中國儲能網訊：□中國石化經濟技術研究院 胡明禹
目前，全球氫能產業(yè)總體處于發(fā)展初期，在終端能源消費量中占比仍然很低。近期國外加氫站連續(xù)出現(xiàn)“關停潮”，給氫能產業(yè)發(fā)展增添些許變數。
“關停潮”總體情況和原因分析
2022年5月，Motive Fuels（英國電解槽制造商ITM Power和能源大宗商品公司Vitol的合資企業(yè)）關閉其位于倫敦的兩座加氫站，并表示將把核心業(yè)務重新聚焦于商用車加油。
2022年10月，殼牌關停其在英國的3座輕型汽車加氫站。
2023年9月，丹麥Everfuel關閉丹麥所有的3座加氫站，殼牌取消在美國加州建設48座輕型汽車加氫站的計劃。
2023年10月，加州最大的氫氣燃料零售商TrueZero關閉10座加氫站，并將終端銷售氫氣價格上調約20%。加州是美國主要氫能汽車市場，目前多數加氫站顯示已離線或縮短營運時間。
2023年11月，韓國3/4的加氫站因現(xiàn)代制鐵氫氣供應崩潰而關閉，在少數仍然開放的站點需等待數小時且限量供應。
2024年2月，殼牌宣布永久關停在美國加州的7座輕型汽車加氫站，僅保留3座為重型氫能車服務的加氫站。
探究其根源，這些企業(yè)決定關閉加氫站主要是受到以下多重因素的共同影響。
一是氫燃料電池汽車競爭優(yōu)勢小，導致加氫市場需求不足。據全球知名技術和市場研究公司IDTechEx對2023年美國加州柴油、電力和氫氣大致成本的估計，特斯拉Model3、汽油車、氫燃料電池汽車豐田Mirai的每英里運行成本分別為0.04美元、0.15美元、0.21美元，氫燃料電池汽車的運行成本遠高于電車和油車。盡管歐美發(fā)達國家建成了較發(fā)達的氫能網絡，加氫基礎設施相對完善且加氫較便利，但氫燃料電池汽車高昂的購買價格、運行成本，以及較少的選擇性，導致民眾消費熱情不高。據瑞士咨詢公司（EV-volumes）發(fā)布的數據，2023年全球電池電動汽車銷量為1420萬輛，其中氫燃料電池汽車銷量為14642輛，比2022年下降30.2%，僅占全球新能源汽車銷量的0.1%。
二是產業(yè)鏈存在瓶頸，加氫站面臨多重難題。氫能產業(yè)整體處于起步期，產運儲用各環(huán)節(jié)尚存在瓶頸。在氫氣制備方面，灰氫成本最低，但高能耗、高排放，并非最終解決方案；藍氫、綠氫成本高，制氫成本約占全鏈條成本的五成，受副產品價格和電價等因素影響，尚處于降本探索期。在氫氣儲存和運輸方面，目前有氣態(tài)和液態(tài)兩種能夠實現(xiàn)產業(yè)化的儲運方式，其中氣態(tài)儲氫投資成本低、能耗低，但規(guī)模有限，適用于短距離或少量運輸；液態(tài)儲氫雖然能實現(xiàn)更大規(guī)模、更遠距離的運輸，但前期投資成本高，目前主要應用于航空領域；可兼顧遠距離、大規(guī)模、低成本的管道運氫還處在前期建設和安全測試階段，形成網絡尚需時日。在加氫環(huán)節(jié)，目前面臨高建設成本和低負荷率的困難。加氫站建設和運營成本過高是全球氫能汽車產業(yè)鏈面臨的相同困境。若不含土地費用，加氫站建設成本通常為1500萬～2000萬元，其中設備成本約占80%。在運營環(huán)節(jié)，氫氣前端成本高導致到站價格也高，氫燃料電池汽車數量少導致加氫站普遍負荷率低，進一步增加了加氫站成本回收的難度。
