迈向无碳社会，西门子能源的氢能愿景
作者：yong，氢能产业分析师
能源和信息是人类科技发展史的主线，世界能源结构变革或将引发第四次工业革命。纵观世界能源发展史，每次能源变革都伴随着一场工业革命。全球能源产业正向脱碳加氢发展，为“氢能经济”崛起提供了逻辑起点。《能源生产和消费革命战略（2016-2030）》提出必须加快推进我国的能源革命，发展能源科技，调整能源结构，保障国家能源安全。
图1 能源与工业革命， 资料来源：氢云链整理
由于氢能在去碳化和可再生能源衔接方面优势明显，所以发达国家十分重视氢能产业。如日、韩、德、澳等国已将发展氢能产业作为国家战略，并纷纷出台国家氢能规划，以抢占产业先发优势和能源科技的制高点。同时，西门子能源氢能白皮书《迈向无碳未来 — 氢能引领去碳化进程》中提到，氢能同时具备环保价值和经济价值：
（1） 环保方面，无论氢气或是转化成低碳的含氢化合物都能替代化石能源，成为助力减排的主要手段；
（2） 经济方面，2020年氢能市场规模将达到2000亿元以上并持续扩大，相关核心技术的突破能外溢至其他行业，发挥经济发展的乘数效应。
西门子能源氢能白皮书中，还通过介绍氢能产业发展前沿与市场前景、发展零碳绿氢的必要性与竞争力展望和Power-to-X（多维能源转换体系）技术方案，论述了氢能产业在成本、技术、模式等方面的可行性，描绘了通往“氢能社会”的产业路径。为加快推动国内氢能产业的发展和解决氢能产业发展难题，国内企业需汲取知名能源企业的经验、技术和产业协作能力。
西门子能源，作为世界上唯一一家能够为整体能源转换链提供完整的产品、解决方案和服务的供应商，凭借其众多领先的关键技术和产品涵盖整个能源价值链。其技术广泛应用于能源的开采、加工和运输，集中式与分布式发电和供热，输电领域以及包括储能与行业耦合解决方案在内的清洁能源转型技术。
西门子能源大中华区业务负责人姚振国曾表示：“西门子能源公司在清洁能源领域拥有先进的技术和丰富的经验，我们正在从技术创新、解决方案、数字化服务等方面积极推动和提升氢能应用的深度和广度，助力清洁能源的供应和消费占比及使用效率的提高，从而为应对全球气候变化及碳排放的降低做出切实的贡献。以清洁能源驱动经济的发展和生态的平衡，是我们企业的责任，也是西门子能源的使命。”
引领全球能源体系的去碳化是西门子能源的主要目标之一，西门子能源已经有超过50%的业务整合实现了去碳化。西门子能源认为，未来的气候友好型能源系统需要配备高效的储能系统，以平衡可再生能源的波动，使之成为去碳化的关键驱动力。
氢能兼备了去碳化和与可再生能源高度契合的双重优点。氢能具备极高的环保价值，同时作为综合智慧能源图谱中的重要一环，氢能可以解决未来能源生产、存储和运输环节中的诸多挑战。氢能及衍生燃料可以实现大规模长周期、具备经济性的储能。可再生能源，如风电、光伏等往往具有随机性、波动性、阶段性等问题，通过氢储能的方式可以解决大规模可再生能源的消纳问题。此外，氢能还可以与不同类型能源相互转换，能够作为能源间转换的桥梁，成为能源互联网的关键节点。
图2 氢能来源， 资料来源：氢云链整理
“从油气到发电、输配电再到相关服务业务和新能源，将这几块业务整合并作为能源公司上市，意义在于打通了能源产业链，实现能源整体转型的能力随之提高。”姚振国先生如此表示。西门子能源将以Power-to-X（多维能源转换体系）作为工具，打破不同能源体系和业务板块间的隔阂，构建一个新的能源互联网帝国。氢能就是实现不同能源间转换的绿色、高效转换的关键，是整合区域内煤炭、石油、天然气、电能、热能等多种能源，实现多种能源子系统之间相互转换的纽带和桥梁。
图3 西门子能源Power-to-X解决方案， 来源：《西门子能源氢能白皮书》
