從全產(chǎn)業(yè)鏈看氫能發(fā)展突破口
韓繼園
（中能傳媒能源安全新戰(zhàn)略研究院）
氫能作為一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的能源，是未來我國(guó)能源體系的重要組成部分，將成為我國(guó)用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體。同時(shí)，氫能產(chǎn)業(yè)也是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。當(dāng)今世界，一大批新興的能源技術(shù)正以前所未有的速度加快迭代，包括氫能在內(nèi)的新興能源技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，將決定未來我國(guó)能否在全球能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的大國(guó)博弈中占據(jù)有利地位。
今年3月，《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》）公布，為我國(guó)氫能發(fā)展指明了方向。地方政府支持氫能發(fā)展的態(tài)度也非常明確，今年以來各地方政府出臺(tái)的氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策達(dá)數(shù)百項(xiàng)。有超過三分之一的中央企業(yè)已經(jīng)在布局包括制氫、儲(chǔ)氫、加氫、用氫等氫能全產(chǎn)業(yè)鏈，并取得了一批技術(shù)研發(fā)和示范應(yīng)用成果。氫能也受到了投資資金的青睞，已經(jīng)有IDG資本、凱輝基金、綠動(dòng)資本等超三十家投資機(jī)構(gòu)提前布局，投資金額也有大幅上漲，部分企業(yè)進(jìn)入億元級(jí)融資時(shí)代?？梢哉f，我國(guó)的氫能產(chǎn)業(yè)正如火如荼地走上發(fā)展的快車道。
但我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期，相較于國(guó)際先進(jìn)水平，仍存在產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力不強(qiáng)、技術(shù)裝備水平不高，支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)性制度滯后，產(chǎn)業(yè)發(fā)展形態(tài)和發(fā)展路徑尚需進(jìn)一步探索等問題和挑戰(zhàn)。氫能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；⑸虡I(yè)化利用，仍面臨著諸多挑戰(zhàn)，本文將從氫能上下游全產(chǎn)業(yè)鏈來分析氫能發(fā)展的突破口。
一、制氫——綠氫的成本降低與規(guī)?；瘧?yīng)用是實(shí)現(xiàn)氫能價(jià)值的關(guān)鍵
我國(guó)是世界上最大的制氫國(guó)，近八成來源于化石能源制氫，還有近兩成工業(yè)副產(chǎn)氫，綠氫僅占1%～2%。綠氫的成本降低和規(guī)?；瘧?yīng)用是實(shí)現(xiàn)氫能綠色低碳價(jià)值的關(guān)鍵。根據(jù)《規(guī)劃》，到2025年，初步建立以工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應(yīng)體系，可再生能源制氫量達(dá)到10萬(wàn)～20萬(wàn)噸/年，成為新增氫能消費(fèi)的重要組成部分。
目前我國(guó)的制氫結(jié)構(gòu)中以灰氫為主，綠氫占比較低。我國(guó)是世界上最大的制氫國(guó)，年制氫產(chǎn)量約3300萬(wàn)噸，其中，達(dá)到工業(yè)氫氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的約1200萬(wàn)噸。目前，我國(guó)氫氣制取來源主要是化石能源，即以灰氫為主。據(jù)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院不完全統(tǒng)計(jì)，煤制氫占全國(guó)氫氣產(chǎn)量約62%；其次為天然氣重整制氫，占比約19%；焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣等工業(yè)副產(chǎn)氫提純制氫和石油制氫占比約18%；電解水制氫等約占1%。
（資料來源：中國(guó)氫能聯(lián)盟）
