氫能是一種二次能源，具備來源廣泛、清潔低碳、熱值高、安全性可控的特點。世界主要發(fā)達國家和地區(qū)正在將氫能列入未來終端能源體系。中國已明確“碳達峰”和“碳中和”的戰(zhàn)略目標，開發(fā)氫能先進技術(shù)和推動氫能產(chǎn)業(yè)化，正在成為深入推進能源供給和消費革命的重要方向。
中國工程院院刊《Engineering》2021年第6期刊發(fā)《我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢及建議》，總結(jié)了我國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢，分析了當前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問題，提出了推動我國氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的建議。文章指出，要從貫徹綠色發(fā)展新理念、提升科技發(fā)展新動能、構(gòu)建產(chǎn)業(yè)發(fā)展新格局等方面入手，推動我國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
一、引言
在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革推動下，當今世界能源格局正在深刻調(diào)整，為應(yīng)對全球氣候變化，推動能源清潔低碳轉(zhuǎn)型成為各國共識。氫能作為清潔無碳的二次能源，是各國能源戰(zhàn)略的重要組成，燃料電池技術(shù)也是當前全球能源技術(shù)革命的重要方向。我國已經(jīng)明確了“碳達峰”和“碳中和”目標，隨著技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的深入發(fā)展，氫能將在實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”目標過程中發(fā)揮重要作用。
二、我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢
近年來，我國氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。到2020年年底，我國燃料電池汽車保有量超過7000輛、建成加氫站超過100座，成為全球最大的燃料電池商用車生產(chǎn)國。各地產(chǎn)業(yè)布局加速，截至目前已有20多個?。ㄊ校?0多個地市發(fā)布氫能規(guī)劃和指導(dǎo)意見；已建成（或規(guī)劃）30余個氫能產(chǎn)業(yè)園區(qū)，其中，長江三角洲、珠江三角洲、環(huán)渤海區(qū)域產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模，匯集多家氫能企業(yè)及研發(fā)機構(gòu)，呈現(xiàn)集群化發(fā)展態(tài)勢。
國家層面對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展也高度重視。2019年兩會期間，根據(jù)多方面意見最終將“推動加氫設(shè)施建設(shè)”增寫入2019年政府工作報告。在《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》中，首次提出將氫能納入能源體系管理，統(tǒng)籌推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在支持氫能技術(shù)發(fā)展上，《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016—2030年）》、《能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》等文件中，明確支持氫能及燃料電池關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)和示范應(yīng)用。對燃料電池汽車的發(fā)展目標和支持政策較為明確。2020 年正式發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035 年）》強調(diào)氫燃料電池汽車應(yīng)用支撐技術(shù)突破，從提高氫燃料制儲運經(jīng)濟性和推進加氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)入手，推動實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。財政部、工業(yè)和信息化部、科技部、國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局等五部門《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》以燃料電池車為切入點，采用“以獎代補”的方式，帶動氫能產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。
三、當前我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨問題
（一）煤制氫占主導(dǎo)地位，制約氫能高質(zhì)量發(fā)展
我國是制氫大國，據(jù)行業(yè)統(tǒng)計，工業(yè)制氫產(chǎn)量每年大約為3000萬噸，其中大多作為工業(yè)原料利用，可用來滿足新增氫氣需求的工業(yè)副產(chǎn)氫大概為每年600萬噸。目前的制氫方式基本上是化石能源制氫，其中煤制氫占比最高（表1），技術(shù)也最為成熟。但據(jù)有關(guān)機構(gòu)研究，要實現(xiàn)碳中和目標，到2050年我國一次能源消費中非化石能源消費占比要達到70%，而2020年年底僅為16.4%。這就意味著未來要大幅降低非化石能源消費。目前，由于碳捕捉封存技術(shù)尚不成熟且成本高，化石能源制氫方式難以為繼，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需堅持“綠氫”方向，因地制宜開展可再生能源制氫。
表1 中國的氫氣生產(chǎn)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀
（二）自主創(chuàng)新能力薄弱，推高全產(chǎn)業(yè)鏈成本
氫能產(chǎn)業(yè)制、儲/運、加注和燃料電池制造等全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)關(guān)鍵核心技術(shù)與國際先進水平差距較大。例如，中國燃料電池電堆體積功率密度、每千瓦鉑催化劑用量、長管拖車壓縮氫氣壓強分別為1.8 kW·L?1、0.4 g·kW?1、20 MPa，而國際先進水平為3.1 kW·L?1、0.2 g·kW?1、45 MPa。進口依賴導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)鏈成本高企，如3.5 t燃料電池物流車制造成本達80萬元、終端用氫成本達50元·kg?1（表2）。政府不會對某一行業(yè)進行長期補貼，產(chǎn)業(yè)界應(yīng)將2019年國家能源委員會會議提出的探索氫能商業(yè)化路徑的要求作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。
表2 終端用氫成本
The calorific value of 1 kg of hydrogen is equivalent to 3 kg (4 L) of 92# gasoline. Taking the Beijing 92# gasoline price of 6.1 CNY·L-1 (as of 24 January 2021) as an example, when the price of hydrogen is about 24 CNY·kg-1 , it will be similar to the gasoline price.