三是技術迭代緩慢，加氫難與充電抗衡。由于長期虧損、運行負荷過低，相關企業(yè)在加氫站建成后的持續(xù)投入逐漸減少，更新設備和技術的意愿不斷降低，部分企業(yè)甚至把加氫站設備開發(fā)業(yè)務外包，導致加氫站技術迭代緩慢。此外，雖然汽車補氫只需幾分鐘即可完成，但設備在完成一次加氫后需要約30分鐘的壓力恢復時間，實際補氫需要面臨提前預約排隊的問題。相比之下，電動汽車已經進入技術迭代的“快車道”。馬斯克曾公開表示，當前生產1公斤氫氣需要50千瓦時電，可以讓電動汽車行駛約400公里，但1公斤氫氣卻只能讓氫燃料電池汽車行駛約80公里，電制氫的效率較低。此外，隨著高壓充電技術的發(fā)展，電動汽車完成一次滿充的時間已經縮短為40分鐘左右，與加氫相差無幾。日益加大的技術與購車、用車成本差距使得消費者更傾向選擇電動汽車，進一步制約了輕型氫燃料電池汽車及加氫站的發(fā)展。
對我國氫能產業(yè)的啟示
一是發(fā)展氫能產業(yè)必須把握大勢保持定力。在新能源快速發(fā)展的背景下，能源系統(tǒng)面臨革命性重塑，不僅帶來了機遇，而且伴隨著風險，極易引發(fā)新能源供給不穩(wěn)且化石能源過快退出帶來的能源安全問題，能源系統(tǒng)柔性、韌性亟待增強。氫能依托源頭減碳和終端替代，可為交通和工業(yè)等難脫碳領域碳中和行動提供解決方案。長遠看，氫能將成為僅次于綠色電力的零碳二次能源，二者共同構建起綠色高效的低碳氫能產業(yè)體系。盡管當前氫能產業(yè)發(fā)展過程中存在諸多困難，但是氫能產業(yè)是保障國家能源安全和有序推進能源低碳轉型的重要手段和重要載體，應堅定推動氫能產業(yè)發(fā)展的方向不動搖。
二是發(fā)展氫能產業(yè)必須加強系統(tǒng)謀劃統(tǒng)籌布局。加氫站作為氫能產業(yè)鏈承上啟下的重要一環(huán)，其建設和運營狀況直接關系氫能產業(yè)在交通運輸領域的發(fā)展前景和市場需求。發(fā)展氫能產業(yè)必須加強頂層設計，探索更加優(yōu)化合理、符合氫能產業(yè)發(fā)展規(guī)律的現(xiàn)實路徑。結合我國國情和氫能產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，合理制定氫能產業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃，明確氫能產業(yè)發(fā)展目標、重點領域和保障措施。要在乘用和商用兩個領域同時發(fā)展，重點發(fā)展偏向中遠途、中重型交通及北方冬季寒冷地區(qū)等難電動化的應用場景，以推動氫能產業(yè)在交通運輸領域的長期穩(wěn)定發(fā)展。在不同區(qū)域氫能產業(yè)發(fā)展的先后順序、系統(tǒng)布局、設施配套建設等方面需因地制宜，優(yōu)先發(fā)展交通運輸需求旺盛的東部沿海省份和“三北”等氫能制取成本低的地區(qū)。根據各地的資源稟賦和產業(yè)基礎，優(yōu)化氫能產業(yè)的區(qū)域布局，形成各有側重、優(yōu)勢互補的發(fā)展格局，推動各地區(qū)之間氫能產業(yè)協(xié)同發(fā)展。例如統(tǒng)籌規(guī)劃電解槽生產能力。據預測，到2024年底，我國將擁有超過40吉瓦/年電解槽生產能力，這一數字遠遠超過了2025年約10吉瓦的可預見全球需求，兩年內產能將從“供應不足”轉向“嚴重過?！?。我國氫能產業(yè)要在全球競爭中占據有利位置，氫產業(yè)鏈上的每個環(huán)節(jié)都需適當提前布局，但也要避免項目盲目扎堆、一哄而上，更要防止投資“撒胡椒面”、重點失焦，造成資源投入浪費，折損產業(yè)發(fā)展信心。