圖1 我國(guó)氫氣供給結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
根據(jù)《規(guī)劃》，2025年我國(guó)將初步建立以工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應(yīng)體系。到2030年，形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系，產(chǎn)業(yè)布局合理有序，可再生能源制氫廣泛應(yīng)用，有力支撐碳達(dá)峰目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
采用不同方式制氫成本差異較大。目前，煤制氫是中國(guó)最成熟、最便宜的制氫方式，其成本約為天然氣制氫的70%～80%，電解水制氫成本較高，這與可再生能源發(fā)電度電成本、電解槽等價(jià)格及設(shè)備利用率直接相關(guān)。
表1 我國(guó)各類制氫技術(shù)成本對(duì)比
（資料來源：長(zhǎng)江能源）
綠氫的規(guī)?；瘧?yīng)用是實(shí)現(xiàn)氫能價(jià)值的關(guān)鍵。在“雙碳”背景下，綠氫的制備過程實(shí)現(xiàn)了“零碳排放”，可作為高比例可再生能源消納的重要支撐，也是實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸、建筑、冶金、化工等領(lǐng)域深度脫碳的最佳選擇。因此，相對(duì)灰氫，綠氫的規(guī)?；瘧?yīng)用才是實(shí)現(xiàn)氫能價(jià)值的關(guān)鍵，這也是我國(guó)大力支持氫能發(fā)展的初衷。
制氫布局應(yīng)結(jié)合資源稟賦特點(diǎn)及市場(chǎng)需求情況。在制氫技術(shù)路線的選擇上應(yīng)因地制宜，并注重清潔低碳和成本的降低。在焦化、氯堿、丙烷脫氫等行業(yè)集聚地區(qū)，優(yōu)先利用工業(yè)副產(chǎn)氫，鼓勵(lì)就近消納，降低工業(yè)副產(chǎn)氫供給成本；在風(fēng)光水電資源豐富地區(qū)，開展可再生能源制氫示范，逐步擴(kuò)大示范規(guī)模，探索季節(jié)性儲(chǔ)能和電網(wǎng)調(diào)峰；探索在氫能應(yīng)用規(guī)模較大的地區(qū)設(shè)立制氫基地。
PEM電解水制氫是未來綠氫制備發(fā)展方向。當(dāng)前，電解水制氫技術(shù)主要有堿性（ALK）、質(zhì)子交換膜（PEM）和固體氧化物（SOEC）等三大類。目前ALK制氫技術(shù)在我國(guó)發(fā)展最為成熟，在市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位，商業(yè)化程度較高，成本相對(duì)較低，但也存在能耗較高、電解效率偏低等缺點(diǎn)。PEM制氫技術(shù)具有更高的波動(dòng)性適應(yīng)能力，更寬的負(fù)載調(diào)節(jié)范圍，具有環(huán)境友好性且運(yùn)維簡(jiǎn)單，這些優(yōu)點(diǎn)更有利于與風(fēng)電、光伏等波動(dòng)性間歇性發(fā)電相耦合，可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能和調(diào)峰，更好地促進(jìn)大比例可再生能源的消納。但PEM制氫技術(shù)邊界條件要求較高，造價(jià)高。PEM電解水制氫部件國(guó)產(chǎn)化率低于堿性制氫，甚至低于燃料電池，其中國(guó)產(chǎn)化率最低的環(huán)節(jié)主要有質(zhì)子交換膜、催化劑等方面。不過一些國(guó)內(nèi)電解槽設(shè)備廠商也開始進(jìn)入這一領(lǐng)域。投資和運(yùn)行成本高是PEM水電解制氫亟待解決的主要問題，這與目前析氧、析氫電催化劑只能選用貴金屬材料密切相關(guān)。為此降低催化劑與電解槽的材料成本，特別是陰、陽(yáng)極電催化劑的貴金屬載量，提高電解槽的效率和壽命，是PEM水電解制氫技術(shù)發(fā)展的研究重點(diǎn)。
表2 我國(guó)主要電解水制氫技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比
（資料來源：上?？茖W(xué)院上海高等研究院、中科院大連化物所）
二、儲(chǔ)運(yùn)——通過科技進(jìn)步降低儲(chǔ)運(yùn)成本是氫能商業(yè)化的前提
儲(chǔ)運(yùn)成本高企是我國(guó)氫能應(yīng)用推廣的重要瓶頸，要以安全可控為前提，積極推進(jìn)技術(shù)材料工藝創(chuàng)新，開展多種儲(chǔ)運(yùn)方式的探索和實(shí)踐，逐步構(gòu)建高密度、輕量化、低成本、多元化的氫能儲(chǔ)運(yùn)體系。