（三）各地搶先布局全產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展過熱苗頭顯現(xiàn)
當前，氫能產(chǎn)業(yè)被地方政府作為重要的新動能來培育，紛紛開展全產(chǎn)業(yè)鏈布局，缺乏對本地發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢的客觀分析，同質(zhì)化發(fā)展、無序競爭現(xiàn)象較為嚴重。根據(jù)《2020年氫能應(yīng)用發(fā)展白皮書》，我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)數(shù)已達2196家，近5年氫能相關(guān)企業(yè)新增注冊量增長457%，其中有137家上市公司涉入氫能。據(jù)不完全統(tǒng)計，過去相關(guān)規(guī)劃曾提出的氫燃料電池汽車產(chǎn)量，匯總到2020年高達9萬輛，但2016—2020年，我國年平均產(chǎn)銷僅1500臺左右（圖1），受疫情拖累2020年產(chǎn)銷量同比下降一半以上，整個產(chǎn)業(yè)比較脆弱，走向大規(guī)模商用尚需時日，需警惕隱性產(chǎn)能過剩的風險。
圖1 2016—2020年我國氫燃料電池汽車產(chǎn)銷量
四、推動我國氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展建議
我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)踏上新時代的新征程，需在深入研究分析的基礎(chǔ)上統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、有序推進，推動產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
（一）貫徹綠色發(fā)展新理念
我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須在“碳達峰”“碳中和”目標以及我國能源中長期發(fā)展規(guī)劃目標大前提下，從國情和能源發(fā)展的實際需求出發(fā)，堅持綠色低碳方向。按規(guī)劃目標，在“十四五”期間煤炭消費量基本零增長并逐步下降，到2030年非化石能源消費量占比達到25%左右，到2035年提高至30%左右。今后，我國水電新增裝機容量將進入緩慢增長時期，應(yīng)將風光可再生能源作為氫能長期可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，充分發(fā)揮氫能在清潔低碳、安全高效能源體系建設(shè)中的作用。要因地制宜，堅持可再生能源制氫，鼓勵具備風光水等清潔能源制氫資源優(yōu)勢及經(jīng)濟性的地區(qū)優(yōu)先發(fā)展制氫產(chǎn)業(yè)。
（二）提升科技發(fā)展新動能
發(fā)揮我國科研新型舉國體制的作用，全面提升基礎(chǔ)研究、前沿技術(shù)和原始創(chuàng)新能力，通過產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、創(chuàng)新平臺等形式，組織產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)進行聯(lián)合攻關(guān)，避免分散研發(fā)、重復(fù)建設(shè)，造成寶貴科技研發(fā)資源的浪費。圍繞氫能制取、存儲、運輸、加注、多元應(yīng)用等全產(chǎn)業(yè)鏈，加速突破關(guān)鍵材料及核心技術(shù)設(shè)備瓶頸，逐步降低用氫成本，完善有關(guān)技術(shù)標準以及檢測、認證和監(jiān)管體系。同時，也應(yīng)抓住世界能源變革的新機遇，進一步加強國際交流與合作，積極利用國際國內(nèi)兩個市場、兩種資源。
（三）構(gòu)建產(chǎn)業(yè)發(fā)展新格局
應(yīng)及時出臺頂層設(shè)計，按照全國統(tǒng)一大市場和全國一盤棋原則，推進協(xié)同發(fā)展，合理開展區(qū)域示范，集中優(yōu)勢力量通過示范應(yīng)用推動技術(shù)和產(chǎn)品迭代發(fā)展，驗證商業(yè)應(yīng)用路徑，避免多點開花、無序競爭。氫能產(chǎn)業(yè)涉及建廠房、七通一平（指道路通、給水通、電通、排水通、熱力通、電信通、燃氣通及土地平整）、買設(shè)備儀器、開展技術(shù)研發(fā)、建加氫站等多方面投資，需要科學全面地分析全產(chǎn)業(yè)、全生命周期的效益，重視投入產(chǎn)出效益，而不能只是簡單地關(guān)注某年形成了多少億元新增產(chǎn)值。另外，在發(fā)展燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的同時，也要推動多元化技術(shù)示范和應(yīng)用，比如分布式發(fā)電、氫儲能、應(yīng)急電源及船舶等，更全面地挖掘氫能的價值和潛力。
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