200”，同時這也是西門子能源在中國落地的首個兆瓦級別綠色制氫項目。據(jù)了解，未來國家電投將持續(xù)和西門子能源不斷深化在清潔能源領(lǐng)域的務(wù)實合作，為全球清潔能源發(fā)展、共同應(yīng)對氣候變化做出積極貢獻。
總結(jié)
雖然國內(nèi)能源產(chǎn)業(yè)前景廣闊，但常面臨技術(shù)、成本、管理等基礎(chǔ)問題外，規(guī)格標準不全、責(zé)任不明更是當今國內(nèi)氫能仍處于產(chǎn)業(yè)化初期的重要因素。所以作為行業(yè)的引領(lǐng)供應(yīng)商，西門子能源進入中國不僅僅能夠為國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)帶來良好的示范效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗，還能推動氫能產(chǎn)業(yè)管理體系的完善，加快國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化進程。
如今，西門子能源已在技術(shù)和管理方面提供了可以參考的案例，但真正打破能源體系間的隔閡，突破氫能安全管理問題，還需要進行更多的嘗試。而借助跨國巨頭的標桿效應(yīng)，能夠幫助加快這一進程。能源發(fā)展是全人類社會發(fā)展最重要的任務(wù)。實現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)的清潔化、高效化和互聯(lián)互通，需要全球各國摒棄門戶之見，共同努力、共同參與。期待西門子能源攜手合作伙伴在中國的氫能事業(yè)能夠走上共贏之路。