儲(chǔ)運(yùn)成本高企是我國(guó)氫能應(yīng)用推廣的重要瓶頸。氫氣主要作為化工原料等應(yīng)用于石油煉化、甲醇、合成氨等工業(yè)領(lǐng)域，其制備屬于生產(chǎn)工序的組成部分，沒有大規(guī)模的儲(chǔ)運(yùn)需求。但是，隨著我國(guó)燃料電池汽車城市示范群示范建設(shè)等不斷推進(jìn)，以及可再生能源制氫規(guī)模不斷擴(kuò)大，氫能儲(chǔ)運(yùn)體系的建設(shè)迫在眉睫。氫氣在常溫常壓狀態(tài)下密度極低，單位體積儲(chǔ)能密度低、易燃易爆等特性導(dǎo)致氫能的安全高效輸送和儲(chǔ)存難度較大。目前我國(guó)氫能儲(chǔ)運(yùn)成本較高，是氫能應(yīng)用推廣的重要瓶頸。據(jù)測(cè)試，在交通領(lǐng)域用氫價(jià)格構(gòu)成中，儲(chǔ)運(yùn)成本約占20%～30%，有些地區(qū)儲(chǔ)運(yùn)成本幾乎和制氫成本一樣。
根據(jù)氫能不同發(fā)展階段選擇最合適的儲(chǔ)運(yùn)方式。當(dāng)前，氫能儲(chǔ)存方式主要有高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、有機(jī)氫化物儲(chǔ)氫和固體儲(chǔ)氫。氫氣輸送方式主要有氣氫拖車、液氫槽罐車以及管道運(yùn)輸氫氣。選擇哪種方式必須考慮氫的運(yùn)輸距離、規(guī)模和最終用途，并根據(jù)儲(chǔ)存的容量和時(shí)間，以及所需要的放氫速度和所處的地理?xiàng)l件。氫能發(fā)展不同階段，最經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)運(yùn)方式也會(huì)有所不同。在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期階段，氫氣用量及運(yùn)輸半徑相對(duì)較小，此時(shí)高壓氣態(tài)運(yùn)輸?shù)霓D(zhuǎn)換成本較低，更具性價(jià)比；氫能市場(chǎng)發(fā)展到中期，氫氣需求量和運(yùn)輸半徑將逐步提升，低溫液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)方式的成本優(yōu)勢(shì)將凸顯，儲(chǔ)運(yùn)方式將以氣態(tài)和低溫液態(tài)為主；遠(yuǎn)期來看，氫能產(chǎn)能和應(yīng)用將實(shí)現(xiàn)規(guī)?；⒅饾u穩(wěn)定，屆時(shí)，高密度、高安全儲(chǔ)氫將成為現(xiàn)實(shí)，管道輸氫的優(yōu)勢(shì)可充分發(fā)揮。
表3 氫不同運(yùn)輸方式的技術(shù)比較
注：體積和重量?jī)?chǔ)氫密度均以儲(chǔ)氫裝置計(jì)算
（資料來源：中國(guó)鋼研科技集團(tuán)）
高壓氣氫儲(chǔ)運(yùn)運(yùn)營(yíng)成本低、能耗相對(duì)小、氫氣充放響應(yīng)速度快，適用于短距離、用戶分散場(chǎng)合，是目前運(yùn)用最普遍的儲(chǔ)運(yùn)方式，但對(duì)設(shè)備承壓要求高、單位體積儲(chǔ)氫密度低、安全性較低。隨著運(yùn)輸距離的增加，運(yùn)輸成本會(huì)大幅上升。低溫液氫儲(chǔ)運(yùn)儲(chǔ)氫能量密度高、運(yùn)輸效率高，適用于中遠(yuǎn)距離輸送，目前主要作為航空運(yùn)載火箭推進(jìn)劑燃料，對(duì)儲(chǔ)氫裝置真空絕熱、減振抗沖擊、防泄漏性能要求高，且深冷液化存在大量消耗，成本較高。管道氫輸送運(yùn)輸成本低、能耗小，可實(shí)現(xiàn)氫能連續(xù)性、規(guī)模化、長(zhǎng)距離輸送，是未來氫能大規(guī)模利用的必然發(fā)展趨勢(shì)。但由于管道鋪設(shè)難度大，一次性投資成本高，目前應(yīng)用量不大。
通過技術(shù)進(jìn)步降低氫能儲(chǔ)運(yùn)成本。目前，我國(guó)氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家還有較大差距，通過技術(shù)進(jìn)步可以大幅降低氫能儲(chǔ)運(yùn)成本。
在高壓氣氫儲(chǔ)運(yùn)方面，我國(guó)氫能儲(chǔ)運(yùn)長(zhǎng)管拖車仍以20兆帕為主，單車運(yùn)輸氫氣量260～460千克，儲(chǔ)運(yùn)效率較低，而壓力為45兆帕?xí)r，單車儲(chǔ)運(yùn)氫量可達(dá)700千克。國(guó)際上已經(jīng)推出50兆帕的氫氣長(zhǎng)管拖車，每次可運(yùn)氫氣1000～1500千克。但國(guó)內(nèi)目前主流的氫氣壓縮管束還是Ⅰ型瓶為主，無法承受20兆帕以上壓力，如要做到50兆帕需要裝載Ⅲ型瓶或者Ⅳ型瓶管束。從儲(chǔ)氫密度、輕量化等角度出發(fā)，Ⅳ型瓶與高壓儲(chǔ)運(yùn)的優(yōu)勢(shì)更為明顯，相比日本、韓國(guó)、法國(guó)與挪威等國(guó)的Ⅳ型儲(chǔ)氫瓶均已量產(chǎn)，我國(guó)這一技術(shù)還處于起步階段。