三是發(fā)展氫能產業(yè)必須加強政策創(chuàng)新供給。氫能產業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產業(yè)，發(fā)展初期面臨投資大、成本高、市場規(guī)模小、接受度低等問題，政府需要加強階段性指導，通過政策支持和補貼不斷推動產業(yè)發(fā)展。我國當前對氫能產業(yè)的支持政策雖然取得了一定成效，但整體政策體系還不夠完善，缺乏系統(tǒng)性和連貫性。當前，我國尚未制定全國統(tǒng)一的綠氫生產、儲運、加用補貼方案，在制氫、儲氫環(huán)節(jié)的優(yōu)惠政策主要是將相關領域列入鼓勵類產業(yè)；在工業(yè)、建筑等應用端，出臺了部分鼓勵政策，但缺乏可落地執(zhí)行的細則，國家“3+2”燃料電池城市示范群亦對氫全產業(yè)鏈貫通力度有限。盡管政府為氫能產業(yè)提供了一定的財政和稅收支持，但相對于氫能產業(yè)的投入力度仍然有限。在快節(jié)奏的市場變化中，相關企業(yè)對政策引領的需求更加多元、對政策精準協(xié)同的期望不斷提升，需要針對企業(yè)的“急難愁盼”，統(tǒng)籌優(yōu)化政策供給。
四是發(fā)展氫能產業(yè)必須降低供給成本和擴大需求場景。當前，我國可再生能源制氫和大規(guī)模儲運技術還處于起步階段，氫氣產、用空間分布不匹配。一方面，我國可再生能源集中在西北、東北等地區(qū)，工業(yè)和交通用氫場景大多集中在東部經濟發(fā)達地區(qū)，氫氣運輸主要以長管拖車等公路運輸方式為主，運輸成本高且效率低，多種零部件和材料尚未實現(xiàn)完全自主可控，致使氫氣運輸成本較高。另一方面，氫氣消費集中在傳統(tǒng)工業(yè)部門，新興領域應用較少，氫能交通工具使用成本高致使應用場景難以大范圍推廣。當下，應堅持以市場應用為牽引，推動各地創(chuàng)新發(fā)展模式，積極推進氫能產業(yè)發(fā)展。點線結合、以點帶面，引導各地有序推進氫能在制備和應用領域的示范應用，因地制宜發(fā)展氫能制備，拓展氫能在儲能、交通運輸、分布式發(fā)電、工業(yè)、建筑等領域的應用場景，推動規(guī)?；l(fā)展，加快探索形成有效的氫能產業(yè)發(fā)展商業(yè)化路徑，充分發(fā)掘氫能清潔低碳屬性和多元應用潛力。
氫能產業(yè)高質量發(fā)展策略
一是聚焦能源安全和“雙碳”目標，統(tǒng)籌氫能產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)發(fā)展。建議以推進落實《氫能產業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》為主線，統(tǒng)籌地方政府結合各地區(qū)實際，制定清晰的氫能產業(yè)發(fā)展指南，設定具體、可衡量的短期和長期目標，為企業(yè)指明明確的發(fā)展方向。堅持“綠氫”原則，結合當前產業(yè)發(fā)展實際，利用我國可再生資源豐富、堿水電解槽成本較低等優(yōu)勢，完善細化國家氫能中長期規(guī)劃，形成銜接國家頂層設計且針對綠氫產業(yè)鏈的發(fā)展規(guī)劃，制定支持綠氫產業(yè)高質量、可持續(xù)發(fā)展的時間表，技術路線與重點任務，給予明確的路徑指導與支持。鼓勵企業(yè)、高校和科研機構加大氫能技術研發(fā)投入，推動關鍵技術突破，建立跨部門協(xié)調機制，促進各環(huán)節(jié)信息共享和資源整合。以綠氫市場應用場景為牽引，通過試點示范、基礎設施建設、聯(lián)合研發(fā)和戰(zhàn)略投資等多種形式深化全產業(yè)鏈合作，率先推動氫能應用示范引領，加快探索形成有效的商業(yè)化路徑，助力全產業(yè)鏈穩(wěn)健發(fā)展，增強全產業(yè)鏈信心。
