中國儲能網(wǎng)訊：近日，由中國氫能聯(lián)盟組織匯集行業(yè)200余名專家智慧共同編制的《中國氫能技術(shù)發(fā)展路線圖研究》發(fā)布，該書全面剖析了氫能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、未來需求及減排潛力，通過梳理國內(nèi)外氫能技術(shù)的最新進展與發(fā)展路徑，探討了氫能制取、存儲、輸配及應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，總結(jié)了產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的機遇與挑戰(zhàn)，并結(jié)合技術(shù)分析與產(chǎn)業(yè)需求，提出了推動氫能技術(shù)創(chuàng)新和國際合作的政策建議，為氫能產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了理論支撐與實踐參考。本版摘取部分觀點以饗讀者。
數(shù)據(jù)來自2024中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展年報
我國氫能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
當前氫能對碳減排的貢獻
隨著氫能支持政策陸續(xù)出臺，相關(guān)項目開始密集落地，氫能技術(shù)自主化研發(fā)和規(guī)?；瘧?yīng)用能力顯著提升。盡管如此，我國氫能產(chǎn)業(yè)仍然處于發(fā)展初期。
盡管我國氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期，但我國擁有全球最大的氫能生產(chǎn)和消費市場，同時也擁有全球最大的氫能商用車市場，已成為全球清潔低碳氫能發(fā)展的重要主導(dǎo)者之一。截至2024年6月底，我國已規(guī)劃約430個可再生能源制氫項目，氫能應(yīng)用由交通、工業(yè)逐步向電力、建筑等多元場景延伸。
當前我國氫氣生產(chǎn)以化石能源制氫為主，氫能的減排潛力尚未得到充分挖掘。2023年，我國氫氣總產(chǎn)量在3500萬噸以上，其中煤制氫約占60%、天然氣制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫分別約占20%。氫氣主要應(yīng)用于合成氨、合成甲醇、煉油等化工產(chǎn)業(yè)，占總消費量的85％左右。其中，合成氨和合成甲醇用氫以煤制氫為主，占比70％左右。石油煉化的副產(chǎn)氫是重要的自產(chǎn)氫源，煉油用氫中工業(yè)副產(chǎn)氫占比在40％以上。
截至2024年6月底，我國累計建成運營可再生能源制氫項目78個，覆蓋25個省、自治區(qū)、直轄市，產(chǎn)能超過10萬噸/年，合計項目規(guī)模約970兆瓦。其中，使用的可再生能源以太陽能為主，光伏制氫占比約73.5%；使用的電解槽以堿性電解槽為主，裝機規(guī)模占比約86.8%。氫能應(yīng)用方面，近3年可再生能源制氫投產(chǎn)項目主要集中在工業(yè)和交通領(lǐng)域，其中，工業(yè)領(lǐng)域可再生能源制氫產(chǎn)能占總產(chǎn)能的近70%，主要用于替代合成氨、合成甲醇及煉化工藝中的化石能源制氫。
在可再生能源制氫項目區(qū)域分布方面，西北內(nèi)陸和東南沿海氫能產(chǎn)業(yè)集群初具規(guī)模。西北地區(qū)主要建設(shè)氫能產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，實現(xiàn)可再生能源規(guī)?；茪洌渲?，寧夏、新疆、內(nèi)蒙古為可再生能源制氫領(lǐng)先地區(qū)，3個自治區(qū)可再生能源制氫產(chǎn)能約占全國可再生能源制氫總產(chǎn)能的80%，主要用于合成氨、合成甲醇和綠色煉化等工業(yè)領(lǐng)域。長三角地區(qū)主要推進海上風(fēng)電制氫、加氫網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、氫燃料電池汽車應(yīng)用和氫能國際貿(mào)易。大灣區(qū)積極探索海上風(fēng)電制氫、海水制氫，推進氫能制備加注一體化建設(shè)，深化氫能多元應(yīng)用。初步統(tǒng)計，已投產(chǎn)的可再生能源制氫項目可帶來年超百萬噸的二氧化碳減排量。
氫能的未來需求與減排潛力
我國煤制氫占比較高，氫氣生產(chǎn)平均碳排放強度高于低碳氫水平，是歐美日等發(fā)達國家和地區(qū)制氫碳排放強度的2~3倍。從長遠來看，我國的氫能生產(chǎn)需要從以化石能源為主逐步過渡到以可再生能源為主的低碳/清潔氫生產(chǎn)。