低溫液氫儲(chǔ)運(yùn)效率高，但技術(shù)門檻較高，我國(guó)民用液氫市場(chǎng)尚處于示范階段。我國(guó)的液氫關(guān)鍵設(shè)備（如透平膨脹機(jī)、3000立方米以上大型液氫儲(chǔ)罐、液氫泵等）與發(fā)達(dá)國(guó)家差距較大，很大程度上依賴進(jìn)口?？s小與國(guó)外先進(jìn)液氫技術(shù)水平間的差距，實(shí)現(xiàn)核心設(shè)備及材料的國(guó)產(chǎn)化，是實(shí)現(xiàn)低溫液氫儲(chǔ)運(yùn)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家已將液氫的運(yùn)輸成本降低到了高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)的八分之一。
管道運(yùn)氫成本較低，但前提是氫氣供應(yīng)和需求穩(wěn)定。氫氣長(zhǎng)距離管輸已有80余年歷史，美國(guó)和歐洲是世界上最早發(fā)展氫氣管網(wǎng)的地方，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球范圍內(nèi)氫氣輸送管道總里程5000千米左右。我國(guó)氫氣管道總里程約400千米，在用管道僅100千米左右。我國(guó)輸氫管道主要分布在環(huán)渤海灣、長(zhǎng)江三角洲等地，氫氣管網(wǎng)布局有較大的提升空間。為避免新建輸氫管道需高昂建造成本，可以探索天然氣管道摻氫輸送，但天然氣摻氫仍存在安全標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范不清等問題，需加大研究力度，開展示范探索驗(yàn)證。
三、加氫——完善規(guī)劃制度標(biāo)準(zhǔn)，降低建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本
加氫站是氫能下游交通領(lǐng)域（燃料電池汽車）應(yīng)用發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。要堅(jiān)持需求導(dǎo)向，統(tǒng)籌布局加氫站建設(shè)，有序推進(jìn)加氫網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)。要完善加氫站建設(shè)規(guī)劃、管理制度、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，可探索合建站、站內(nèi)制氫等多元建站模式，多渠道降低建站運(yùn)營(yíng)成本。
我國(guó)加氫站數(shù)量居世界第一。加氫站是氫能下游交通領(lǐng)域（燃料電池汽車）應(yīng)用發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)中極其關(guān)鍵的重要環(huán)節(jié)。截至今年4月，我國(guó)已累計(jì)建成加氫站超過250座，約占全球總數(shù)的40%，加氫站數(shù)量居于世界第一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，廣東省是目前加氫站最多的省份，已建成50余座，山東擁有近30座，數(shù)量暫居全國(guó)第二，江蘇、浙江兩省份均建成20余座，居全國(guó)第三，除西藏、青海、甘肅等地區(qū)外，全國(guó)各省份基本上都有加氫站。根據(jù)2020年10月發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》，預(yù)計(jì)到2025年，我國(guó)氫燃料電池汽車保有量達(dá)到10萬(wàn)輛左右，加氫站數(shù)量達(dá)到1000座，到2035年，氫燃料電池汽車保有量達(dá)到100萬(wàn)輛左右，加氫站數(shù)量5000座。
