推动氢能与电力协同互补
——访全国政协委员、中核集团科技质量与信息化部主任钱天林
中国电力新闻网记者 冯义军 赵坤 实习记者 方玉瑶
钱天林委员正在接受《中国电力报》记者冯义军采访。 方玉瑶 摄
氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，是人类重要的战略能源发展方向，在未来全球能源结构变革中占有重要地位。
近年来，“氢经济”已悄然加速，《中国氢能源及燃料电池产业发展研究报告》提出，到2050年氢在我国终端能源体系占比至少要达到10%。氢能将与电力协同互补，共同成为我国终端能源体系的消费主体。全国两会期间，《中国电力报》记者专访了全国政协委员、中核集团科技质量与信息化部主任钱天林。作为我国氢能研究领域的专家，他对我国氢能行业的发展有着独到的见解。
中国电力报：作为一名在核电领域工作多年的老兵，您如何看待我国核电行业这么多年来的发展和成就？
钱天林：应该说，经过几十年的发展，我们国家已经从上世纪80年代的 “小学徒”变成了核电建设的“大师傅”。“华龙一号”正是我国具有完整自主知识产权的三代核电技术。有一个数据可以告诉大家，目前我国核电在运机组有46台，位居世界第三，在建规模已经稳居世界第一。总体来看，无论是技术、研发、装备、人才，均处于世界前列。
不过，要实现从“跟跑”到“领跑”，并不容易。关键要拥有自己的核心竞争力，因为别人是不可能把“为什么”卖给你的。我们只有自力更生，自主创新，加强关键技术攻关，才能不断提升自身技术水平。
近年来，我们积极响应国家战略，一直在努力开拓国外市场，健步“走出去”。现在，随着“华龙一号”、CAP1400等一些自主知识产权堆型的推出，核电“走出去”已经取得了初步成果，与多个国家开展了核电合作对话。中国核电这张名片已经在世界上打响了，我们完全有信心参与到与其他核大国的竞争中去。
中国电力报：在您的提案中提到，核能制氢是未来能源生产技术变革的重要方向。与传统制氢方式相比，核能制氢有哪些优势？
钱天林：目前工业应用的制氢方法以化石燃料重整为主，难以满足未来氢气制备高效、大规模、无碳排放的需求。核能作为清洁的一次能源，已经发展成为一种清洁、安全、成熟的技术。核能制氢就是将核反应堆与先进制氢工艺耦合，进行氢的大规模生产。核能制氢具有不产生温室气体、以水为原料、高效率、大规模等优点，是未来氢气大规模供应的重要解决方案。高温气冷堆是我国自主研发的具有固有安全性的第四代先进核能技术，具有安全性好、出口温度高等优势，其高温高压的特点与适合大规模制氢的热化学循环制氢技术十分匹配，被公认为是最适合核能制氢的堆型。
中国电力报：我们看到，您在提案中提到了氢能冶金是冶金行业实现高质量发展的重要选择。氢能在冶金行业的发展中能发挥哪些作用？
钱天林：在大力推进生态文明建设的背景下，钢铁工业已经进入减量发展阶段，绿色发展将成为钢铁工业未来发展的主要方向，也是行业转型升级的关键所在。在国内重点钢铁企业的共同努力下，我国钢铁工业取得了巨大成就，吨钢综合能耗已从2005年694千克标准煤下降为558千克标准煤。
但在节能减排、防止污染攻坚战的严峻形势下，大量消耗燃煤的传统冶金工艺路线已面临发展瓶颈，甚至已触及天花板。长远来看，整个冶金行业要适应高质量发展的要求，只能发展低碳冶炼技术，必须以新型“绿色”还原剂替代煤炭。从国际视野来看，氢能是最佳选择之一。 高温气冷堆的高温工艺热在制氢领域具有独特优势，因其固有安全性，可以靠近负荷中心建设，反应堆产出的热力、电力和氢气可加以综合高效利用，具备与冶金技术相互结合的天然优势和深度耦合的技术条件。用氢气取代碳作为还原剂的氢冶金技术，可基本实现二氧化碳的零排放。经初步计算，一台60万千瓦高温气冷堆机组可满足180万吨钢/年对氢气、电力及部分氧气的能量需求，吨钢公斤级二氧化碳排放量基本为零，单台机组每年可减排二氧化碳342万吨。若以年产10亿吨钢材计算，每年可减排14.3亿吨二氧化碳，减少能源消费5.5亿吨标准煤，将有效缓解我国碳排放压力，助力解决能源消费引起的环境问题。
中国电力报：在您看来，目前我国是否已经具备发展核能制氢与氢能冶金的条件？
钱天林：在国家科技重大专项的政策支持下，我国已建成并运行1万瓦高温气冷实验堆，20万千瓦高温气冷堆商业示范电站预计将于2020年建成投产，我国在高温气冷堆技术领域已居世界领先地位。中核集团联合清华大学已启动60万千瓦高温气冷堆商用核电站开发工作，标准设计基本完成，厂址选择工作业已开展。同时，中核集团与清华大学、中国宝武已就核能制氢-冶金耦合技术展开合作，加快技术研发和工程示范，推进核能制氢与冶金产业融合，推动传统冶金行业实现低碳发展、高质量发展。
总的来看，当前技术已完成了原理上的可行性研究和验证，总体上处于实验室或向中试前期过渡的阶段。下一阶段要针对工程材料、关键设备等涉及工程应用的关键技术进行攻关研究。反应堆环节最关键的是材料（耐高温）等问题，中间换热器等核心设备的材料研发和选型上已有一定基础，正在开展实验验证。制氢环节，最具潜力的碘硫循环热解制氢、制氧技术已完成实验室规模验证，具备更大规模实验或中试条件。氢冶金（或低碳冶金）环节，目前尚无成熟技术，但原理研究上已经不存在问题。
中国电力报：对于我国核能制氢行业的发展，您有哪些建议？
钱天林：我认为应该将高温气冷堆核能制氢-绿色冶金列入国家科技重大专项，充分集成各方力量和资源，在政策、资金、平台等方面给予大力支持，以60万千瓦高温气冷堆并匹配制氢与冶金为规模，以关键技术-中试-示范工程为大体路径，分阶段实施，解决高温气冷堆制氢-冶金的关键技术攻关和工程示范问题。
为满足大规模制氢的需求，应尽快启动60万千瓦高温气冷堆核电站的建设。建议国家加快国内60万千瓦级高温气冷堆工程的项目审批，以重大工程牵引技术研发，继续保持我国在该领域的国际领先地位，为实现大规模核能制氢提供可靠的热源保证，推动自主四代核能技术“走出去”。
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