二是系統(tǒng)謀劃重點地區(qū)布局，優(yōu)先集中力量打造氫能交通應用場景。建議以城際間物流為基礎，以建設國家氫能交通大動脈為依托，貫通氫能制備、儲運、綜合加注、科技研發(fā)、系統(tǒng)性服務等環(huán)節(jié)，聯(lián)通氫燃料電池汽車示范應用城市群等重點區(qū)域，著力打造氫能產業(yè)走廊，促進氫能產業(yè)健康發(fā)展。中短期，優(yōu)先打造貫穿京津冀蒙氫走廊、大灣區(qū)氫走廊、長江中上游氫走廊、長三角氫走廊等幾條典型走廊，力爭打造產業(yè)高地和應用典范，發(fā)揮示范引領帶動作用。堅持以市場需求為導向、以財政扶持為前提、以交通走廊為牽引，抓緊未來5年左右電動重卡技術攻關和模式探索的窗口期，探索在我國東北和西北地區(qū)開拓氫能交通應用場景、配套布局分布式風光制氫加氫一體站，打開北方綠色氫能交通市場。積極依托東部發(fā)達省份或中部工業(yè)省份的氫能產業(yè)園區(qū)發(fā)展氫能交通，繪制發(fā)展地方經濟與壯大氫能交通的“同心圓”；適度在“3+2”城市群等布局加氫業(yè)務，重點關注干線物流（尤其是冷鏈物流）、城際客運、重載設施等電動汽車滲透率相對較低的中、重型商用車細分市場。政策支持方面，建議進一步完善氫能在交通領域的補貼機制，統(tǒng)籌氫燃料電池汽車示范城市財政資金，完善全產業(yè)鏈政策扶持體系，加強對加氫站建設、氫氣價格穩(wěn)定、車輛運營、路權等方面的政策支持，系統(tǒng)打造支撐體系，推動氫能產業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。適時上調氫燃料電池系統(tǒng)功率獎勵標準，引導遠途重載車型推廣；打通車輛跨省加氫優(yōu)惠政策，逐步實現(xiàn)統(tǒng)一氫氣零售指導價和補貼標準。
三是各類政策和標準法規(guī)協(xié)調配合，形成共促氫能產業(yè)高質量發(fā)展合力。建議建立健全氫能產業(yè)相關法律法規(guī)體系，明確氫能產業(yè)的管理體制、監(jiān)管職責和法律責任，完善氫能基礎設施建設運營有關規(guī)定，注重在建設要求、審批流程和監(jiān)管方式等方面強化管理，提升安全運營水平。同時，制定氫能產業(yè)的安全標準和規(guī)范，確保安全生產和運營，重點圍繞建立健全氫能質量、氫安全等基礎標準，制氫和儲運氫裝置、加氫站等基礎設施標準，交通、儲能等氫能應用標準，增加標準有效供給。政策支持方面，建議進一步加大財政支持力度，設立氫能產業(yè)發(fā)展專項資金，用于支持技術研發(fā)、產業(yè)創(chuàng)新、基礎設施建設等。此外，可通過稅收減免、貸款優(yōu)惠等政策措施，降低氫能產業(yè)的生產成本，提高市場競爭力。提升氫能扶持政策的延續(xù)性，增強氫能產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力，確保財政補貼和獎勵資金落在支持氫能產業(yè)發(fā)展的實處。通過政府補貼引導社會資本投資，適度加快加氫站、氫氣儲存和運輸等基礎設施建設，積極推動氫燃料公交車、重型卡車等商用車保有量穩(wěn)步提升，實現(xiàn)氫能需求與氫能供給配套增長。
四是全力保障低成本氫源供應，逐步拓寬新興領域應用場景。建議擴大低碳氫供應，特別是建立健全綠氫補貼獎勵制度。統(tǒng)籌經濟性和供應能力，保障氫能產業(yè)初期發(fā)展需要，滿足多元化應用場景需求。近期重點是依托工業(yè)副產氫提純，支撐氫燃料電池汽車示范運營。同時，推動ALK（堿性）和PEM（質子交換膜）電解槽技術創(chuàng)新突破，加快建立健全綠氫制備補貼獎勵機制，統(tǒng)籌推動可再生能源大基地制綠氫和分布式光伏風電制綠氫快速發(fā)展，進一步降低綠氫供應成本。儲運加環(huán)節(jié)，需加大摻氫天然氣管道、純氫管道等試點示范推廣力度，全面統(tǒng)籌并科學推進輸氫管道及輸氫微管網建設。