氫能以其環(huán)保效果好、能量密度高、用途范圍廣等優(yōu)勢，正越來越多地受到業(yè)界的關注，多地政府出臺了支持氫能產業(yè)發(fā)展的相關規(guī)劃。但總體來看，目前氫能發(fā)展尚未形成明確的頂層設計與長遠規(guī)劃，大規(guī)模推廣應用仍面臨著諸多挑戰(zhàn), 其將在未來能源系統中扮演何種角色，有待進一步深入研究論證。
國網能源院作為能源智庫，一直緊密關注氫能等新興能源的發(fā)展動態(tài)，并已就相關領域開展了深入研究和具體實踐。為進一步探析氫能在未來能源系統中的作用及發(fā)展趨勢，促進業(yè)界對氫能發(fā)展的相關思考，《中國電力》公眾號特別邀請了國網能源院洪博文、代賢忠、王曉晨、賈躍龍、神瑞寶、蔣東方、曹子健等專家，以“能源圓桌派”的形式開展了線上討論?，F將主要觀點與大家分享，同時非常期待與業(yè)界同行的交流合作。
本公眾號推送內容僅代表專家針對該問題的個人見解，僅作學術交流和探討使用，無任何指向性，本公眾號不承擔任何連帶責任。
能源 圓 桌 派
【主持人】:
2019年《政府工作報告》提出“推動充電、加氫等設施建設”，對于氫能在國內的推廣和應用具有里程碑式的意義，發(fā)展氫能對我國能源安全與能源轉型將產生哪些深遠的影響？
洪博文
氫能近年來越來越受到國家重視，國內外的交流合作也日益增多，很重要的一個原因就是氫能在能源轉型中的獨特作用，體現在三個方面：一是深度脫碳價值顯著，有助于各行業(yè)全面推進綠色電氣化，特別是對于一些難以實現電氣化的高溫工業(yè)和重型交通行業(yè)，其能源品位優(yōu)勢顯著。二是管道天然氣綠化作用突出，有助于延緩一些國家和地區(qū)天然氣管網的退役時間，目前在歐洲頗受關注。三是靈活性資源開發(fā)潛力巨大，有助于實現綠色經濟、安全高效的能源轉型，如氫能的季節(jié)性儲能價值在未來可再生能源高比例開發(fā)利用的情景下尤其重要。
代賢忠
全球主要國家高度重視氫能與燃料電池產業(yè)發(fā)展，美國、日本、歐盟將氫能發(fā)展上升為國家能源戰(zhàn)略高度。特朗普政府將氫能和燃料電池作為美國優(yōu)先能源戰(zhàn)略。日本提出要成為全球第一個實現氫能社會的國家。歐盟將氫能作為能源安全和能源轉型的重要保障。我國高度支持氫能產業(yè)發(fā)展，氫能產業(yè)尚處于市場導入期，產業(yè)化態(tài)勢正加速形成。我國氫能具有四個應用方向，一是可再生能源制氫及儲能，二是氫燃料汽車，三是氫燃料電池發(fā)電，四是P2X（電轉其他能源），將有力推動可再生能源發(fā)展，以及交通、工業(yè)領域脫碳加氫和綠色轉型。
王曉晨
從長遠來看，氫能有望填補電力在終端應用領域的重大空白，攜手保障我國能源安全，推動能源體系向清潔低碳轉型。未來隨著電解水制氫技術經濟性的提升，氫能具有與電能相似的來源廣泛、利用清潔等特性?？紤]到電能更加靈活便捷、應用領域廣泛且電力系統基礎設施建設完備，氫能將重點在電能替代相對困難的重型卡車甚至民航等領域優(yōu)先取得發(fā)展，拓展電能終端應用領域，降低我國石油等傳統化石能源的對外依賴程度，推動能源的可持續(xù)供給以及清潔低碳利用。
賈躍龍
