中國儲能網(wǎng)訊：氫能作為重要的二次能源，來源豐富、形式多樣，制備與應用均滿足低碳要求，被稱為“21世紀終極能源”。目前，氫能已成為全球能源行業(yè)公認的“明日之星”， 將在未來智慧能源體系中扮演連接可再生能源和傳統(tǒng)能源紐帶的關鍵角色，發(fā)展?jié)摿薮蟆?022年3月，國家發(fā)改委出臺《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》，首次將氫能定位為未來國家能源體系的重要組成部分，用能終端實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的重要載體。
據(jù)國際氫能理事會預測，在碳中和情景下，2050 年氫能將滿足全球 18%的終端能源需求，同時可減少60 億噸二氧化碳排放。作為能源轉型中備受矚目的一環(huán)，氫能行業(yè)是一片具備萬億量級市場潛力的藍海，各種氫能新技術的突破將為全球各國帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，成為全球能源行業(yè)低碳轉型的重要途徑。
政策支持使氫能產(chǎn)業(yè)進入高速發(fā)展期
從政府層面來看，目前全球各主要經(jīng)濟體均在積極采取措施推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
歐美日韓等20多個主要經(jīng)濟體已將發(fā)展氫能提升到國家戰(zhàn)略層面，相繼制定發(fā)展規(guī)劃、路線圖以及相關扶持政策，加速產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進程，全球氫能產(chǎn)業(yè)已邁入發(fā)展“快車道”。其中，美國主要關注氫能產(chǎn)業(yè)推廣，對燃料電池汽車、加氫站數(shù)量有明確規(guī)劃，制定系列財稅補貼政策支持裝備制造、綠氫生產(chǎn)，注重液氫相關設備和產(chǎn)品的輸出；歐盟更關注氫能發(fā)展在碳減排等方面的效用，注重標準和技術體系制定，發(fā)布了包含氫能的綜合戰(zhàn)略，目標是推動氫能作為供應可再生能源不穩(wěn)定時的補充，并致力于產(chǎn)業(yè)鏈的全面發(fā)展。日本、韓國則主要關注技術開發(fā)、基礎設施建設，重點支持加氫站、氫燃料電池汽車的發(fā)展，敦促用氫能取代傳統(tǒng)能源，重點扶持燃料電池汽車銷售，注重產(chǎn)業(yè)技術輸出和氫能貿易。加拿大和澳大利亞等國則努力導入相關技術和促進氫氣出口，通過政策、投資和合作來加速氫能商業(yè)化。我國目前則集中進行全產(chǎn)業(yè)鏈技術突破及產(chǎn)業(yè)示范，已成為全球最大最具潛力的市場。
目前，氫能產(chǎn)業(yè)鏈的跨區(qū)域合作和國際貿易也逐步成為全球化新的亮點。歐盟正在積極探索與非洲合作發(fā)展可再生能源制氫的可能性，推動歐盟東部和南部周邊鄰國發(fā)展綠氫產(chǎn)業(yè)貿易，并通過其主導的多邊投資機構或開發(fā)銀行，支持周邊國家綠氫項目建設。中東、北非以及澳大利亞等可再生能源資源豐富的地區(qū)正在積極布局可再生能源制氫產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展綠氫貿易，向歐洲和日本等地出口。
氫能產(chǎn)業(yè)已成為全球各大企業(yè)投資熱點
從企業(yè)層面來看，目前全球各大石油公司均高度重視氫能行業(yè)發(fā)展。
放眼全球，bp在2020年出臺的十年發(fā)展戰(zhàn)略中強調，計劃將自身氫能業(yè)務增長到擁有核心市場10%的份額。殼牌每年向清潔能源領域投資10億~20億美元用于發(fā)展可再生能源和低碳能源業(yè)務，項目包括加氫站，光伏發(fā)電、風電及制氫等。挪威國家石油公司（Equinor）致力于將氫作為海洋交通運輸?shù)娜剂咸娲?，與法國液空、林德、巴拉德、康明斯等26家公司組成聯(lián)盟加速推進。?？松梨诮陙矶啻伪硎疽哟髿淠芗夹g、碳捕獲與封存（CCUS）技術的應用。沙特阿美表示計劃建造世界最大的采用光伏電和風電聯(lián)合電解水制氫的工廠。雖然這些公司在氫能領域仍處于初步階段，且投資規(guī)模與其傳統(tǒng)石油和天然氣業(yè)務相比較小，但勢頭不容忽視，預示著氫能將成為國際石油公司能源供應業(yè)務不可或缺的一部分。
聚焦國內，中國石化近年來錨定打造中國第一氫能公司目標，遵循“加氫引領、綠氫示范、雙輪驅動、助力減碳”思路，聚焦氫能交通和綠氫煉化兩大領域，大力發(fā)展氫能一體化業(yè)務，持續(xù)完善產(chǎn)業(yè)鏈建設基礎配套工作，積極構建氫能應用新場景，今年以來已在氫能產(chǎn)業(yè)各領域創(chuàng)下多項“全國首例”：建成投用我國首個甲醇制氫加氫一體站、全面建成投產(chǎn)我國首個萬噸級光伏綠氫示范項目新疆庫車綠氫示范項目、啟動我國首個純氫長輸管道項目前期工作、啟動建設我國首個國家能源綠氫煉化研發(fā)中心等，為我國氫能發(fā)展起到了示范引領作用。