加氫站建設(shè)規(guī)劃、管理制度、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等亟待完善。目前，國(guó)家層面針對(duì)加氫站的頂層規(guī)劃還沒有出臺(tái)，很多地方加氫站建設(shè)運(yùn)營(yíng)管理辦法沒有明確或并不詳細(xì)，導(dǎo)致加氫站獲得規(guī)劃許可等審批、驗(yàn)收流程困難重重。加氫站主管單位不明確，管理制度缺失，地方政府專項(xiàng)規(guī)劃不夠明晰，影響加氫站的落地和運(yùn)營(yíng)。加氫站安全、建設(shè)運(yùn)營(yíng)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有待完善，需要政府、標(biāo)準(zhǔn)化組織和企業(yè)共同推動(dòng)，嚴(yán)把安全和質(zhì)量管理關(guān)，預(yù)防個(gè)別安全事件影響全產(chǎn)業(yè)發(fā)展。相關(guān)法規(guī)將氫氣定性為“危化品”的同時(shí)還沒有明確賦予其用于交通工具的“能源”屬性，一般危化品設(shè)施的建設(shè)，必須在化工園區(qū)內(nèi)，或者是遠(yuǎn)離居民，所以選址比較難。
探索合建站、站內(nèi)制氫等多元建站模式。加氫站建設(shè)模式可分為單一加氫站和合建式加氫站，合建式加氫站主要包括油氫合建站、氣氫合建站、油氣電氫綜合站等形式。在現(xiàn)有加油加氣站基礎(chǔ)上改擴(kuò)建成合建式加氫站，不僅安全且成本低，同時(shí)省去了選址的麻煩。油氫合建站可節(jié)約土地成本，也很好地規(guī)避了建設(shè)加氫站的首要難題——土地批復(fù)。此外，依靠現(xiàn)有的加油站銷售網(wǎng)絡(luò)格局，加氫站也會(huì)擁有較為穩(wěn)定的客戶來源。同時(shí)，現(xiàn)有加油站已有多年運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)備維護(hù)、安全管理以及人員素質(zhì)方面都有得天獨(dú)厚的條件，為油氫合建站的建設(shè)和示范運(yùn)行提供了基本保障。中石化廣東樟坑油氫合建是我國(guó)首個(gè)實(shí)現(xiàn)盈利的加氫站，2020年12月，該站實(shí)現(xiàn)盈利96萬(wàn)元。之后，中石化河滘油氫合建站也實(shí)現(xiàn)盈利。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前油氫合建站的占比超過了50%，或?qū)⒊蔀槲磥砑託湔镜闹髁鳌?
儲(chǔ)運(yùn)成本在整個(gè)氫氣成本中所占比重較大，站內(nèi)制氫實(shí)現(xiàn)了制氫加氫“零距離”，壓縮產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)度，降低用氫成本。由于我國(guó)仍把氫氣列為危險(xiǎn)化學(xué)品，要求必須在化工園區(qū)內(nèi)生產(chǎn)，導(dǎo)致我國(guó)加氫站絕大多數(shù)為站外供氫。建議盡快將氫氣納入能源類產(chǎn)品管理，優(yōu)先在有條件的地區(qū)實(shí)現(xiàn)站內(nèi)制氫，利用小型化制氫裝置，如撬裝式天然氣制氫設(shè)備或光伏發(fā)電耦合電解水制氫，省掉運(yùn)輸成本。
多渠道降低建站運(yùn)營(yíng)成本。目前，我國(guó)加氫站建設(shè)費(fèi)用較高，每個(gè)加氫站成本高達(dá)1200萬(wàn)元到1500萬(wàn)元，是加油站的數(shù)倍。正因如此，多地出臺(tái)加氫站補(bǔ)貼政策，最高補(bǔ)貼額200萬(wàn)～600萬(wàn)元/站不等，同時(shí)還有給予加氫站銷售補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠等扶持政策。
雖然目前我國(guó)加氫站技術(shù)趨于成熟，關(guān)鍵設(shè)備基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，但氫氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫裝置、加注機(jī)、站控系統(tǒng)等仍占加氫站總投資約60%，技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)量的增加可降低設(shè)備成本。
由于當(dāng)前氫燃料電池汽車數(shù)量不多，每日加氫量有限，造成折舊及公攤成本較高。如果加氫量翻一番，則單位加氫成本可以降低一倍，極大降低加注環(huán)節(jié)的成本。隨著燃料電池車數(shù)量的增加，加氫站的成本也有望下降。