發(fā)展氫能是維護我國能源安全、實現能源結構調整的重要路徑。目前我國天然氣和石油對外依存度較高，能源結構和能效水平有待優(yōu)化和提升。氫能作為綠色高效的二次能源，未來在綜合能源系統中扮演的角色將越來越重要，既包括用戶側的氫能汽車、家用燃料電池等場景，也包括電源側的大規(guī)模儲能等應用。氫能的快速發(fā)展將有利于我國提升能源自給率，并且有利于提升終端化水平進而提升終端能效，從而維護我國能源安全、促進能源體系轉型。
神瑞寶
一方面，氫氣的質量能量密度約為儲能電池的150~200倍，這為各類用能場景提供了更為豐富的能源消費方式選擇；另一方面，可再生能源發(fā)電制氫可以成為提升電力系統靈活性，促進清潔能源消納的重要方式。因此，氫能將在保障能源安全、推動能源轉型方面發(fā)揮重要作用。
【主持人】:
近年來，地方政府密集出臺政策引導并鼓勵氫能和氫燃料電池技術的開發(fā)和發(fā)展，加速了氫能產業(yè)化進程。目前我國氫能基礎設施產業(yè)現狀如何？主要面臨哪些挑戰(zhàn)？
蔣東方
氫能產業(yè)鏈包括制氫、儲運氫、用氫等環(huán)節(jié)，目前我國制氫方面具有良好的基礎，工業(yè)副產氫和可再生能源制氫已開展項目示范，但大規(guī)模輸氫、氫能利用仍依賴于公共財政的支持，整體來看，我國氫能基礎設施產業(yè)整體較為薄弱。隨著鼓勵支持政策的不斷實施，氫能在自主技術研究、裝備制造、基礎設施建設方面迎來新的發(fā)展，但仍面臨以下挑戰(zhàn)：一是缺乏明確的國家氫能發(fā)展路線圖，氫能發(fā)展亂而雜；二是氫能源系統尚未形成，社會資本是否愿意為氫能基礎設施投資尚不明確；三是大規(guī)模氫能儲運、利用等核心技術及關鍵材料研究仍需進一步加強，提高氫能利用的高效性和安全性。
王曉晨
目前我國氫能基礎設施產業(yè)總體尚且處于示范建設階段，基礎設施建設規(guī)模不足，同時對補貼依賴嚴重。當前主要面臨挑戰(zhàn)：一是我國氫能裝備制造水平與國外差距明顯，在全生命周期成本上競爭力較差；二是氫能基礎設施建設不足以匹配氫燃料電池汽車等終端應用設備數量，兩者互相制約，同步發(fā)展難度大；三是氫能基礎設施發(fā)展在頂層設計、統一規(guī)劃與標準等方面缺失，難以形成規(guī)模效應；四是2019年國外氫能爆炸事件頻出，氫能在管理上依然屬于“?；贰?，各地在建設氫能基礎設施方面存在顧慮。
曹子健
我國氫氣年產量超過2000萬噸，位居世界第一，其中約50%為煤化工制氫，30%為副產氫，15%為天然氣制氫，4%為電解水制氫。我國氫產能主要作為大化工生產鏈條中的中間產物，大部分在廠區(qū)內或附近化工廠就進入到下一生產環(huán)節(jié)，目前并不存在大規(guī)模的氫氣遠途儲運和氫氣供應市場。氫氣作為二次能源的儲運、供應、加注等環(huán)節(jié)尚不健全，還未能構成完整的工業(yè)體系。我國氫能產業(yè)的優(yōu)勢在于市場潛力大，而挑戰(zhàn)在于氫氣儲運、加氫站建設等方面不完善，消費端尚不成熟，工業(yè)體系不健全，還達不到商業(yè)化的規(guī)模。近期國家和地方紛紛出臺氫能產業(yè)的促進政策，尤其是針對氫燃料電池汽車在財政補貼等方面給予支持，有望擴大氫能的消費市場。
【主持人】:
德國聯邦政府今年6月公布了《國家氫能戰(zhàn)略》，計劃投資至少90億歐元以促進氫的生產和使用，并努力成為綠氫技術領域的全球領先者。我國也具有豐富的可再生能源資源，相比于其他國家，我國綠氫技術領域發(fā)展優(yōu)勢何在？發(fā)展中應如何發(fā)揮政府的引導作用，根據地域特點差異化發(fā)展氫能產業(yè)？