氫能技術正在全球范圍內蓬勃發(fā)展
目前，氫能相關產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游制氫，中游氫儲運、加氫站以及下游多元化等應用場景。
在氫氣制取環(huán)節(jié)，化石燃料制氫憑借成熟技術及成本優(yōu)勢仍舊是全球制取氫氣的主要方法，可滿足工業(yè)用氫需求。而電解水制氫、副產(chǎn)氫提純、分布式制氫等滿足交通用氫和可再生能源制氫技術正在示范發(fā)展。其中，作為支撐綠氫應用的電解水制氫技術是最大熱點。目前，電解水制氫主要有3種技術路線：堿性電解水制氫（AWE）技術、質子交換膜電解水制氫（PEM）技術和固體氧化物電解水制氫（SOEC）技術。其中，AWE電解水制氫技術相對成熟、電解槽制造成本較低，更具經(jīng)濟性，已實現(xiàn)大規(guī)模應用。PEM電解水制氫技術則因生產(chǎn)效率高、氫氣后精制簡單、可適應光伏風電波動性的特點受到行業(yè)的高度重視，在歐洲得到較為廣泛的推廣應用。SOEC電解水制氫技術屬于新興制氫技術路線，尚處于研發(fā)驗證階段。未來利用可再生電力的電解水制氫技術仍需要通過產(chǎn)研結合來進一步降低其投資成本。
在氫氣輸運環(huán)節(jié)，典型技術包括高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫、固態(tài)金屬儲氫、載體化合物儲氫等。其中，高壓氣態(tài)儲氫使用便捷，已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化運營，但儲氫密度較低。低溫液態(tài)儲氫能明顯提高儲存效率，相應技術已在歐美和日本實現(xiàn)商業(yè)化。固態(tài)金屬儲氫安全性高，能保持氫氣高純度，但吸放氫性能和循環(huán)使用性能有待改善。近年來，無機和有機氫載體因具有儲氫密度高、運輸便捷等優(yōu)勢被視為頗具前景的儲運技術，成為重點研發(fā)領域，正在開展示范應用。
天然氣制氫是當前獲取氫氣的主要途徑
根據(jù)國際能源署（IEA）發(fā)布的《全球氫能回顧（2022）》報告顯示， 2021年全球氫氣總產(chǎn)量為9423萬噸，從制取途徑上看，天然氣制氫占62%、煤制氫占19%、副產(chǎn)氫占18%，電解水制氫約4萬噸，形成的碳排放約10億噸/年。氫氣作為石油煉制、合成氨、甲醇等化學品的必要生產(chǎn)原料，其化學品屬性突出。從消費途徑上看，石油加工、合成氨和合成甲醇也是當前氫氣的主要消費途徑，占比分別為36.4%、36.08%和17.3%，還有約8.7%的氫氣用于冶金和浮法玻璃生產(chǎn)。而用于火箭燃料、燃料電池車用、光伏晶硅還原等能源需求的氫氣消費量極低，占比甚至不足1%。
據(jù)麥肯錫2022年發(fā)布的《全球能源展望報告》預測，到2035年，全球氫能需求將進一步增長至1.77億噸，其中化工占42%、煉油占15%、公路運輸占15%、煉鋼煉鐵等新興產(chǎn)業(yè)占16%，空運和海運以及其他板塊共占12%；到2050年，全球氫能需求將達到5.36億噸，主要應用在化工、煉油、交通、冶金、建筑和儲能。其中增長最多的領域是交通、冶金、建筑和儲能。預計到2050年，供應氫氣中90%以上將由可再生能源制備，低成本的綠氫生產(chǎn)線及配套的可再生能源供應、電解槽、CCUS等領域技術將成為突破口。
發(fā)揮能源屬性將成為氫能發(fā)展的關鍵
發(fā)揮氫氣的能源屬性是氫能產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的關鍵，如在使用環(huán)節(jié)中應用于交通、建筑、儲能等領域。質子交換膜燃料電池技術是氫能交通和氫儲能的技術基礎，目前發(fā)展已相對成熟，國外處于商業(yè)化示范應用階段，國內在公交、輕卡冷鏈運輸和重卡短駁等方面正在營造場景和開展示范應用，同時在移動式電源等領域進行拓展，還處在商業(yè)化導入階段。
展望未來，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢還包括：在制氫方面，通過電力成本與設備成本的協(xié)同降低，逐步凸顯綠氫的經(jīng)濟優(yōu)勢；在儲氫方面，氫的長距離運輸將以天然氣管道摻雜或新建純氫管道輸氫為主，中短距離以多種儲運技術結合，因地制宜發(fā)展；在應用氫方面，氫能將廣泛應用在交通、工業(yè)、發(fā)電、建筑和儲能等領域，隨著氫能技術的不斷成熟和制氫成本的不斷下降，氫能的應用場景將更為多元化。在政策支持、資本青睞等多重有利因素的影響下，預計氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將呈現(xiàn)出星火燎原之勢。
（作者為中國石化石油化工科學研究院副院長）