提高站內(nèi)日常管理運(yùn)營(yíng)水平也可以降低氫氣成本。目前我國(guó)加氫站在穩(wěn)定性和可靠性上與國(guó)外相比仍有很大提升空間，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)且保持運(yùn)行狀況的平穩(wěn)仍需大量改進(jìn)工作。研究表明，如果加氫站連續(xù)無故障加氫次數(shù)提高1倍，可以降低氫氣成本1.5元/千克，如果日加氫能力提高15%，會(huì)降低成本1.0元/千克，如果電耗降低50%，會(huì)降低氫氣1.0元/千克。因此應(yīng)優(yōu)化加氫站配置，提高設(shè)備壽命，降低運(yùn)行能耗，增強(qiáng)可靠性，由此帶來的收益可能高于單純建設(shè)成本的降低。
當(dāng)然，合建站和站內(nèi)加氫同樣也可以降低建站成本和氫氣成本。
能源央企的加入提速加氫站建設(shè)。隨著中石化等能源央企加大氫能基礎(chǔ)設(shè)施的投資和建設(shè)力度，我國(guó)的加氫站數(shù)量呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。2021年，我國(guó)新建加氫站近100座。中石化中石油等能源央企擁有規(guī)模龐大的制氫能力和遍及全國(guó)各地的加油站，具備發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的先天優(yōu)勢(shì)。致力于打造“中國(guó)第一大氫能公司”的中石化宣布，“十四五”期間將加快發(fā)展以氫能為核心的新能源業(yè)務(wù)，擬規(guī)劃布局1000座加氫站或油氫合建站，讓“加氫”像“加油”一樣方便，推動(dòng)加油站逐步向“油氣氫電服”綜合加能站轉(zhuǎn)型。2021年2月，中石油合資建設(shè)的太子城服務(wù)區(qū)加氫站正式投入使用，成為中石油投運(yùn)首座加氫站，公司還規(guī)劃了未來在全國(guó)投運(yùn)50座加氫站的目標(biāo)。據(jù)勢(shì)銀（TrendBank）統(tǒng)計(jì)，中石化從2019年開始入局并投資建站，累計(jì)建成并運(yùn)營(yíng)加氫站數(shù)量達(dá)76座，除中石化外，其它油企在中國(guó)也累計(jì)投資建設(shè)了11座以上加氫站。
四、應(yīng)用——拓展交通用氫，推進(jìn)工業(yè)深度脫碳，助力新型電力系統(tǒng)
技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)能力提升、基礎(chǔ)設(shè)施瓶頸逐漸緩解，為氫能的多元應(yīng)用提供了條件。目前，我國(guó)正大力推進(jìn)氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，與電動(dòng)車形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，促進(jìn)交通領(lǐng)域減排降碳。工業(yè)領(lǐng)域是氫能應(yīng)用的主要領(lǐng)域，可推進(jìn)高耗能高碳工業(yè)深度脫碳，氫能在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用應(yīng)繼續(xù)提升并做好灰氫轉(zhuǎn)綠。氫能在儲(chǔ)能和發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用可支撐高比例可再生能源的大規(guī)模消納，助力新型電力系統(tǒng)建設(shè)。
（一）交通領(lǐng)域：未來氫能使用重點(diǎn)增量行業(yè)
政策對(duì)氫能在交通領(lǐng)域應(yīng)用支持力度較大。目前，從國(guó)家和各地的氫能鼓勵(lì)政策看，大部分支持聚焦在氫燃料電池在交通領(lǐng)域的應(yīng)用上。2021年，首批燃料電池汽車五大城市群名單全部公布，如今已進(jìn)入實(shí)施階段，在入選示范群后，各地方政府迅速出臺(tái)了相應(yīng)補(bǔ)貼和指引政策，目前五大城市群都已出臺(tái)了相應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃。在其他地區(qū)，包括江蘇、浙江、四川等在內(nèi)的超過16個(gè)省市也已經(jīng)出臺(tái)了具體配套政策，力爭(zhēng)氫能領(lǐng)域先發(fā)優(yōu)勢(shì)。中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2021年全國(guó)氫燃料電池汽車產(chǎn)銷數(shù)據(jù)分別為1777輛和1586輛，同比增加48.2%和34.7%。這也調(diào)動(dòng)了地方加快燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)布局發(fā)展的積極性。
（資料來源：中國(guó)氫能聯(lián)盟，山西金融發(fā)展研究院）
