能源是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎，是人類社會賴以生存和發(fā)展的重要物質保障，當今世界各國都十分重視能源安全戰(zhàn)略。當前，我國正處于實現(xiàn)中華民族偉大復興的關鍵時期，迫切需要擁有一個穩(wěn)定、清潔、可靠的能源供應體系。氫能具有來源豐富、能量密度高、綠色低碳等特點，已被視為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉矗覈仨殢膰H視野出發(fā)，深入分析氫能發(fā)展情況，走出一條適合我國國情的氫能發(fā)展新路子。

一、氫能及其重要意義

氫能是指氫在物理與化學變化過程中釋放的能量。16世紀瑞士醫(yī)學界首次發(fā)現(xiàn)氫氣，但氫氣早期主要醫(yī)用于醫(yī)藥化工領域。1839年，人類開始研究氫燃料電池;1969年，利用堿性燃料電池(AFC)為首次登月的阿波羅系統(tǒng)提供電力和水，并依靠液態(tài)氫作為燃料推動火箭，此后氫能開始應用于航空航天領域。1983年，加拿大巴拉德公司研發(fā)出質子交換膜燃料電池(PEMFC);1993年，這種大功率電池開始應用于公交車。Sherifetal.(2005)指出，氫能可以滿足幾乎所有能源特性的需求，從而形成一個解決能源問題的永久性系統(tǒng)。氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括制氫、儲氫、運氫到應用。

發(fā)展氫能具有重要的意義。一是應對氣候變化的需要。由于使用化石能源會帶來大量二氧化碳排放，形成溫室效應，對地球生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，而氫能作為高密度、無污染的二次能源被認為是實現(xiàn)碳中和的最佳載體。二是促進產(chǎn)業(yè)升級的需要。氫能產(chǎn)業(yè)是科技和資本密集型產(chǎn)業(yè)，涉及新材料、電力裝備、新能源汽車、航空航天、國防軍工等諸多高端制造領域，能有效帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉型升級并催生新產(chǎn)業(yè)鏈。當前在世界經(jīng)濟低迷，缺乏強有力帶動產(chǎn)業(yè)的情況下，許多國家把氫能作為未來產(chǎn)業(yè)進行規(guī)劃和發(fā)展，以期推動本國或本地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。三是推動科技革命的需要。能源科技革命是歷次工業(yè)革命的核心要素，氫能產(chǎn)業(yè)包括氫氣的制取、儲存、運輸、燃料電池的研發(fā)等，需要科技的重大突破和進展，這會極大地促進帶動基礎工藝、基礎材料等領域的發(fā)展。

國際氫能委員會近期發(fā)布報告顯示，預計到2030年，全球氫能領域投資總額將達到5000億美元。世界能源理事會預計，到2050年氫能在全球終端能源消費量中的占比可高達25%。國際能源署預測，到2070年全球對氫氣的需求將達到5.2億噸。根據(jù)2017年麥肯錫研究公布的《2050年氫發(fā)展藍圖》，氫能將創(chuàng)造3000萬個工作崗位，減少60億噸二氧化碳排放，創(chuàng)造2.5萬億美元的市場價值。全球范圍內(nèi)，氫能產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷前所未有的政治和商業(yè)勢頭。

二、全球視野中的氫能發(fā)展戰(zhàn)略綜述

鑒于氫能的特點和對經(jīng)濟社會發(fā)展的重要意義，許多國家把氫能發(fā)展上升到國家能源戰(zhàn)略的高度來布署，我國許多省(市)也制訂相關產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，大力推進氫能發(fā)展。

(一)世界主要發(fā)達國家的氫能發(fā)展戰(zhàn)略

根據(jù)國際氫能理事會發(fā)布的《全球氫能觀察2021》，截至2021年2月，全球已有30多個國家發(fā)布氫能路線圖，許多經(jīng)濟體已將發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)上升為國家能源發(fā)展戰(zhàn)略。

