文/黃祺茗 薛晶文 楚海虹，中國石油報
在今年的全國兩會，碳達峰、碳中和目標被首次寫入政府工作報告。全國兩會能源行業(yè)代表委員紛紛表示，綠色轉型可以從優(yōu)化產業(yè)結構和調整能源結構入手，加快發(fā)展地熱、氫能等新能源，有序開展綠色清潔能源替代。同時，為實現(xiàn)2030年碳達峰及2060年碳中和目標，改善能源結構，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，也需要加快氫能生態(tài)系統(tǒng)的建立。我國氫能發(fā)展現(xiàn)狀如何？石油石化企業(yè)是否可以商業(yè)化發(fā)展氫能，又面臨怎樣的挑戰(zhàn)？
“十三五”以來，我國連續(xù)出臺了氫能相關產業(yè)政策。例如《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)規(guī)劃》中指出，推動車載儲氫系統(tǒng)以及氫制備；2019年，“推動加氫設施建設”寫入政府工作報告；2020年首次將氫能作為能源納入《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》；同年9月財政部聯(lián)合五部委發(fā)布《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》等。
從行業(yè)標準來看，“現(xiàn)有政策和行業(yè)標準的覆蓋度尚不能滿足氫能發(fā)展需要?！毙袠I(yè)內專家表示，當前相關氫能的行業(yè)標準主要圍繞加氫站建設、氫氣運輸?shù)阮I域。國家尚未明確氫能發(fā)展的主管部門，作為氫能產業(yè)發(fā)展頂層設計的國家級規(guī)劃和路線圖尚未制定，現(xiàn)有的法規(guī)標準不能適應氫能產業(yè)發(fā)展特點和發(fā)展需要。此外，現(xiàn)行政策對于氫能全產業(yè)鏈發(fā)展的關注度不均衡，不能支撐產業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。
“從制約氫能發(fā)展的技術來看，無論國內還是國際，技術鏈目前已經打通，關鍵是成本和可靠性問題。這直接關系到企業(yè)的競爭力?！睒I(yè)內專家表示，我國在諸多環(huán)節(jié)產品的技術經濟性和可靠性上還有很大差距，工業(yè)化的核心技術和材料并未完全掌握，關鍵核心材料、零部件仍需大量進口。應在關鍵裝備制造和關鍵材料開發(fā)制備上下大力氣，降低成本、提升可靠性。
有專家認為，目前商業(yè)化的制氫主體技術主要是副產氫提純、化石能源重整制氫、電解水制氫。從成本測算上，副產氫成本最低，電解水制氫成本最高，電解水制氫技術本身不排放碳，如果完全使用綠電，電解水制氫可以更加清潔。對于氫源是水的技術來說，水資源是考慮的重點，而我國水資源往往與可再生電產地錯配，更需要統(tǒng)籌考慮水資源和電力輸送的問題。
從產業(yè)鏈整體來看，低成本制氫技術、大規(guī)模儲運氫技術、氫氣的低成本高效利用技術是未來要重點研究的方向。在政策支持方面，要制定應用規(guī)模和成本指標，促進不同技術路線市場化競爭，優(yōu)勝劣汰，盡早實現(xiàn)突破。