氫能作為一種二次能源，其低碳程度取決于全生命周期，尤其是制氫環(huán)節(jié)的排放水平。當前，由于我國煤制氫占比較高，氫氣生產(chǎn)平均碳排放強度高于低碳氫水平，是歐美日等發(fā)達國家和地區(qū)制氫碳排放強度的2~3倍。天然氣制氫與工業(yè)副產(chǎn)氫碳排放強度相對較低。電解水制氫中，制氫碳排放強度與所用電力碳排放強度直接相關(guān)。基于綠色電力制備的氫氣幾乎不產(chǎn)生碳排放，而在當前的電力結(jié)構(gòu)下，直接使用網(wǎng)電制備的氫氣碳排放強度是煤制氫的1.2倍。從長遠來看，我國的氫能生產(chǎn)需要從以化石能源為主逐步過渡到以可再生能源為主的低碳/清潔氫生產(chǎn)。
當前，可再生能源制氫成本是化石能源制氫成本的2~4倍，缺乏市場競爭力。影響氫能成本的因素包括制氫技術(shù)、制氫規(guī)模、原料成本、用能成本、區(qū)域異質(zhì)性等。從平準化制氫成本來看，化石能源制氫成本整體處于較低水平，電解水制氫成本整體較高。現(xiàn)階段化石能源制氫成本在10~20元/千克，可再生能源制氫和網(wǎng)電制氫成本在20~35元/千克。從未來發(fā)展趨勢看，可再生能源制氫成本將大幅下降。到2030年可再生能源制氫成本將降為7~25元/千克 ，2035年前后可再生能源制氫將整體具有市場競爭力。
隨著經(jīng)濟性不斷提升，氫能生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中低碳氫和清潔氫的占比將迅速提升，這將進一步豐富氫能的多元應(yīng)用，支撐氫能成為未來能源體系的重要組成部分。隨著技術(shù)進步和成本下降，氫能在我國的市場需求預(yù)計將快速增長。
可再生能源制氫替代是化工、鋼鐵、水泥、交通和建筑等部門實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵技術(shù)選擇之一，已被行業(yè)公認是難減排部門脫碳的重要抓手。到2030年，可再生能源制氫年產(chǎn)量預(yù)計為350萬～650萬噸，實現(xiàn)年二氧化碳減排約7500萬噸；到2060年，我國氫能年總需求量將有望在1億～1.8億噸，可再生能源制氫產(chǎn)量占比有望超過75%，年減排二氧化碳在16億噸以上。
●交通部門
隨著氫燃料電池車的技術(shù)進步和相關(guān)政策的落實推進，交通部門對氫能的需求量將快速增加，氫能應(yīng)用場景將逐步從重卡向航運等領(lǐng)域擴展。至2030年，氫能將主要應(yīng)用于重型卡車、冷鏈物流、城際巴士、港口機械作業(yè)車輛等場景，氫燃料電池汽車保有量將達到60萬輛，這將帶來每年150萬噸以上的氫氣需求量，其中，可再生氫占比在40％左右，工業(yè)副產(chǎn)氫也將在交通部門中發(fā)揮重要作用。
●工業(yè)部門
化工、鋼鐵、水泥等工業(yè)部門的碳排放強度高、體量大，低碳替代手段有限。低碳氫和清潔氫可通過替代高碳原料和提供低碳熱源等方式，使難以電氣化的工業(yè)部門脫碳。低碳氫和清潔氫的大規(guī)模應(yīng)用將有力推進化工、煉化、鋼鐵、水泥等工業(yè)部門的脫碳進程。碳中和目標下，我國在2030年用于化工、石油煉化的可再生氫有望在350萬噸以上，年減少碳排放達5000萬噸。
●電力部門
隨著未來電力系統(tǒng)中波動性可再生能源占比不斷升高，氫能將在提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、低碳性、經(jīng)濟性方面發(fā)揮更大作用。清潔氫的應(yīng)用將同時產(chǎn)生調(diào)峰、儲能、減排等多種效益。預(yù)計2030年后，氫能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用或?qū)⒂瓉肀l(fā)式增長。2060年，我國電力系統(tǒng)中氫能需求量（不考慮摻氨量）有望在800萬噸以上，可再生氫占比接近100%，同時減少1億噸以上的碳排放量。
●建筑部門
建筑部門是未來氫能應(yīng)用的潛在部門。在當前我國的終端能源消耗中，建筑部門約占20%。氫能主要通過兩種途徑幫助建筑部門脫碳。一是天然氣管道摻氫，依據(jù)目前的管網(wǎng)設(shè)施狀況，僅需對管網(wǎng)和終端用能設(shè)施進行微小改造，故該途徑在短期視角下具備較大應(yīng)用潛力。二是建筑部門微型熱電聯(lián)供，在相關(guān)設(shè)備技術(shù)成本降幅較大的前提下，該途徑具備較大應(yīng)用潛力。據(jù)專業(yè)機構(gòu)預(yù)測，至2060年，我國建筑部門氫能年需求量有望超過500萬噸，主要以天然氣摻混或直接燃燒的方式用于采暖炊事，同時帶來每年8000萬噸以上的碳減排量。
影響氫能需求的關(guān)鍵因素
影響氫能需求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素包括應(yīng)用成本、技術(shù)進步、產(chǎn)業(yè)政策、經(jīng)濟發(fā)展、能源轉(zhuǎn)型、氫技術(shù)安全和地緣經(jīng)濟合作等多個方面。