早在十多年前，西门子能源已经开始对氢能的研究与应用，利用PEM水电解制氢技术以及Power-to-X解决方案在全球提供清洁、高质量的氢能源。如今，西门子能源已经能够提供光伏电站、风力发电机、制氢电解器、氢燃料燃气轮机、含氢电制燃料合成设备等各类产品，并进行一系列产品组合。
表1 西门子能源氢能产业技术布局情况， 资料来源：氢云链整理
虽然西门子能源所颁布的氢能白皮书标题为《迈向无碳未来 — 氢能引领去碳化进程》，但白皮书实际提供的不仅仅是氢能解决方案。基于Power-to-X，从可再生能源或燃气发电厂的发电与供热，到输配电，到电解水制氢和化工合成，再到氢能应用的链条，形成了完整的去碳化能源产业链解决方案，已然是能源互联网业务的雏形。
结合自身深厚的能源产业积淀和Power-to-X解决方案，西门子能源在氢能领域的各个环节进行了丰富的产业实践。
（1） 示范项目：
“美茵茨能源园区”项目于2012年启动，2015年建成投运，2017年进入商业化运营阶段，其主要目标是开发，测试和应用可再生能源制氢的创新技术。该项目连接了市政公司的中压电网及其4个风电场，将“过剩”风电通过三台西门子能源PEM电解水装置Silyzer200制氢并存储。这是全球首个兆瓦级别的电解水制氢工厂，最大功率达6兆瓦。美因茨项目不仅涵盖风电制氢-加氢站/天然气管网全产业链示范，涉及电氢平衡、交通与工业平衡两大核心问题，实现以氢为媒介打通电网和天然气管网和可再生能源的充分利用。该项目在2018年已成功实现盈利。
（2） 发电领域：
2019年，西门子天然气和发电公司公布了引领产业的燃氢路线图，并计划在2020年将燃气轮机燃料中的氢含量提高到至少20%，到2030年提高到100%。
（3） 储能领域：
2018年西门子能源启动了第一家将电力、水和空气无碳转化为氨气的工厂，将氨气储存在储罐后，用于发电、车用燃料或工业制冷。通过该项目西门子证明了氨气储能系统的可行性及其在化工领域的技术优势，展现了Power-to-X丰富的想象空间和氢能广阔的应用空间。
（4） 交通领域
西门子能源在多个交通领域展开了氢能的尝试。如在轨道交通领域，西门子能源与西门子交通将共同开发并提供氢动力体系；船运方面，西门子能源和Power Cell开展合作，共同开发基于燃料电池的船舶能源供应系统。
在海外地区，西门子能源与SPIC Brasil建立了合作伙伴关系，提供创新技术和管理方案以协助天然气发电项目的运营。而在中国地区，虽然中国是目前最大的可再生能源投资国之一，但能源体系的去碳化仍是一项严峻的的挑战。为协助中国建设更为清洁的现代化能源体系，西门子能源整合自身优势，携手政府和企业客户做出重要贡献。
2020年8月，西门子能源为中国电力氢能创新产业园提供一套橇装式质子交换膜（PEM）纯水电解制氢系统“Silyzer 200”，同时这也是西门子能源在中国落地的首个兆瓦级别绿色制氢项目。据了解，未来国家电投将持续和西门子能源不断深化在清洁能源领域的务实合作，为全球清洁能源发展、共同应对气候变化做出积极贡献。
虽然国内能源产业前景广阔，但常面临技术、成本、管理等基础问题外，规格标准不全、责任不明更是当今国内氢能仍处于产业化初期的重要因素。所以作为行业的引领供应商，西门子能源进入中国不仅仅能够为国内氢能产业带来良好的示范效应和产业经验，还能推动氢能产业管理体系的完善，加快国内氢能产业的产业化进程。
如今，西门子能源已在技术和管理方面提供了可以参考的案例，但真正打破能源体系间的隔阂，突破氢能安全管理问题，还需要进行更多的尝试。而借助跨国巨头的标杆效应，能够帮助加快这一进程。能源发展是全人类社会发展最重要的任务。实现能源产业的清洁化、高效化和互联互通，需要全球各国摒弃门户之见，共同努力、共同参与。期待西门子能源携手合作伙伴在中国的氢能事业能够走上共赢之路。
编辑：氢氢我心 校对：风氢扬 审核：氢云小仙女
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