對于石油石化企業(yè)而言，企業(yè)體量大，體制機制不夠靈活，早期進入戰(zhàn)略新興產業(yè)培育市場需注意防范資源錯配和浪費。石油石化企業(yè)可以發(fā)揮社會主體的創(chuàng)新力，重點進行關鍵核心技術的開發(fā)、儲備，對各產業(yè)環(huán)節(jié)積極開展試驗示范，投資潛力市場主體，發(fā)揮相關企業(yè)的創(chuàng)造力，在產業(yè)發(fā)展到一定程度時發(fā)揮關鍵作用。同時，聚焦自身優(yōu)勢，在低成本制氫和大規(guī)模儲運氫環(huán)節(jié)，積極參與商業(yè)創(chuàng)新，這是未來可以考慮的重要發(fā)展方向。
氫能發(fā)展難在哪兒
嘉賓
金 旭 中國石油勘探開發(fā)研究院新能源研究中心副主任
馬明燕 中國寰球工程有限公司北京分公司副總工程師、工藝部主任
薛克鑫 上海中油申能氫能科技有限公司副經理
高 慧 中國石油集團經濟技術研究院高級工程師
目前制約氫能發(fā)展的重要瓶頸問題是什么？
金旭：氫能快速發(fā)展需要國家層面的頂層設計和具體實施路徑的落實與推動，在氫能全產業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)投入配套資金和研發(fā)力量，帶動氫能產業(yè)的上、中、下游協(xié)同發(fā)展。國家層面的政策扶持指引和全產業(yè)鏈投入，可加速氫能發(fā)展。除了人才和技術缺乏外，氫源和市場的區(qū)域錯配是實現(xiàn)效益突破亟須解決的難題。
馬明燕：氫能產業(yè)涉及多行業(yè)多領域，需要多方協(xié)同。從工程建設領域分析，居高不下的氫氣制備和氫氣儲運成本是制約氫能發(fā)展的最重要瓶頸。
氫能產業(yè)鏈的關鍵和基礎環(huán)節(jié)是制氫。傳統(tǒng)的化石燃料制氫及工業(yè)副產氫氣的制備成本較低，工藝技術和裝備成熟，但制備的氫氣需要進一步提純和精制以滿足燃料電池需要，高純氫的制備技術還需進一步提升。綠氫的制備，即采用棄光、棄風發(fā)電，再通過電解水制備氫氣，具有廣闊前景，但目前成本高。
儲氫的方式主要有高壓儲氫、氫氣液化、有機液體儲氫、金屬儲氫等。儲氫成本居高不下，核心技術突破少，成為制約氫能發(fā)展的關鍵。車載高壓氫罐關鍵材料，如碳纖維復合材料氫氣瓶非常昂貴，國內掌握該技術的供貨商很少。氫氣液化技術及裝備也主要掌握在國外公司手中，無論是核心技術還是重要裝備，都需要我們有所創(chuàng)新和突破。
薛克鑫：目前，制約氫能發(fā)展的瓶頸比較多。一是氫能屬于二次能源，氫氣要由電生產，對此業(yè)界仍有不同聲音；二是加氫站網絡不完善，且處于起步階段的大部分站點是在企業(yè)內部車輛自營小范圍推廣使用；三是氫燃料電池汽車少，成本高。以上海市為例，截至2020年12月31日，上海市僅有1900余輛氫燃料電池汽車，大部分消費者仍處于觀望階段；四是加氫站投入大，所需的場地面積大，設備價格高，人員要求高，導致加氫站投入成本高，而產出低，難以像加油站那樣實現(xiàn)盈利。
高慧：氫能利用有三個主要環(huán)節(jié)：制取、儲運和終端消費。其中，制取和終端消費的大部分技術難關已經基本打通，產業(yè)化最大的難點在于儲運。氫儲運高度依賴技術進步和基礎設施建設。這是世界各國氫能產業(yè)發(fā)展的普遍難點。
發(fā)展氫能急需攻克的技術難題是什么？
金旭：在上游制氫領域，急需開發(fā)更高效廉價的可再生能源電解水制氫工藝，彌補化石能源制氫排放溫室氣體的缺點。主要技術難題是可再生能源制氫轉化效率低、成本高，短期內競爭優(yōu)勢不明顯，亟須攻克更廉價高效的催化劑材料和更優(yōu)化的系統(tǒng)管理技術，降低電解水過程中的能耗，推動電解水制氫成為主要的氫氣獲取方式。在氫氣儲運領域，急需攻克短距離的低壓高密度儲運氫技術和長距離的液氫和管道摻氫等技術。在下游用氫領域，除了交通領域外，亟須開發(fā)更多氫能高效率規(guī)模利用的應用場景。目前，車用燃料電池對氫氣純度要求高、需求量有限，需加大氫氣在分布式發(fā)電、化工品生產、冶金、建筑等領域的應用。