應(yīng)用成本、技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)政策
氫能的應(yīng)用成本是決定氫能發(fā)展規(guī)模的關(guān)鍵因素，也是制約氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要障礙。未來10年是以清潔低碳氫為核心的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵階段，為加快清潔低碳氫成本下降速度，需要鼓勵制氫、儲氫和用氫技術(shù)創(chuàng)新，加大研發(fā)力度；加強清潔低碳氫示范項目建設(shè)及推廣，鼓勵氫能生產(chǎn)利用模式創(chuàng)新和基礎(chǔ)設(shè)施完善，幫助氫能產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟跨越發(fā)展；加大氫能產(chǎn)業(yè)政策支持力度，通過補貼、環(huán)境管制等方式將氫能外部化環(huán)境效益內(nèi)部化，提升清潔低碳氫項目的經(jīng)濟效益和市場競爭力，推進氫能大規(guī)模商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化。
能源和工業(yè)系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型
氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展與能源和工業(yè)系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型相互作用、相互影響。從氫能應(yīng)用角度看，能源系統(tǒng)、工業(yè)系統(tǒng)是氫能應(yīng)用的主要場景，其加速脫碳將帶來更高的清潔氫需求。從氫能生產(chǎn)角度看，能源系統(tǒng)清潔性、經(jīng)濟性的提高將為清潔氫提供充足的低碳、低成本電力，而工業(yè)系統(tǒng)的副產(chǎn)氫是當前氫能的重要組成部分。上述系統(tǒng)的加速脫碳將顯著影響氫能生產(chǎn)的供給結(jié)構(gòu)，需要以系統(tǒng)觀念統(tǒng)籌能源、工業(yè)、氫能系統(tǒng)協(xié)同轉(zhuǎn)型，處理好整體與局部、短期目標與長期目標的關(guān)系。
氫安全
氫氣的質(zhì)量能量密度高，燃燒、爆炸范圍廣，點火能量低，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，高壓下易引起氫脆，表現(xiàn)為很不安全。但氫氣逃逸速度快，體積能量密度低，燃燒熱輻射低，在開放空間又表現(xiàn)為很安全。需要通過技術(shù)創(chuàng)新和突破來應(yīng)對氫氣生產(chǎn)、儲存、運輸和應(yīng)用方面的安全挑戰(zhàn)。除改進和完善氫系統(tǒng)的安全設(shè)計和采用兼容材料外，還需要深化氫產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)管理者和運營商對氫能安全的認識。
地緣經(jīng)濟合作
由于可再生能源的部署潛力存在明顯的地域差異，其下游的終端用氫成本將受到部署地域的顯著影響。對于日本、韓國等對氫能存在高度需求的國家來說，具備較高可再生能源部署潛力的國土空間相對有限，對低成本氫氣存在更高需求，這將帶來較大的國際貿(mào)易空間。需要積極推進地緣經(jīng)濟合作，促進國際氫能貿(mào)易和跨境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，增強在氫能技術(shù)、標準和治理機制方面的話語權(quán)。
我國氫能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)
當前，我國已建立了一批氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)研究機構(gòu)和創(chuàng)新平臺，初步建立了氫能全產(chǎn)業(yè)鏈、技術(shù)鏈，并積極開展關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新性研發(fā)
在氫能制取與轉(zhuǎn)存技術(shù)方面，充分結(jié)合資源稟賦特點和產(chǎn)業(yè)布局，因地制宜選擇制氫技術(shù)路線，逐步推動構(gòu)建清潔化、低碳化、低成本的多元制氫體系。以提高制氫效率、加快降低制氫成本為目標，聚焦電解水制氫、生物制氫及氫基衍生物轉(zhuǎn)存制氫等技術(shù)的關(guān)鍵材料、組件及設(shè)備性能開展研發(fā)攻關(guān)，布局光解水、熱化學(xué)循環(huán)、天然氫勘探等前沿制氫技術(shù)基礎(chǔ)研究。