神瑞寶
我國氫氣產量約占全球30%，化石能源制氫技術相對成熟；同時，我國可再生能源發(fā)展規(guī)模和質量也處于國際領先水平，這些都為氫能產業(yè)發(fā)展打下了良好的基礎。建議依托化石能源制氫的規(guī)模優(yōu)勢，積極打通氫氣運輸、加注、使用等環(huán)節(jié)，提升安全性和經濟性，為未來可再生能源制氫大規(guī)模應用做好中下游產業(yè)鏈鋪墊，由灰氫逐漸向藍氫、綠氫過渡。
蔣東方
中國高度關注氫能及燃料電池產業(yè)發(fā)展，與發(fā)達國家相比，我國產業(yè)化發(fā)展態(tài)勢較快。已經有多個省市正在做氫能的發(fā)展規(guī)劃和氫燃料電池汽車的發(fā)展規(guī)劃，而且已經形成了華東、華中、華南、華北、東北、西南6個氫能和氫燃料電池汽車的產業(yè)群，但同時也出現了重復投資，資源浪費的現象。政府應做好頂層設計、盡快出臺國家氫能發(fā)展戰(zhàn)略，因地制宜開展氫能“制—儲—運—用”一體化建設，尋求最佳氫能產業(yè)鏈布局；同時采用政策引導氫能基礎設施建設，規(guī)范氫能產業(yè)管理流程和相關法律法規(guī)。
王曉晨
氫燃料電池汽車是氫能重要的應用領域，然而當前我國氫能及燃料電池產業(yè)尚不成熟，其核心是技術自主化及產業(yè)化水平不足，缺乏國際話語權，因此必須以創(chuàng)新引領開拓新藍海。政府在加強頂層設計的同時，需充分發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用，著力培育創(chuàng)新型企業(yè)得以存活及發(fā)展的土壤與政策環(huán)境，在氫能產業(yè)布局方面應綜合考慮各地區(qū)氫能制取條件、氫能應用市場及前景等。地方政府應避免大規(guī)模投資拉動GDP的發(fā)展模式，避免扶持過多對補貼依賴嚴重的“溫室”企業(yè)及大而不強的薄弱產業(yè)，從而避免陷入“自己搭臺、別人唱戲”而又受制于人的發(fā)展窘境。企業(yè)應摒棄“等靠要”發(fā)展思維，著力突破關鍵環(huán)節(jié)卡脖子技術，提高核心技術裝備可靠性、耐久性及國產化水平，優(yōu)化技術路線及應用場景選擇，切實降低全產業(yè)鏈成本，提高市場競爭力。
【主持人】:
可再生能源制氫被視為未來能源系統深度脫碳的關鍵技術之一，請談一談氫儲能技術對于解決“棄風棄光”問題的主要貢獻在哪里？氫能在未來電力系統中的應用可以有哪些商業(yè)模式？
洪博文
氫能，尤其是綠電制氫，其脫碳價值顯著，這個價值與未來綠色低碳、安全高效的能源系統建設目標有關。眾所周知，未來高比例的可再生能源，尤其是風光等新能源的發(fā)展，在實現綠色低碳的同時，也給能源系統帶來前所未有的運行挑戰(zhàn)。除了短時隨機波動性外，更長時間尺度內，比如一周或者一個月內的變化對能源系統的影響也將更大。而電化學儲能往往只具有短時調節(jié)能力，而氫能作為一種季節(jié)性儲能，其在未來新能源高比例開發(fā)利用的情景下尤其重要。交通領域中，氫能源汽車在一些特殊的場合下也展現出一些獨特優(yōu)勢，如在一些嚴寒地區(qū)，燃料電池能很好地適應低溫環(huán)境，保持較好的行駛性能和穩(wěn)定性。因此，從商業(yè)模式的角度看，應體現因地制宜的特點。
王曉晨