馬明燕：目前國內正加大工業(yè)級氫氣液化裝置的研發(fā)力度。關鍵設備國產化是急需攻克的技術難題。發(fā)展氫能需要降低儲氫成本。高壓儲氫罐的設計壓力達到98兆帕，加氫過程中壓力頻繁變化，掌握不同材質在高壓氫氣環(huán)境下的機械性能和疲勞性能參數(shù)，確定高壓儲氫罐適合的材質和設計制造技術參數(shù)，降低設備投資，是需盡快解決的技術難題。
薛克鑫：目前，發(fā)展氫能急需攻克的技術難題是氫氣的儲備和運輸。氫氣自身性質決定了必須通過壓縮才能滿足實際運營，對儲運提出了更高要求。
高慧：我國氫能產業(yè)部分關鍵零部件和產品技術與國外最先進技術存在差距，膜電極、空氣壓縮機、儲氫材料、加氫槍與軟管等關鍵零部件尚需進口。在發(fā)展模式上，一方面，可參考中國高鐵技術創(chuàng)新及油氣重大專項模式，組織好氫能利用重大科技項目，切實突破大規(guī)模低成本制氫、高效安全儲運與加氫利用技術瓶頸，以龍頭企業(yè)帶動產業(yè)技術進步；另一方面，考慮到全球范圍內氫能產業(yè)尚處在發(fā)展初期，主導技術與設計尚未定型，有條件的大型企業(yè)可成立風險投資基金，保持對相關技術的關注，以技術突破帶動市場繁榮，堅決防范投機炒作。
發(fā)展氫能可否復制油氣行業(yè)的運營模式？
金旭：油氣生產的部分流程和思路適用于氫能領域。油氣生產過程的流程控制、質量安全管理和運營經驗等，都是氫能領域生產利用環(huán)節(jié)需要重點借鑒的。但氫能是以科技突破為主導的技術密集型行業(yè)，需建立一套全新的從科研攻關到產品研制再到工業(yè)示范的產業(yè)流程和管理辦法，從而實現(xiàn)技術快速更新和行業(yè)突破。
馬明燕：氫能基礎設施建設的重點在加氫站。加氫站可以借鑒加油站的運營經驗和管理模式。在加油站基礎上改建、擴建加氫站，已在日、歐、美等國家和地區(qū)被證明是加快加氫站網絡布局的重要方式。
傳統(tǒng)油氣行業(yè)重視規(guī)模化效應，裝置規(guī)模越大，能耗越低，經濟效益越好。而在氫能應用領域，則更加強調分布式應用。
薛克鑫：加氫站不僅是?；瘓鏊?，而且是特種設備使用場所，涉及超高壓特種設備，安全管理要求高，對經營場地、員工數(shù)量、員工素質都提出了更高的要求。加油站與加氫站的政府主管部門不同，申請的經營許可不同。加油站需要辦理危險化學品經營許可證、成品油零售批準證書，而加氫站需要辦理的是燃氣經營許可證、氣瓶充裝證，是不同的兩條路線。
高慧：氫能產業(yè)鏈主要包括氫氣制取、儲運、加注和應用環(huán)節(jié)。與油氣業(yè)務相比，具有高相似度、同類客戶、共用基礎設施等特征。大型油氣企業(yè)具備較好的相關產業(yè)和技術基礎。
油氣企業(yè)參與氫能產業(yè)鏈具備一定的產業(yè)基礎。油氣企業(yè)擁有成熟的制氫用氫、氣液儲運經驗和危化品儲運管理資質及完善的銷售系統(tǒng)，同時具備一定的氫能消納能力。在可再生能源發(fā)電制氫實現(xiàn)商業(yè)化前，技術成熟、成本低廉的化石燃料制氫可作為主流制氫方式來參與氫能產業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)。部分加油站具備發(fā)展油氫、氣氫混合站的條件。此外，油氣企業(yè)還擁有豐富的管道設計、建設、運營經驗。
氫能發(fā)展怎么辦
嘉賓
何廣利 中國氫能聯(lián)盟專家委員會委員，國家能源集團北京低碳清潔能源研究院氫能技術開發(fā)部經理、高級工程師