在氫能存儲與輸配技術(shù)方面，以安全可控為前提，積極推進材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)工藝創(chuàng)新，支持開展多種儲運方式的探索和實踐。提高高壓氣態(tài)儲運效率，加快降低儲運成本，有效提升高壓氣態(tài)儲運商業(yè)化水平。推動低溫液氫儲運產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，探索固態(tài)、深冷高壓、液體材料等儲運方式應(yīng)用。開展摻氫天然氣管道、純氫管道等試點示范。逐步構(gòu)建高密度、輕量化、低成本、多元化的氫能儲運體系。
在氫能原料與動力技術(shù)方面，堅持以市場應(yīng)用為牽引，合理布局、把握節(jié)奏，有序推進氫能在交通、工業(yè)領(lǐng)域的示范應(yīng)用，拓展在電力、建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用，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。
我國氫能技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)主要表現(xiàn)在技術(shù)及經(jīng)濟性有待突破、產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌與示范亟須加強、人才隊伍供給不夠充分、標準體系有待完善
我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈多項核心技術(shù)相較國際水平仍存在一定差距，多項技術(shù)工藝對外依存度較高，自主研發(fā)能力需進一步提高。
高昂的成本是目前清潔低碳氫商業(yè)化推廣主要的限制因素，實現(xiàn)全鏈條技術(shù)成本的持續(xù)下降是終端大規(guī)模用氫的前提。當前可再生能源制氫的成本為傳統(tǒng)化石能源制氫成本的2~4倍，持續(xù)推進技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)示范，盡早實現(xiàn)可再生能源制氫與化石能源制氫的平價迫在眉睫。
總體來看，我國氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期，產(chǎn)業(yè)發(fā)展形態(tài)和發(fā)展路徑需要通過項目試點示范進一步探索明晰。然而，當前部分地區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)建設(shè)質(zhì)量有待進一步提高，盲目跟風(fēng)、同質(zhì)化競爭、低水平建設(shè)的現(xiàn)象頻發(fā)，與當?shù)禺a(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、區(qū)域資源稟賦優(yōu)勢的結(jié)合不夠充分，對用氫終端的規(guī)劃考慮不夠全面，亟須科學(xué)的產(chǎn)業(yè)布局規(guī)劃引導(dǎo)。
氫能產(chǎn)業(yè)鏈條長、學(xué)科交叉廣、技術(shù)門檻高，對高水平復(fù)合型人才的需求尤為迫切。當前，我國氫能人才數(shù)量相對有限、結(jié)構(gòu)相對單一，相關(guān)人才跨學(xué)科、跨行業(yè)背景較為薄弱，難以滿足氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要。同時，相關(guān)人才培養(yǎng)機制不夠完善，氫能相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)缺乏系統(tǒng)性，跨學(xué)科交叉內(nèi)容相對有限，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合不夠緊密。
此外，氫能領(lǐng)域研究、應(yīng)用的創(chuàng)新激勵機制不足，阻礙了相關(guān)的核心技術(shù)攻關(guān)和示范產(chǎn)業(yè)落地。
相關(guān)技術(shù)裝備存在短板、應(yīng)用場景開發(fā)示范不足等因素導(dǎo)致我國氫能產(chǎn)業(yè)標準體系建設(shè)仍不完善，氫能類別標準認定、氫能產(chǎn)品檢測認證、氫安全風(fēng)險評估等方面仍然缺乏系統(tǒng)、科學(xué)的標準規(guī)范，對推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)迭代造成了一定阻礙。
重點摘要
市場潛力巨大
隨著技術(shù)進步和成本下降，氫能在中國的市場需求預(yù)計將快速增長。至2030年和2060年，氫能應(yīng)用規(guī)模將分別增長為3700萬～4200萬噸/年和1億～1.8億噸/年，主要應(yīng)用于工業(yè)、交通、電力和建筑等領(lǐng)域。