圖2 我國(guó)氫氣消費(fèi)需求預(yù)測(cè)
燃料電池車在重卡、物流車、客車等商用車領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。在“雙碳”背景下，未來燃料電池汽車和純電動(dòng)汽車可作為燃油車的良好替代，成為交通領(lǐng)域減排降碳的重要方向。與純電動(dòng)汽車相比，燃料電池汽車在低溫環(huán)境、全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境保護(hù)、續(xù)航里程及加注時(shí)間等方面表現(xiàn)較為突出。燃料電池汽車適用于中長(zhǎng)途、高載重、固定路線貨運(yùn)場(chǎng)景?！兑?guī)劃》中也特別提到，要重點(diǎn)推進(jìn)氫燃料電池中重型車輛應(yīng)用，有序拓展氫燃料電池等新能源客、貨汽車市場(chǎng)應(yīng)用空間。
（資料來源：中汽協(xié)，東吳證券研究所）
圖3 我國(guó)氫能源車產(chǎn)量銷量情況
（二）工業(yè)領(lǐng)域：應(yīng)用規(guī)模最大，可實(shí)現(xiàn)深度脫碳
工業(yè)領(lǐng)域是氫能應(yīng)用的最大領(lǐng)域。當(dāng)前，我國(guó)的氫氣基本全部應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，主要用于生產(chǎn)合成氨、甲醇、煉油等。氫氣在工業(yè)上主要是作為原料或還原劑來使用。包括合成氨和煉化在內(nèi)，化工細(xì)分行業(yè)的氫消耗量正在快速攀升。與此同時(shí)，我國(guó)冶金行業(yè)正在積極轉(zhuǎn)型，探索氫冶金。從制取方式看基本為灰氫，因此，要實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展，灰氫轉(zhuǎn)綠是大的發(fā)展趨勢(shì)。據(jù)車百智庫(kù)、百人會(huì)氫能中心預(yù)測(cè)，到2060年，工業(yè)領(lǐng)域用氫占比仍然最大，占總需求量的60%。
氫能將助高耗能工業(yè)深度脫碳。為應(yīng)對(duì)氣候變化，多個(gè)國(guó)家都在研究推出碳關(guān)稅，碳關(guān)稅帶來的成本增加將推動(dòng)高碳排放產(chǎn)品價(jià)格的普遍上漲。為避免綠色貿(mào)易戰(zhàn)對(duì)我國(guó)高耗能高碳工業(yè)帶來影響，工業(yè)領(lǐng)域降碳脫碳行動(dòng)提上日程。氫冶金是金屬冶金行業(yè)碳減排的重要途徑，目前的研發(fā)應(yīng)用主要集中在鋼鐵領(lǐng)域。氫冶金是鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的革命性技術(shù)，綠氫在鐵還原環(huán)節(jié)對(duì)煤、焦進(jìn)行規(guī)模化替代，可實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)深度脫碳。化工行業(yè)是我國(guó)六大高耗能行業(yè)之一，用綠氫代替灰氫和化石能源可大幅降低化工行業(yè)碳排放。在工業(yè)領(lǐng)域，氫能還能提供高位熱能，可作為替代化石能源的燃料，應(yīng)用于水泥、陶瓷、玻璃制造等工業(yè)中，達(dá)到減碳效果。
（三）儲(chǔ)能領(lǐng)域：具有調(diào)節(jié)周期長(zhǎng)、儲(chǔ)能容量大優(yōu)勢(shì)，可多元利用
具有調(diào)節(jié)周期長(zhǎng)、儲(chǔ)能容量大優(yōu)勢(shì)。氫儲(chǔ)能具有調(diào)節(jié)周期長(zhǎng)、儲(chǔ)能容量大的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)電能的跨季節(jié)、大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存，被納入“新型儲(chǔ)能”范疇，成為“可再生能源+儲(chǔ)能”的重要發(fā)展方向。電化學(xué)儲(chǔ)能持續(xù)放電時(shí)間為分鐘至小時(shí)級(jí)，主要解決電力系統(tǒng)中短期尺度的削峰填谷。抽水蓄能具有大規(guī)模吞吐能力，但其開發(fā)建設(shè)條件非常嚴(yán)苛且對(duì)生態(tài)影響較大。因此氫儲(chǔ)能在大容量長(zhǎng)周期調(diào)節(jié)場(chǎng)景中優(yōu)勢(shì)明顯。