郭焦峰 國務院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所研究員
張福東 能源戰(zhàn)略學者
朱德權 清華工業(yè)開發(fā)研究院副院長、濱化集團股份有限公司董事長
薛克鑫 上海中油申能氫能科技有限公司副經理
對于石油石化企業(yè)而言，可將哪種技術 路徑作為突破口推動氫能發(fā)展？
張福東：氫能產業(yè)處于早期市場開拓階段，資源供給驅動市場發(fā)展，市場消費拉動基礎設施建設。以氫為代表的新能源發(fā)展主要受技術制約。建立以管線為載體、以氫傳導為核心的能源互聯(lián)網，是實現(xiàn)油氣與新能源整合的重要技術創(chuàng)新。石油企業(yè)可利用龐大的加油站網點，加快布局加氫站終端建設，搶占市場先機。例如，實行加氫站和加油站聯(lián)建模式，或者加氫、加油、加氣和充電共建模式，可大幅節(jié)約成本。
何廣利：傳統(tǒng)化石燃料制氫存在碳排放的問題，所以從長遠來看，要大力發(fā)展可再生能源制氫，但目前成本較高。為推動氫能源綠色發(fā)展，有以下路徑可選擇：一是提高傳統(tǒng)化石原料制氫的能效、降低消耗，從而降低生產單位質量氫氣所產生的碳排放。二是耦合可再生能源及傳統(tǒng)的制氫方式，探索二氧化碳的利用途徑，逐步實現(xiàn)綠氫替代。三是大力發(fā)展可再生能源，降低可再生能源發(fā)電成本，同時積極探索發(fā)電側、電網側、制氫側的不同結合模式，降低綜合制氫成本。
朱德權：在氫能產業(yè)發(fā)展初期，以工業(yè)副產氫為主的藍氫由于成本低會占主要份額，但從長遠來看，綠氫是主流。為降低綠氫制造成本，需要加大以水電解技術為核心的綠氫制造成套設備的研究和投資力度，通過研究提高水電解效率，解決關鍵技術并通過規(guī)?；a來降低裝備成本，從而降低綠氫制造成本。
郭焦峰：目前氫的制取方式主要有三種較為成熟的技術路線：一是以煤炭、天然氣為代表的化石能源重整制氫；二是以焦爐煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為代表的工業(yè)副產氣制氫；三是通過電能分解水的電解水制氫。前兩種制氫方法的優(yōu)點是能量轉化、制氫效率較高，技術成熟、成本較低；缺點是碳排放量高，氣體雜質多、需要提純。第三種方法的優(yōu)點是產氫的雜質少，碳排放量低；缺點是能耗較高，能量轉化效率較低，目前成本總體較高。國內傳統(tǒng)石油石化企業(yè)具有石油煉化、天然氣產業(yè)的明顯優(yōu)勢，在有較好資源和利用場景的地區(qū)，可考慮利用井口氣制氫。
如何統(tǒng)籌推進加氫站建設、培育燃料電池 汽車市場及完善運氫環(huán)節(jié)？
何廣利：氫能車輛和加氫站的互相依存關系，導致了兩者互為依托。參照國內外經驗，兩者解耦的可參考路徑有：一是鼓勵大型能源企業(yè)或者聯(lián)合體企業(yè)適當超前布局加氫站，從而避免車等站的情況出現(xiàn)。二是結合燃料電池汽車技術和產業(yè)特點，科學選擇應用場景，從而盡量提高加氫站的利用率。三是鼓勵和支持加氫站裝備、技術和零部件國產化技術開發(fā)。四是推動政策進一步完善。針對車用氫能需求，在符合危險化學品管理大原則的基礎上，對氫能的管理制定區(qū)別化的政策和法規(guī)。