2017年12月，日本公布《氫能源基本戰(zhàn)略》，計劃到2030年，形成30萬噸/年的商業(yè)化供應能力，將制氫成本降至3美元/公斤，建設900座加氫站，燃料電池乘用車、燃料電池公共汽車、燃料電池叉車產(chǎn)量分別達到80萬輛、1200輛、10000輛;計劃到2050年，將氫能產(chǎn)量提高到1000萬噸/年，制氫成本下降至2美元/公斤，以氫能發(fā)電替代天然氣發(fā)電，以加氫站取代加油站，以燃料電池汽車取代傳統(tǒng)燃油汽車。

2019年初，韓國發(fā)布《氫能經(jīng)濟發(fā)展路線圖》，提出要在2030年進入氫能社會，2040年累計生產(chǎn)620萬輛氫燃料電池汽車，建成1200座加氫站;普及發(fā)電用、家庭用和建筑用氫燃料電池裝置。把氫能經(jīng)濟打造成拉動創(chuàng)新增長的重要動力，引領全球氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2040年將燃料電池產(chǎn)量擴大至15GW。

2019年11月，美國燃料電池和氫能協(xié)會發(fā)布《美國氫能經(jīng)濟路線圖———減排及驅動氫能在全美實現(xiàn)增長》，預測2030年氫需求量將突破1700萬噸，在美國道路上將有530萬輛氫燃料電池汽車行駛，全美將有5600個加氫站;2050年氫能有望滿足美國終端能源需求的14%。

2019年11月，澳大利亞公布《澳大利亞氫能戰(zhàn)略》，確定了15大發(fā)展目標、57項聯(lián)合行動，旨在將澳大利亞打造成向亞洲市場出口氫能的三大基地之一，同時在氫安全、氫經(jīng)濟以及氫認證方面走在全球前列，到2050年氫能產(chǎn)業(yè)將創(chuàng)造1.7萬個工作崗位，產(chǎn)值達到260億美元。

2020年6月，德國公布《國家氫能戰(zhàn)略》，預計到2030年電解制氫能力為5GW，2035—2040年，再增建5GW能力;為此在氫氣制取和應用領域共制定了38項措施。

2020年7月，歐盟發(fā)布《歐盟氫能源戰(zhàn)略》，計劃到2050年將氫能在能源結構中的占比提高到12%～14%，加大對制氫、儲氫、運氫的全產(chǎn)業(yè)鏈，以及現(xiàn)有天然氣基礎設施、碳捕集和封存技術等投資。

2020年11月，智利發(fā)布國家綠氫戰(zhàn)略，到2030年生產(chǎn)世界上最便宜的綠氫，2040年成為世界三大氫出口國之一。

2020年12月，加拿大公布《加拿大氫能戰(zhàn)略》，該戰(zhàn)略針對加拿大氫能發(fā)展提出8個方面的32項行動。計劃到2050年實現(xiàn)如下目標:(1)30%的能源以氫的形式輸送;(2)成為全球前三大清潔氫生產(chǎn)國，國內(nèi)供應量超過2000萬噸/年;(3)建立低碳氫供應基地，交貨價格達到1.50～3.50加元/公斤;(4)超過500萬輛燃料電池汽車投運;(5)建立全國加氫網(wǎng)絡。

2021年6月，美國宣布“氫能源地球計劃”，提出在10年內(nèi)實現(xiàn)綠氫成本降低80%的目標，由目前每千克5美元降至1美元，美國能源部宣布撥款5250萬美元資助31個氫能相關項目。

國際氫能委員會近期發(fā)布的報告顯示，自2021年2月以來，全球范圍內(nèi)啟動了131個大型氫能開發(fā)項目?？傊?，越來越多的國家將氫能規(guī)劃上升到國家能源戰(zhàn)略高度，逐步明確氫能在國家能源體系中的戰(zhàn)略地位，通過加強頂層發(fā)展政策指引，加大研發(fā)投入力度，加快基礎設施和應用示范建設，持續(xù)推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

