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我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)及政策建議
邱麗靜（中能傳媒能源安全新戰(zhàn)略研究院）
氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，對減少二氧化碳等溫室氣體排放、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有重要意義。目前，我國已初步掌握了氫能制備、儲運(yùn)、加氫、燃料電池和系統(tǒng)集成等主要技術(shù)和生產(chǎn)工藝，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。然而，也應(yīng)看到，我國氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期，與國際領(lǐng)先水平相比，在一些領(lǐng)域仍存在產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力不強(qiáng)、技術(shù)裝備水平不高等問題，產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑尚需進(jìn)一步探索。在全球氫能產(chǎn)業(yè)競爭中，我們要抓住機(jī)遇，搶占國際前沿陣地，推進(jìn)氫能與燃料電池技術(shù)全面成熟，促進(jìn)氫能在交通、工業(yè)等重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域大規(guī)模市場滲透。
一、我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
（一）我國已基本構(gòu)建較為完善的氫能產(chǎn)業(yè)鏈
目前我國已基本構(gòu)建了較為完善的制氫、儲運(yùn)、加注和應(yīng)用的氫能產(chǎn)業(yè)鏈。在制氫環(huán)節(jié)，目前我國已成為世界上最大的制氫國。2022年，氫氣年產(chǎn)量超3500萬噸，已規(guī)劃建設(shè)超300個可再生能源制氫項(xiàng)目，72個在建、建成的項(xiàng)目總產(chǎn)能超20萬噸/年，在氫能供給上具有巨大潛力。此外，電解水制氫成本穩(wěn)中有降，在內(nèi)蒙古鄂爾多斯等地，隨著光伏、風(fēng)電度電成本的下降，電解水制氫的經(jīng)濟(jì)性大幅提升。在儲運(yùn)環(huán)節(jié)，目前我國氫氣的儲運(yùn)主要以20兆帕高壓長管拖車高壓氣態(tài)運(yùn)輸方式為主，同時開展純氫管道輸氫和天然氣管道摻氫的運(yùn)輸方式。在加注環(huán)節(jié)，全國已建成加氫站數(shù)量超過350座，約占全球總數(shù)的40%，位居世界第一，35兆帕智能快速加氫機(jī)和70兆帕一體式移動加氫站技術(shù)獲得突破。在應(yīng)用領(lǐng)域，我國氫能以交通領(lǐng)域?yàn)橥黄瓶诳焖侔l(fā)展，其他領(lǐng)域不斷取得突破，部分國產(chǎn)化裝備競爭力提升明顯。交通方面，氫燃料電池汽車保有量超萬輛，已成為全球最大的氫燃料電池商用車生產(chǎn)和應(yīng)用市場。工業(yè)方面，氫基化工規(guī)?；圏c(diǎn)落地，氫冶金技術(shù)示范項(xiàng)目開啟。能源方面，發(fā)電與熱電聯(lián)產(chǎn)完成重點(diǎn)技術(shù)試點(diǎn)示范。建筑方面，全國首個氫能進(jìn)萬家智慧能源示范社區(qū)項(xiàng)目在佛山落地，后期將試點(diǎn)光伏發(fā)電耦合電解水制氫裝備，并接入局域氫氣管網(wǎng)。
（二）三大氫能區(qū)域規(guī)?；a(chǎn)業(yè)集群逐步形成
氫能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)集群化發(fā)展態(tài)勢，京津冀、長三角和粵港澳大灣區(qū)匯集全產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)超過300家，蘇州、佛山、武漢、成都等地匯集多家氫能企業(yè)及研發(fā)機(jī)構(gòu)，形成了領(lǐng)先的氫能產(chǎn)業(yè)集群。一是依托區(qū)域產(chǎn)業(yè)特色優(yōu)勢，聚焦制氫、儲運(yùn)、加氫、氫燃料電池及配件、終端應(yīng)用等諸多環(huán)節(jié)，形成了覆蓋技術(shù)研發(fā)、裝備制造等全產(chǎn)業(yè)鏈體系。二是推動氫燃料電池汽車示范應(yīng)用，逐漸從以燃料電池為主的交通領(lǐng)域向能源、工業(yè)、建筑等多領(lǐng)域拓展。三是依托氫進(jìn)萬家”和“冬奧會”等重大工程項(xiàng)目，推動了氫能多場景應(yīng)用和推廣。
（三）多主體協(xié)同創(chuàng)新