從目前來看，采用可再生能源制氫短期內可在我國局部地區(qū)開展示范應用，但并非是常態(tài)化的可行途徑。我國“棄風棄光”主要分布在西北地區(qū)，而當前西北地區(qū)對氫能的需求空間并不大，若為消費氫能而建設氫能基礎設施，從經濟性上來講得不償失，若擴大氫能運輸范圍則用氫成本會大幅上升。此外，“棄風棄光”呈現較強的隨機性與季節(jié)性，氫能利用設備利用率降低，同時無法穩(wěn)定滿足用氫需求。
曹子健
按照我國當前電力結構下的碳強度計算，常規(guī)電力制氫的碳排放甚至比化石能源制氫還要高。結合我國可再生能源的快速發(fā)展，利用清潔能源制氫可以一定程度上消納富裕的可再生能源，同時降低氫氣生產過程中的碳排放。氫能在電力系統中的應用場景，一方面是在可再生能源富裕地區(qū)開展規(guī)模化的電解水制氫。電解水制氫設備可以一定程度上跟隨可再生能源出力，解決可再生能源的波動性問題，是一種具備靈活性的電力負荷。但是，大規(guī)模的可再生能源生產基地距離負荷中心較遠，如何將氫能遠距離輸送目前還沒有理想的解決方案。另一種應用場景則是在用戶側，利用燃料電池和高效儲氫技術建立“氫-電-熱”多能耦合、協同互動的分布式能源系統，提高配電網運行的靈活性，節(jié)省配電網容量，提升配電網投資運營效率和能源供給效率。
專
家 簡 介
洪博文：博士，國網能源院高級研究員，國網能源互聯網經濟研究院六人組成員，國際可再生能源署可再生能源網絡顧問，中國可再生能源學會、中國電機工程學會等的專委會成員。長期從事分布式能源、微電網、配電網和綜合能源系統等領域的政策管理、規(guī)劃運營和技術經濟研究。參與承擔國家發(fā)改委、國家電網公司的十余項重大課題，多次獲得國家電網公司和北京市科學技術獎獎勵。參與大量國內和國際著作編譯。近年來發(fā)表SCI/EI檢索論文等二十余篇，多次做客電力百家講、接受中國能源報、中國電力報等的專訪。
洪博文
代賢忠：博士，國網能源院電網發(fā)展綜合研究所智能電網研究室主任。長期從事智能電網、能源互聯網、電動汽車等領域的研究咨詢工作，承擔十余項國家電網公司科技項目、管理咨詢項目等課題研究，多次獲得國家電網公司軟科學成果獎、國網能源研究院有限公司科技進步獎。參與編著多部國內外電網發(fā)展分析報告，發(fā)表EI、中文核心期刊文章20余篇，獲得授權發(fā)明專利3項，軟件著作權4項。
代賢忠
王曉晨：碩士，國網能源院能源戰(zhàn)略與規(guī)劃研究所研究員。主要從事城市能源、智慧能源相關戰(zhàn)略與規(guī)劃研究，參與重大科技與管理咨詢項目十余項，曾獲中國產學研合作創(chuàng)新成果獎、國家電網公司科技進步獎等獎項十余項，軟件著作權四項，發(fā)表論文及文章二十余篇。
王曉晨
賈躍龍：博士，國網能源院經濟與能源供需研究所節(jié)能與營銷政策研究室研究員。長期從事節(jié)能節(jié)電、綜合能源系統、電能替代、電力需求側管理等方面的研究工作。先后承擔國家發(fā)展改革委、中國電機工程學會、國家電網有限公司委托的重大課題多項。主筆編著《中國節(jié)能節(jié)電分析報告》，參編《國家電網公司社會責任報告》、《全球能源分析與展望》等著作，發(fā)表學術論文多篇，獲得計算機軟件著作權數項。曾榮獲中國能源研究會管理創(chuàng)新獎、國家電網有限公司軟科學成果獎、國網能源院科技進步特等獎等獎項，以及中國電機工程學會先進個人等榮譽。