(二)我國各地氫能發(fā)展戰(zhàn)略

《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》提出，在類腦智能、量子信息、基因技術、未來網(wǎng)絡、深?？仗扉_發(fā)、氫能與儲能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領域，組織實施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)。氫能成為我國布局未來產(chǎn)業(yè)的重要方向，各省(市)出臺相關政策，制定實施方案。截至2021年8月底，我國已發(fā)布氫能發(fā)展相關政策方案的省份及直轄市共有近30個，其中，出臺專項氫能整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的共有5省。

《北京市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施方案(2021—2025年)》提出，2025年前京津冀區(qū)域累計實現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模1000億元以上;規(guī)劃京津冀區(qū)域氫能產(chǎn)業(yè)布局、京北全面布局氫能產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新應用示范區(qū)、京南打造氫能高端裝備制造與應用示范區(qū);布署關鍵技術突破工程、京津冀氫能產(chǎn)業(yè)鏈工程、氫能全場景示范應用工、氫能產(chǎn)業(yè)公共服務平臺建設工程四大任務。

《河北省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》提出，到2025年氫能產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值達到500億元，基本掌握高效低成本的氫氣制取、儲運、加注和燃料電池等關鍵技術，累計建成100座加氫站，燃料電池汽車規(guī)模達到1萬輛。重點建設加氫服務網(wǎng)絡提升工程、氫能多元化利用工程、燃料電池性能提升工程、產(chǎn)學研用服務保障工程等八大工程，謀劃布局128個氫能項目，構建“一區(qū)、一核、兩帶”產(chǎn)業(yè)格局。

《四川省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2025年)》提出，到2025年，燃料電池核心技術、氫氣制儲運加技術實現(xiàn)階段性突破，燃料電池汽車(含重卡、中輕型物流、客車)應用規(guī)模達6000輛，培育國內(nèi)領先企業(yè)25家等，布署提升創(chuàng)新能力、強化氫能合作、加大示范應用等重點任務。

《山東省氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃(2020—2030年)》提出，到2025年，氫能產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值規(guī)模突破1000億元，到2030年，關鍵技術取得重大突破，綜合指標達到世界先進水平，在氫能領域形成創(chuàng)新引領優(yōu)勢，并提出產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的發(fā)展路徑。

《內(nèi)蒙古自治區(qū)促進氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策(試行)》提出，綠氫制取能力達到50萬噸/年，氫能產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值力爭達到1000億元，布署推動制氫產(chǎn)業(yè)多元發(fā)展、開展氫能關鍵技術攻關、推進加氫基礎設施建設、推廣氫能多領域應用等重點任務。

此外，廣東、重慶、浙江、河南出臺了氫燃料汽車細分領域專項政策，其他大多數(shù)省份均將氫能相關發(fā)展規(guī)劃納入新能源汽車產(chǎn)業(yè)或整體能源發(fā)展等規(guī)劃中。

三、我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈運營實踐

(一)制氫

制氫有3種技術路線:灰氫(化石能源制氫)、藍氫(化石能源制氫+CCUS)和綠氫(可再生能源制氫)。目前，3種制氫技術路線成比例約為1∶1.6∶2。從全球看，氫能制備的主要途徑還是依靠傳統(tǒng)能源的化學重整，其中天然氣重整占比約48%，真正綠色途徑的電解水制氫僅占4%。而日本在電解水制氫方面發(fā)展較快，其鹽水電解制氫的產(chǎn)能占總產(chǎn)能的63%。我國制氫則主要依賴煤氣化制氫及工業(yè)副產(chǎn)氫的方式，電解水制氫上我國應用得很少，僅占1%。在政策引導和可再生電力成本下滑帶動下，預計制氫將從“灰氫”逐步向“藍氫”“綠氫”過渡。

1.化石燃料制氫

我國煤制氫的主要企業(yè)有中國石化、國家能源集團、江蘇恒力集團以及山東利津石化。其中產(chǎn)量最大的為國家能源集團，目前年產(chǎn)超過400萬噸氫氣，居世界首位，而中國石化產(chǎn)量為300萬噸/年。天然氣制氫企業(yè)主要有常州蘭博凈化、亞聯(lián)高科技、上海華西化工等。煤制氫技術較為成熟，成本約0.55～0.83元/標準立方米，而我國天然氣較依賴進口，因此天然氣制氫成本較高，約0.8～1.75元/標準立方米。