我國已逐漸形成多主體、集成創(chuàng)新發(fā)展的氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)。一是氫能市場投融資熱度不斷提高，氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)注冊的數(shù)量創(chuàng)近十年的新高。據(jù)統(tǒng)計，截至去年底，我國已經(jīng)有氫能相關(guān)企業(yè)超過2000家，涉氫上市公司150多家。二是產(chǎn)業(yè)布局全面覆蓋氫能關(guān)鍵技術(shù)、核心部件、先進(jìn)工藝、基礎(chǔ)材料，推動氫能市場化規(guī)?；l(fā)展。三是各地紛紛出臺文件，加快培育一批擁有氫能源產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)、核心裝備和創(chuàng)新能力的企業(yè)，并且開始布局關(guān)鍵材料和核心部件以及制氫、儲運(yùn)、加氫站、燃料電池汽車、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)等重點(diǎn)項(xiàng)目。
（四）關(guān)鍵領(lǐng)域核心技術(shù)取得突破
電解水制氫和氫燃料電池兩大關(guān)鍵技術(shù)取得重要突破，部分性能參數(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，成本大幅降低，成功打破了國外企業(yè)壟斷格局。一方面，我國電解水制氫技術(shù)路線已經(jīng)逐步成熟，其中，堿性電解水技術(shù)設(shè)備基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，已能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模制氫應(yīng)用，國內(nèi)已實(shí)現(xiàn)兆瓦級制氫應(yīng)用。質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)取得快速突破，催化劑和膜電極成本顯著降低。另一方面，目前我國已初步掌握催化劑、質(zhì)子交換膜、碳紙、膜電極組件、雙極板等關(guān)鍵材料的制備技術(shù)和工藝，全面掌握氫燃料電池電堆設(shè)計與制造技術(shù)，基本建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的燃料電池汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺。
二、面臨的挑戰(zhàn)
（一）氫能產(chǎn)業(yè)鏈整體成本偏高，尚未突破規(guī)模化降本難點(diǎn)
首先，我國可再生能源制氫和大規(guī)模儲運(yùn)技術(shù)還處于起步階段，氫氣主要以長管拖車等公路運(yùn)輸方式為主，運(yùn)輸成本高且效率低，多種零部件和材料尚未實(shí)現(xiàn)完全自主可控，致使氫氣制備和儲運(yùn)成本較高。其次，氫氣產(chǎn)、用空間分布不匹配，我國光伏、光熱、風(fēng)電等可再生能源集中在西北、東北等地區(qū)，而高耗能、高碳排放且難以脫碳的鋼鐵、煤化工、水泥等工業(yè)以及氫燃料電池汽車等交通工具，大多集中在東中部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，與可再生能源制氫空間分布上存在不均衡。長距離輸送能源效率低、能耗損失大，在清潔能源逐漸占主導(dǎo)地位的情況下，靠特高壓和輸氣管道來輸電輸氣，工程浩大，且時間緊張，容量不夠。第三，加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施配套不足，建設(shè)資金投入大，建設(shè)成本偏高。
（二）綠氫大規(guī)模制備技術(shù)有待進(jìn)一步突破
綠氫作為最理想能源，是未來氫能發(fā)展的主要方向。一直以來，技術(shù)和成本制約著我國氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，目前綠氫仍面臨生產(chǎn)成本高、缺少專用基礎(chǔ)設(shè)施、制取過程中能量損失嚴(yán)重等難題，尤其是未來大規(guī)模的氫氣用量使其對氫能價格更為敏感。目前，綠氫制備主要依靠堿性電解水和質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)，其中質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)因其具有更廣泛的負(fù)載范圍和更短的響應(yīng)啟動時間，具有環(huán)境友好性且運(yùn)維簡單，更有利于與風(fēng)電、光伏等波動性間歇性發(fā)電相耦合，國外發(fā)展較為成熟，已開始商業(yè)應(yīng)用，但我國尚處于研發(fā)走向工業(yè)化的前期階段。
（三）高壓氫氣儲運(yùn)技術(shù)與國外存在較大差距