郭焦鋒：一方面要健全加氫站和運氫等環(huán)節(jié)的行業(yè)標準體系和技術規(guī)范。包括制定加氫站和儲氫罐技術規(guī)范和標準，完善氫能燃料電池全產業(yè)鏈的技術和檢測標準；制定嚴格的標準和完善的管理程序；細化氫氣的制備、儲運、加注相關技術標準；明確氣態(tài)運輸、儲氣瓶組檢測標準，加氫站安全、技術驗收標準，液氫民用標準等。另一方面，開展高壓氣態(tài)、深冷氣態(tài)、低溫液態(tài)及固態(tài)等多種形式儲運技術示范應用，探索建設氫燃料運輸管道，逐步降低氫燃料儲運成本；充分利用現(xiàn)有場地和設施，建設油、氣、氫、電綜合供給服務站。
張福東：建議石油公司依托管網和終端優(yōu)勢，在現(xiàn)有加油、加氣站的基礎上，大力發(fā)展和完善油、氣、氫、電綜合加注業(yè)務。把加氣、加氫、充電與加油業(yè)務整合在一起共同發(fā)展，將油公司的加注站打造成中碳、低碳與無碳能源綜合站。安全、高效儲（運）氫技術是氫能實用化的關鍵，管道摻氫和液體有機儲氫技術是實現(xiàn)分布式向長距離大規(guī)模能源轉型升級的重要環(huán)節(jié)。
朱德權：氫能除供應鏈外，有三個應用產業(yè)鏈：第一是交通應用鏈，第二是工業(yè)原料和碳捕集應用鏈，第三是分布式能源應用鏈。在國內，交通應用鏈將成為率先成長的主力，氫燃料電池首先在商用車上應用，尤其是中遠程重卡。歐盟將會成為工業(yè)原料和碳捕集鏈應用場景發(fā)生的主要市場。這兩個產業(yè)鏈的成長，會推動氫燃料電池成本和氫供應鏈成本下降，進而推動分布式能源發(fā)展。氫能產業(yè)發(fā)展初期重要的是運輸。我認為，在儲運方式方面，中距離是高壓氣態(tài)氫為主，中長距離液態(tài)氫是主流方向。從中遠期看，管道輸送是主流。
石油企業(yè)如何把握氫能發(fā)展機遇，實現(xiàn)自身的高質量發(fā)展？
郭焦鋒：在上游制氫環(huán)節(jié)，因地制宜開展石油煉化副產氫生產及其提純，利用油田土地資源優(yōu)勢，在有條件的地區(qū)推進可再生能源制氫。在中游儲運環(huán)節(jié)，充分利用運輸主干道的區(qū)域高速公路，發(fā)揮加油網絡優(yōu)勢，統(tǒng)籌布局、逐步建設加氫站網絡。在下游用氫環(huán)節(jié)，探索提供油、氣、氫、電綜合供給服務，注重推動工業(yè)園區(qū)、特色小鎮(zhèn)構建氫能產業(yè)鏈。
張福東：石油企業(yè)應盡快將推進氫能產業(yè)轉型發(fā)展融入實現(xiàn)碳達峰、碳中和的目標中來，加快推進氫能等清潔能源和碳捕獲（CCUS）等脫碳技術創(chuàng)新及產業(yè)化發(fā)展。壓縮空氣儲能技術是第二大儲能技術，油公司應該利用儲氣庫建設和運行技術及資源優(yōu)勢，同風能、太陽能發(fā)電技術結合，將可再生能源進行儲存，也可將電能轉化為氫能，實現(xiàn)對天然氣資源的補充。
何廣利：一是大力發(fā)展新能源，實現(xiàn)新能源與傳統(tǒng)能源的耦合與融合，降低碳排放。二是利用傳統(tǒng)油氣開采、運輸、利用的優(yōu)勢和經驗，積極探索更高效的氫氣生產、運輸技術，并嘗試氫氣運輸與傳統(tǒng)油運輸、氣運輸?shù)慕Y合及優(yōu)化供應。三是加大對氫能技術開發(fā)的投入力度，推動氫能自主化技術進步并實現(xiàn)替代。四是積極探索各種形式的混建站技術和示范，開發(fā)具有針對性的安全技術，在有限空間內實現(xiàn)多種能源供給。
薛克鑫：石油企業(yè)可以延伸到氫燃料汽車生產的產業(yè)鏈中，充分發(fā)揮油田、建筑屋頂風能、太陽能等資源。著重考慮以下關鍵技術布局：一是低碳制氫和可再生能源制氫技術及相關裝備的研發(fā)、制造。二是氫氣固態(tài)、有機液態(tài)及低溫液氫儲運技術的引進與本土化裝備生產。