2.工業(yè)副產(chǎn)制氫

氯堿行業(yè)的鴻興達業(yè)和濱化股份在氫能方面已有布局，兩者燒堿產(chǎn)能超過100萬噸，副產(chǎn)氫可達2.5萬噸/年。嘉化能源可實現(xiàn)氯堿副產(chǎn)氫1萬噸，同時其產(chǎn)業(yè)鏈可實現(xiàn)制、儲、運、加氫全覆蓋。目前，我國焦爐煤氣制氫龍頭是擁有660萬噸焦炭產(chǎn)能的美錦能源，副產(chǎn)氫氣可達到5.9萬噸/年。丙烷脫氫(PDH)方面，國內(nèi)PDH項目計劃至2023年產(chǎn)氫37.04萬噸/年。衛(wèi)星石化未來有250萬噸乙烷裂解項目投產(chǎn)，產(chǎn)氫16萬噸。東華能源現(xiàn)有副產(chǎn)氫5萬噸，寧波二期PDH建成后達到7.5萬噸。目前采用PSA技術的焦爐煤氣制氫、氯堿尾氣制氫等裝置已經(jīng)得到推廣。當前氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫生產(chǎn)成本約1.1～1.4元/標準立方米，計入PSA成本后綜合成本約1.2～1.8元/標準立方米，而焦爐煤氣提純制氫綜合成本約0.83～1.33元/標準立方米。

3.電解水制氫

電解水制氫有3種技術路線:堿性水電解槽(ALK)、質子交換膜水電解槽(PEM)、固體氧化物水電解槽(SOEC)。堿性水電解槽(ALK)技術較為成熟，有蘇州競立、揚州中點、天津大陸制氫等公司，單臺最大產(chǎn)氣量為1000標準立方米/小時，但設備體積大以及存在污染等問題。質子交換膜水電解槽(PEM)需要采用貴金屬催化劑，成本較高，目前國內(nèi)單臺最大產(chǎn)氣量為蘇州國能圣源的設備，產(chǎn)量為500標準立方米/小時。我國PEM總體規(guī)模與國外仍有差距。固體氧化物水電解槽(SOEC)技術的研發(fā)國內(nèi)外都在進行，主要研發(fā)機構包括日本三菱重工、東芝、京瓷;美國Idaho國家實驗室、BloomEnergy公司;丹麥托普索燃料電池公司;韓國能源研究所;中國科學院、清華大學、中國科技大學等。電解水制氫不僅受制于技術，還受制于電價，據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告預測，在2030年光伏發(fā)電和風力發(fā)電成本分別降至0.2元/千瓦·小時和0.25元/千瓦·小時，電解水制氫的經(jīng)濟性也會隨之提升。

總體而言，隨著電解水制氫成本降低，傳統(tǒng)化石能源制氫方式產(chǎn)量逐漸降低，并被可再生能源發(fā)電結合電解水制氫方式取代。電解水制氫方式中，PEM電解制氫處在快速發(fā)展階段，SOEC電解技術國內(nèi)外都在加快研發(fā)進度。

(二)氫氣儲運

為了提高氫能的儲存運輸效率，目前使用較多的儲氫技術是高壓氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫、固態(tài)儲氫等，氫能運輸主要采用陸上運輸、海上運輸以及管道運輸。

1.儲氫

高壓氣態(tài)儲氫方面，國外主流壓力等級為70兆帕氫瓶;而國內(nèi)主要采用35兆帕氫瓶，70兆帕高壓儲氫還在推廣階段。當前，國內(nèi)35兆帕儲氫瓶生產(chǎn)公司主要包括中材科技、沈陽斯林達、京城股份等，其中沈陽斯林達已具備70兆帕儲氫瓶生產(chǎn)資格。