合理利用已有加油、加氣場地，鼓勵綜合能源補給站建設，放寬政策限制因地制宜發(fā)展站內制氫加氫一體站，加快降低氫氣終端供應成本，打通氫源地與用氫市場的聯(lián)通動脈。同時，鼓勵央企等設立氫能產業(yè)投資基金，按照市場化、法制化原則支持氫能創(chuàng)新型企業(yè)，促進科技成果轉化，重點支持應用場景構建，加快氫能全場景推廣應用。除交通領域氫燃料電池汽車外，探索船舶、航空用氫場景，工業(yè)領域開展綠氫在石化煉化、甲醇、合成氨、可持續(xù)航空燃料等領域的應用，發(fā)電領域適當布局氫燃料電池分布式熱電聯(lián)產設施及氫電融合微電網，儲能領域探索“可再生能源+氫儲能”模式。下游應用場景的不斷豐富和需求量的不斷提升，將由下而上帶動制氫端成本下降，電解槽產能過剩問題也將順勢解決。
氫能應用的歷史沿革
作為公認的清潔能源，氫能被學界認為是實現(xiàn)碳中和的關鍵能源，并正在成為全球深度脫碳完成能源體系變革的重要一環(huán)，開始越來越多地應用于交通、工業(yè)、航天、建筑等領域。事實上，人類對于氫能的探索由來已久，最早可追溯至500多年前。跟隨時間線，一起了解氫的“前世今生”。
1520年
瑞士醫(yī)生帕拉塞爾蘇斯在研究金屬和酸相互作用時，偶然發(fā)現(xiàn)了氫氣。
1625年
詹·巴普蒂斯塔·范·赫爾蒙特首次對氫進行了描述，并使用“Gas”一詞。
1783年
法國化學家先驅、近代化學之父安東尼·拉瓦錫為其命名為氫（hydrogen）。
1783年
工程師雅克·查爾斯用波義耳的方法制造氫氣，并和助手羅伯特兄弟實現(xiàn)了第一次無人氫氣球飛行。
1784年
拉瓦錫·默斯尼埃發(fā)明鐵-蒸汽工藝，使水蒸氣從600攝氏度的熾熱鐵床上流過產生氫氣，實現(xiàn)了首次人工制氫。
1789年
簡·魯道夫·戴曼和阿德里安·帕茨·范·特羅斯特首次通過電解水生成氫氣和氧氣。
1839年
英國科學家威廉·羅伯特·格羅夫制作了首個燃料電池，被稱為燃料電池之父。
1898年
蘇格蘭物理學家、化學家和發(fā)明家詹姆斯·杜瓦通過金屬熱防護系統(tǒng)與再生冷卻技術，成功將氫液化。
1910年
德國化學家弗里茨·哈伯發(fā)現(xiàn)通過催化過程，可以用氮氫元素合成氨，使人類從此擺脫了依靠天然氮肥的被動局面，加速了世界農業(yè)的發(fā)展，因此獲得1918年度諾貝爾化學獎。
1960年
燃料電池首次應用于美國國家航空航天局的太空任務中，為探測器、人造衛(wèi)星和太空艙提供電力。
1978年
中國科學院大連化物所設計制作出我國第一臺堿性燃料電池。
1990年
世界上第一家太陽能制氫廠Solar-Wasserstoff-Bayern投入運營。
2002年
世界上第一臺氫燃料電池供電的機車出現(xiàn)在加拿大魁北克省。
2003年
我國自主開發(fā)的第一輛氫燃料電池轎車“超越一號”在上海問世。
2006年
我國第一座加氫站建成，位于北京中關村永豐高新技術產業(yè)基地新能源交通示范園內。該加氫站為2008年北京奧運會的氫能示范項目。
2009年
德國ProtonMotor公司建成全球首艘氫動力船舶及配套碼頭加氫站。
2016年
豐田公司發(fā)布了首款氫燃料電池汽車Mirai。
2020年
全球第一艘氫動力超級游艇誕生，完全由液態(tài)氫驅動，是世界上最環(huán)保的游艇。
2022年
國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃 （2021-2035年）》，明確氫能的戰(zhàn)略定位。
2024年
我國將氫能正式納入《中華人民共和國能源法》。
素材來源：《氫能及燃料電池全產業(yè)鏈白皮書》