目前我國氫能儲運(yùn)長管拖車仍以20兆帕的Ⅰ、Ⅱ型瓶為主，單車運(yùn)輸氫氣量260～460千克，儲運(yùn)成本高、效率較低。國外則采用45兆帕纖維全纏繞高壓氫瓶長管拖車運(yùn)氫，單車運(yùn)氫可提至700千克。從儲氫密度、輕量化等角度出發(fā)，輕質(zhì)Ⅲ/Ⅳ型瓶高壓儲運(yùn)的優(yōu)勢更為明顯，我國這一技術(shù)與國外相比，存在較大差距。日本、韓國、法國與挪威等國的Ⅳ型儲氫瓶均已量產(chǎn)。Ⅳ型瓶中碳纖維復(fù)合材料成本占比較高，當(dāng)前罐體材料已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，但高性能碳纖維材料、碳纖維纏繞工藝設(shè)備和高壓瓶口閥仍依賴進(jìn)口。國際上已經(jīng)推出50兆帕的氫氣長管拖車，每次可運(yùn)氫氣1000～1500千克。
（四）地方層面存在產(chǎn)業(yè)同質(zhì)化苗頭
各地培育氫能產(chǎn)業(yè)鏈的積極性愈發(fā)高漲，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展同質(zhì)化苗頭有所顯現(xiàn)。燃料電池汽車示范應(yīng)用政策發(fā)布以來，部分地方為搶占先機(jī)，紛紛啟動氫能規(guī)劃，設(shè)立氫能園區(qū)，各企業(yè)也在尋求項(xiàng)目落地。據(jù)統(tǒng)計，目前全國氫能產(chǎn)業(yè)投資超過千億元，各地已落地氫能產(chǎn)業(yè)園超過70個，短時間內(nèi)面臨產(chǎn)能過剩風(fēng)險。同時，各地氫能產(chǎn)業(yè)普遍存在重應(yīng)用、輕研發(fā)，重短期效果、輕長期投入，急于求成等問題。加之對攻克關(guān)鍵材料和核心技術(shù)缺乏協(xié)同，國企民企未形成統(tǒng)一合力，一定程度上出現(xiàn)了“重復(fù)造輪子”，僅關(guān)注氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，未有效發(fā)掘氫能清潔低碳屬性和多元應(yīng)用的潛力。
三、政策建議
（一）加大關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，助力氫能產(chǎn)業(yè)補(bǔ)鏈強(qiáng)鏈
持續(xù)推進(jìn)綠色低碳?xì)淠苤迫 Υ?、運(yùn)輸和應(yīng)用等各環(huán)節(jié)關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)。在氫能制取環(huán)節(jié)，重點(diǎn)突破質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)。在氫能儲運(yùn)環(huán)節(jié)，加快高壓氣態(tài)、低溫液態(tài)核心技術(shù)攻關(guān)，推動純氫管道和天然氣管道摻氫輸送技術(shù)攻關(guān)和示范，將氫氣由中西部風(fēng)光可再生資源豐富地區(qū)低成本輸送至東部發(fā)達(dá)地區(qū)，提高氫能供應(yīng)能力，降低用氫成本。加快推進(jìn)質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)關(guān)鍵材料，推進(jìn)核心零部件以及關(guān)鍵裝備研發(fā)制造，加快國產(chǎn)自主化裝備推廣應(yīng)用。
（二）優(yōu)化氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間布局，鼓勵各地開展試點(diǎn)示范
在供應(yīng)潛力大、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)、市場空間足、商業(yè)化實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)多的地區(qū)穩(wěn)步開展試點(diǎn)示范。支持試點(diǎn)示范地區(qū)發(fā)揮自身優(yōu)勢，改革創(chuàng)新，探索氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的多種路徑，在完善氫能政策體系、提升關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新能力等方面先行先試，形成可復(fù)制可推廣的經(jīng)驗(yàn)。依托長三角、粵港澳大灣區(qū)、京津冀集群化優(yōu)勢，通過“點(diǎn)線面”結(jié)合方式，建立全產(chǎn)業(yè)鏈多主體發(fā)展模式。
（三）以市場應(yīng)用為牽引，推動氫能多元化發(fā)展
堅(jiān)持以市場應(yīng)用為牽引，通過強(qiáng)化財政金融支持、推動各地創(chuàng)新發(fā)展模式，積極推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。點(diǎn)線結(jié)合、以點(diǎn)帶面，引導(dǎo)各地有序推進(jìn)氫能在交通領(lǐng)域的示范應(yīng)用，因地制宜拓展氫能在儲能、分布式發(fā)電、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用場景，推動規(guī)?；l(fā)展，加快探索形成有效的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的商業(yè)化路徑。