低溫液態(tài)儲氫可將氣態(tài)氫體積壓縮至原體積的1/800，能量密度遠高于高壓氣態(tài)氫氣，但在液化以及運輸?shù)倪^程中會有很大的能耗。1公斤氫氣液化需耗電4～10千瓦·小時，且液態(tài)氫過低的溫度在儲存和運輸過程中也會從外界吸熱造成蒸發(fā)，這對保溫材料有極高的要求。目前國外儲氫大多數(shù)采用低溫液態(tài)儲氫，其中又以美國市場占比最大，亞洲市場份額中，日本占據(jù)2/3。

我國低溫液氫存儲方面相比國外較為落后。鴻達興業(yè)在內(nèi)蒙古自治區(qū)投資的國內(nèi)首個民用液氫生產(chǎn)項目于2020年4月順利產(chǎn)出液氫，這標志著我國液氫生產(chǎn)成本開始降低。有機液體儲氫應用有機液體(環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷等)與氫氣進行可逆加氫和脫氫反應的原理，實現(xiàn)氫的儲存。武漢氫陽是國內(nèi)目前唯一一家從事有機液態(tài)儲氫的公司，其開發(fā)的常溫常壓下液態(tài)有機儲氫(LOHC)技術攻克了氫氣常溫常壓下液態(tài)儲存和運輸?shù)碾y題，具有脫氫溫度低、儲氫可逆及載體無消耗的優(yōu)勢。

固態(tài)儲氫方式利用某些金屬較強的捕捉氫氣的能力，實現(xiàn)氫的儲存。這些金屬不需要很高的溫度和壓力便能吸收大量的氫氣，生成金屬氫化物，而再次對其加熱便能將吸收的氫氣釋放。常用的儲氫材料有稀土類化合物、鈦系化合物、鎂系化合物以及釩、鈮等金屬合金。國內(nèi)固態(tài)合金儲氫還在研發(fā)階段，主要企業(yè)有應用稀土材料的北京浩云金能、廈門鎢業(yè)，鎂基材料的鎂源動力、鎂格氫動。

2.運氫

當前無論國內(nèi)還是國外，采用車輛運氫占大多數(shù)，只是國內(nèi)大多為高壓氣氫運輸，國外液氫技術較為成熟的國家大多采用液氫槽車運輸。液氫槽車運輸?shù)姆绞絾翁丝蛇\輸更多的氫，經(jīng)濟性更高。即便采用運量較大的液氫槽車進行運輸，其單趟氫運量也僅在數(shù)噸以內(nèi)，而采用液氫運輸船進行海上運輸，單趟氫運量可達到百噸甚至更多，這種運氫方式相比液氫槽車單趟可運輸更多的氫能。近年來，日本開展的海上氫能供應項目較多，澳大利亞、新西蘭、挪威、文萊等國均開展海上供氫項目。但這些項目均為有機液態(tài)儲氫而非低溫液態(tài)儲氫。國內(nèi)在海上運氫方面尚未有應用。

管道運輸氫氣的方式是成本最低的運輸方式，最適宜大規(guī)模、長距離的氫氣運輸，但此方式依賴于整體用氫系統(tǒng)規(guī)模的成型。輸氫成本隨著管道長度增加而降低，管道長度從25～500公里，輸氫單位成本可從2.75元/公斤·百公里下降至0.48元/公斤·百公里;當運輸距離達到300公里以上時，單位成本降至0.5元/公斤·百公里。國內(nèi)已有少量的氫氣運輸管道，如中國石化濟源—洛陽輸氫管道全長25公里，巴陵—長嶺輸氫管道全長42公里，年輸氣量分別為4.42萬噸和10.04萬噸。

對3種運氫方式的單位成本進行對比發(fā)現(xiàn)，管道運輸是單位成本最低的方式，而運輸距離在300公里內(nèi)，高壓氣氫管束車運輸單位成本較低，300公里以上液氫槽罐車單位成本要低于管束車。隨著氫能應用端的擴張，氫能需求增大，長距離供氫管網(wǎng)和液氫海上船舶運輸均為未來發(fā)展方向。