儲(chǔ)存的氫能可多元利用。相比其他儲(chǔ)能方式，氫能有更多的利用方式。氫儲(chǔ)能可以利用電解水制氫，將間歇波動(dòng)的富余電能轉(zhuǎn)化為氫能存儲(chǔ)起來。在電力輸出不足時(shí)，通過燃料電池或其他發(fā)電裝置發(fā)電回饋至電網(wǎng)系統(tǒng)。此外，存儲(chǔ)起來的氫能也可作為能源用于交通領(lǐng)域，還可作為化工原料或者替代化石能源用于工業(yè)領(lǐng)域。不過目前氫儲(chǔ)能成本較高，還要加大關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備研發(fā)力度和擴(kuò)大應(yīng)用示范規(guī)模。
（四）發(fā)電領(lǐng)域：備用、分布式、電網(wǎng)調(diào)峰、氫能綜合利用多元應(yīng)用
氫能發(fā)電可多元應(yīng)用。可依托通信基站、數(shù)據(jù)中心、鐵路通信站點(diǎn)、電網(wǎng)變電站等基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)，推動(dòng)氫燃料電池在備用電源領(lǐng)域的市場(chǎng)應(yīng)用?？山Y(jié)合偏遠(yuǎn)地區(qū)、海島等用電需求，開展燃料電池分布式發(fā)電示范應(yīng)用?？稍诳稍偕茉椿靥剿饕匀剂想姵貫榛A(chǔ)的發(fā)電調(diào)峰技術(shù)研發(fā)與示范?？稍谏鐓^(qū)、園區(qū)、礦區(qū)、港口等區(qū)域內(nèi)開展氫能源綜合利用示范。
相關(guān)示范項(xiàng)目已開始落地實(shí)施。去年底，安徽六安兆瓦級(jí)氫能綜合利用示范站首臺(tái)氫燃料電池發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，是國(guó)內(nèi)首座兆瓦級(jí)電解純水制氫、儲(chǔ)氫及氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。今年3月，廣東茫洲島5G智慧氫能海島建設(shè)項(xiàng)目已搭建示范站，為茫洲島村委及通信基站提供24小時(shí)穩(wěn)定、高效的電力供給。項(xiàng)目擬采用氫光互補(bǔ)發(fā)電，將為氫能分布式能源領(lǐng)域應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！皻溥M(jìn)萬(wàn)家”示范工程是國(guó)家科技部“氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)中明確實(shí)施的科技示范工程，去年在山東和佛山已開始實(shí)施，開展氫燃料電池分布式熱電聯(lián)產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)氫能多元應(yīng)用，力圖打造“氫能社會(huì)”。
五、結(jié)語(yǔ)
氫能的發(fā)展不僅需要產(chǎn)業(yè)鏈每個(gè)環(huán)節(jié)各個(gè)擊破，更需要全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)推進(jìn)，制、儲(chǔ)、輸、加、用要形成閉環(huán)，滾動(dòng)向前。當(dāng)前，我國(guó)一些地區(qū)出現(xiàn)了加氫站無氫可加或加氫車輛冷冷清清等現(xiàn)象，都是產(chǎn)業(yè)鏈沒有規(guī)劃協(xié)調(diào)好所致。此外，在氫能全產(chǎn)業(yè)鏈中，都要把安全放在首位，畢竟，氫氣無色無味、重度低、熱值高、易揮發(fā)，其爆炸極限很寬，為4%～75.6%（體積濃度），比石油天然氣更容易燃燒和爆炸。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，政策的規(guī)范引導(dǎo)對(duì)于行業(yè)的發(fā)展壯大至關(guān)重要。目前氫能發(fā)展的中長(zhǎng)期規(guī)劃已經(jīng)公布，但地方政府的專項(xiàng)規(guī)劃、氫能規(guī)范管理、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運(yùn)營(yíng)管理、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系等規(guī)范制度標(biāo)準(zhǔn)還沒有細(xì)化出臺(tái)，困擾著行業(yè)的發(fā)展，亟待完善。相信，在政府、資本、企業(yè)的共同推動(dòng)下，我國(guó)的氫能產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入加速發(fā)展的通道。在實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的路上，氫能將發(fā)揮重要作用。