減排潛力顯著
氫能在工業(yè)、交通和電力等多個關(guān)鍵領(lǐng)域均具有顯著的減排潛力，是實現(xiàn)碳達峰和碳中和目標的關(guān)鍵技術(shù)之一。至2030年和2060年，我國可再生氫占比將分別為8%~15％和75%~90%，二氧化碳減排規(guī)模有望在1億噸/年和16億噸/年以上。
技術(shù)發(fā)展不均衡
盡管我國在氫能生產(chǎn)、儲運和應(yīng)用技術(shù)上取得了顯著進展，但與國際先進水平相比，仍然在技術(shù)效率、成本控制等方面存在一定差距。整體上，我國部分氫能制取與轉(zhuǎn)存相關(guān)技術(shù)、原料與動力相關(guān)技術(shù)跟跑國際先進水平，而氫能存儲與輸配技術(shù)仍和國際先進水平存在一定差距。
產(chǎn)業(yè)集聚顯著
近年來，我國從規(guī)劃引領(lǐng)、財政支持和標準建設(shè)等多個方面不斷加強和深化氫能領(lǐng)域政策支持，氫能產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，2024年可再生氫產(chǎn)能超過10萬噸/年，京津冀、長三角、大灣區(qū)、能源“金三角”（以寧夏寧東、內(nèi)蒙古鄂爾多斯、陜西榆林為核心的能源富集區(qū)）、川渝等氫能產(chǎn)業(yè)集群初具規(guī)模。未來，各級政策執(zhí)行力度、協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性仍需進一步加強。
發(fā)展思路
2025~2030年，積極推進電解槽成本下降和效率提升，加快部署交通、工業(yè)、電力（氫發(fā)電）領(lǐng)域的清潔低碳氫示范應(yīng)用。
2030~2035年，推進儲運技術(shù)進一步降本增效，推動清潔低碳氫在交通、工業(yè)、電力領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用。
2035~2050年，深入推進相關(guān)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，加快構(gòu)建安全、穩(wěn)定、高效的氫能供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施，逐步形成多元化、規(guī)?；Ⅰ詈匣挠脷涓窬?。
2050~2060年，持續(xù)提高新興技術(shù)研發(fā)水平，充分發(fā)揮氫能對綠色低碳發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的支撐作用。
發(fā)展建議
加強氫能技術(shù)前瞻性研究部署。加強綜合規(guī)劃和頂層設(shè)計，研究制定國家層面的氫能發(fā)展技術(shù)路線圖，建立完善氫能技術(shù)創(chuàng)新體系，推動氫能產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，加大基礎(chǔ)研究、前沿技術(shù)和技術(shù)標準體系的研究力度。
加快推進氫能先進技術(shù)應(yīng)用試點示范。設(shè)立專項資金支持清潔低碳氫能應(yīng)用試點示范項目，制定并完善氫能產(chǎn)業(yè)的政策法規(guī)體系，鼓勵地方政府積極響應(yīng)、率先行動，推廣建設(shè)國家級氫能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展示范區(qū)，在推廣應(yīng)用中探索解決當前的短板弱項。
加強氫能產(chǎn)業(yè)人才和創(chuàng)新團隊培養(yǎng)。著力培養(yǎng)具有跨學(xué)科、跨行業(yè)背景的復(fù)合型人才隊伍，制訂多層次的氫能人才培養(yǎng)計劃，加大相關(guān)項目對青年科學(xué)家的資助培養(yǎng)力度，完善氫能項目的創(chuàng)新激勵機制。
強化氫能技術(shù)創(chuàng)新國際合作。緊密結(jié)合全球氫能技術(shù)布局趨勢，加快建設(shè)適應(yīng)新時代氫能技術(shù)發(fā)展趨勢的制度體系，持續(xù)發(fā)揮氫能技術(shù)合作平臺的作用，促進氫能人才國際交流與培訓(xùn)，提升我國氫能技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、標準的國際化水平。
氫能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對我國乃至全球的能源轉(zhuǎn)型和氣候變化應(yīng)對具有重要意義。通過綜合施策，加強技術(shù)創(chuàng)新，優(yōu)化政策環(huán)境，推動國際合作，我國有望在氫能領(lǐng)域取得重要突破，氫能將為我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標作出貢獻。