(三)氫能應用

1.加氫站

截至2020年末，我國已建成加氫站118座(不含已拆除的3座)，在建和擬建加氫站有167

座，數(shù)量上廣東和上海占據(jù)前兩位。目前國內(nèi)加氫站保有數(shù)量較國外存在些許差距，且國內(nèi)加氫站全部采用高壓氣態(tài)氫氣，受制于政策及技術問題，沒有采用液氫加氫站。但國外，如美國，液氫加氫站技術較為成熟，后續(xù)建設液氫加氫站數(shù)量將超過高壓氣態(tài)加氫站。國內(nèi)從事加氫站建設的企業(yè)主要有舜華新能源、國富氫能、氫楓能源、海德利森、中極氫能、雄韜股份等。

2.氫燃料電池

氫燃料電池不同于傳統(tǒng)熱機，能量轉換效率不受到卡諾循環(huán)的限制，可達到40%～60%，且具有震動小、無噪聲、無污染等優(yōu)點。氫燃料電池應用范圍廣泛，小至便攜式電源、可移動電源，大到氫燃料電池動力船舶、氫燃料電池發(fā)電站。當前，氫燃料電池應用最多的領域是小型無人機和氫燃料電池汽車，在船舶應用上還沒有達到成熟階段，多個國家正在開展氫燃料電池在大型船舶上的應用研究。

在車用燃料電池技術上，國外較為領先，以日本為代表，本田和豐田均有較為成熟的氫燃料電池汽車產(chǎn)品。目前國內(nèi)電堆供應商主要有捷氫、新源動力、廣東國鴻、濰柴動力等。捷氫于2020年發(fā)布的金屬板電堆，功率密度達3.8千瓦/升，實現(xiàn)雙極板和膜電極100%自主化與國產(chǎn)化、-30℃低溫啟動和6000小時耐久測試。大同氫雄研發(fā)的130千瓦大功率燃料電池發(fā)動機已經(jīng)進入量產(chǎn)。

在船舶應用方面，中國船級社在2019年中國國際海事展上發(fā)布了500千瓦內(nèi)河燃料電池貨船的AIP原理認可，屬于國內(nèi)首例，國際領先，此船儲供氫和動力系統(tǒng)由中船動力研究院有限公司設計。當前，歐美各國已將采用氫燃料電池作為動力源的中型、大型船舶方案列為下一步的工作目標。

2020年，氫能在我國多元化應用示范取得積極進展。在工業(yè)領域，全球最大規(guī)模的太陽能電解水制氫儲能及綜合應用示范項目在寧夏寧東能源化工基地開工，該項目是我國煤制烯烴行業(yè)首個引入綠氫的項目;同年11月，特諾恩與河鋼集團簽訂合同，開工建設綠氫直接還原鐵工廠。在能源領域，2020年9月，江蘇鏵德氫能獲得我國首張燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)認證，并于當年10月將產(chǎn)品出口到歐洲市場;同月，弗爾賽燃料電池發(fā)電系統(tǒng)亮相西安交大信息物理融合能源系統(tǒng)聯(lián)合實驗室平臺。氫能在其他方面的應用仍然較少，如依托燃料電池技術，建立分布式能源網(wǎng)絡，實現(xiàn)區(qū)域或城市電力、熱能和冷能的聯(lián)合供應等。未來，氫能有望在“難以減排領域”，如工業(yè)原料、高品位熱源、重卡、船舶、應急保障電源等領域等得到大規(guī)模應用，完成這些領域的脫碳。

四、我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈的技術水平及與世界的差距

雖然我國氫能發(fā)展取得了顯著成效，但在技術水平上，在許多方面與世界先進水平還有較大差距。

在副產(chǎn)氫高純凈化方面，我國具有成套技術裝備，處于世界先進水平;電解水制氫方面，堿性電解槽我國整體處于世界領先水平，但PEM制氫與世界先進水平有差距。國內(nèi)氫能儲運方式主要為高壓氣態(tài)儲氫結合管束車運輸，且主要采用35兆帕高壓儲氫罐，70兆帕儲氫罐初步實現(xiàn)量產(chǎn);國外以低溫液態(tài)儲氫結合液氫槽車運輸居多，其中又以美國市場占比最大，以低溫液氫巨頭公司AP和PRAX為代表。我國加氫站基本采用高壓氣態(tài)儲氫，儲量有限，國外已有30%加氫站儲存液氫。國內(nèi)車載儲氫瓶壓力主要采用35兆帕，國外多為70兆帕;國內(nèi)氫氣運輸基本采用20兆帕長管拖車，運量小，運輸半徑有限，成本較高，國外采用45兆帕長管拖車以及液氫槽車。

燃料電池系統(tǒng)、電堆、壓縮機等已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，氫氣循環(huán)泵、增濕器2020年底可小批量供貨，質子交換膜、氣體擴散層等正在小批量驗證，車載氫系統(tǒng)的高端碳纖維及部分管件取得了突破性進展。但燃料電池催化劑、隔膜、碳紙、空壓機、氫氣循環(huán)泵等主要依賴進口;高活性催化劑、高強度高質子電導率復合膜、碳紙、低鉑電極、高功率密度雙極板等盡管已達國外商業(yè)化產(chǎn)品水平，但多停留于實驗室和樣品階段;燃料電池電堆及系統(tǒng)在全工況下的性能驗證有待提高，可靠性、耐久性等與國際先進水平相比存在差距。氦制冷循環(huán)設備雖已掌握核心技術，但尚未達到量產(chǎn)水平;氫氣品質檢測和氫氣泄漏等重要測試裝備欠缺，權威檢測認證機構尚未形成。

當前中國氫能車輛構成主要以非乘用車為主，如氫能巴士和輕型/中型氫能卡車。截至2019年底，中國氫能巴士保有量4297輛，占全球的96.4%，輕型/中型氫能卡車1807輛，占全球的98.5%，而氫能乘用車不足百輛，僅占全球的0.4%。

五、促進我國氫能發(fā)展的對策建議

國際氫能委員會聯(lián)合主席伯努瓦·波捷表示，氫能已成為許多經(jīng)濟體碳中和投資計劃的核心要素。國際氫能委員報告顯示，自2021年2月以來，全球范圍內(nèi)啟動了131個大型氫能開發(fā)項目;預計到2030年，全球氫能領域投資總額將達到5000億美元。

世界許多公司都加大對氫能產(chǎn)業(yè)的投資。航運巨頭馬士基的母公司A.P.穆勒控股投入2000萬歐元，投資一家使用可再生能源生產(chǎn)綠氫的模塊化電解槽供應商;荷蘭皇家殼牌集團在德國投資約2000萬歐元用于10兆瓦的綠氫電解槽項目;韓國現(xiàn)代汽車投資約7.6萬億韓元(約合64億美元)用于與氫相關的研發(fā)和設施擴建;沙特NEOM新城投資50億美元用于綠氫制造項目。

2020年我國氫能產(chǎn)業(yè)投融資規(guī)模為712億元，在氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的投融資金額達515億元，部分先發(fā)地區(qū)產(chǎn)業(yè)集聚效應初步形成，匯聚產(chǎn)值規(guī)模突破千億元。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2020年10月，國務院國資委監(jiān)管的96家央企中，開展氫能相關業(yè)務或布局的央企有26家，數(shù)量占比為27%。中國石化提出將氫能全產(chǎn)業(yè)鏈作為新能源發(fā)展的核心業(yè)務，錨定建設中國第一大氫能公司，大量布局建設供氫中心和加氫站等;國家電投集團布局可再生能源制氫及燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈的研發(fā);國家能源集團布局從氫到加氫站的氫能利用全產(chǎn)業(yè)鏈;中車集團布局氫燃料電池客車、氫能源有軌電車等。

(一)制定發(fā)展戰(zhàn)略

我國已出臺多個文件促進氫能發(fā)展。2020年6月，國家市場監(jiān)督管理總局正式發(fā)布GB/T38914-2020《車用質子交換膜燃料電池堆使用壽命測試評價方法》、GB/T28816-2020《燃料電池術語》和GB/T38954-2020《無人機用氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)》3項燃料電池國家標準。中國氫能聯(lián)盟還發(fā)布了全球首個“綠氫”團體標準，采用生命周期評價方法建立了低碳氫、清潔氫和可再生氫的量化標準及評價體系。然而，與發(fā)達國家相比，我國缺乏氫能發(fā)展的整體頂層設計，以及戰(zhàn)略規(guī)劃、專項規(guī)劃和政策體系。氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展時間表、路線圖、施工圖尚待明確，氫氣仍被納入?；愤M行管理，加氫站審批難度較大，對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展形成制約。必須加快明確在“雙碳”背景下的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路，確定氫能產(chǎn)業(yè)在能源體系中的角色定位、階段性可量化指標、產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的發(fā)展重點，構建促進氫能產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展的體制機制。

(二)完善政策體系

一是加強制度創(chuàng)新供給，在項目基礎設施建設用地、規(guī)劃選址、安全、環(huán)保等方面完善政策措施。二是建設公共服務平臺，為企業(yè)與機構提供政策、行業(yè)信息、技術分析等服務。三是加快建立氫能產(chǎn)業(yè)標準體系，建立氫能產(chǎn)品檢驗監(jiān)測和認證體系;堅持安全發(fā)展理念，明確監(jiān)管主體，完善氫能發(fā)展監(jiān)管體系。四是加強金融服務保障，加大金融業(yè)對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持力度，拓展股權投資、供應鏈金融、融資租賃等綜合性金融服務，引導和鼓勵有條件的各類資本設立燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)基金。五是推動國際技術合作，融入國際氫能社區(qū)，借鑒國際氫能經(jīng)濟發(fā)展最佳實踐。

(三)加大技術攻關

我國燃料電池的關鍵材料包括催化劑、質子交換膜及炭紙等材料主要依賴進口;關鍵組件制備工藝急需提升，膜電極、雙極板、壓縮機、氫循環(huán)泵等與國外相比存在較大差距。耐高溫連接板材料以及集成系統(tǒng)等亟須加大研發(fā)力度。這些產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“痛點”，也是機遇。要扎實做好基礎研究，設立氫能源與燃料電池重大專項，建立持續(xù)性研發(fā)支持保障機制。以重大需求為導向，協(xié)同開展基礎性研究和科技攻關，依托骨干企業(yè)、高校、科研院所組建氫能與燃料電池國家實驗室。對于企業(yè)在品種、規(guī)格或技術參數(shù)等有重大突破、具有自主知識產(chǎn)權但尚未取得市場業(yè)績的首臺(套)或首批次的裝備、系統(tǒng)和核心部件，給予研發(fā)激勵等相關措施。推動高校設立氫能相關專業(yè)，培養(yǎng)氫能研究型人才和產(chǎn)業(yè)工人隊伍。支持民營企業(yè)承擔氫能科技攻關和基礎研究。

(四)拓展產(chǎn)業(yè)應用

完善加氫站等基礎設施建設，改造加油站和加氣站，并合建加氫站，如上海嘉定區(qū)規(guī)劃的15座加氫站中，油氫合建站占70%以上;佛山南海區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃要求新建、遷建加油站必須合建加氫站。氫能在工業(yè)領域深度脫碳、分布式能源儲能、航空和船舶運輸?shù)阮I域應有更大作為。

氫能飛機、氫能船舶作為新能源交運設備，在技術與市場兩方面對我國而言都是較大的機遇，深空深海裝備同樣如此。加快建設從微型熱電聯(lián)供至大型電站化熱電聯(lián)產(chǎn)，并逐步實現(xiàn)氫能社會的構建。德國已開發(fā)運行十多個氫儲能示范項目，不斷拓寬氫能應用領域，包括供應周邊加氫站、直接燃燒發(fā)電、使用燃料電池技術發(fā)電、與二氧化碳反應制取甲烷等“電轉氣(PtG)”技術應用場景。

(五)防止盲目投資

2020年，全國共有超過30個地方政府發(fā)布了氫能發(fā)展相關規(guī)劃，涉及加氫站數(shù)量超過1000座、燃料電池車數(shù)量超過25萬輛;相關企業(yè)也在加速涌入和扎堆布局，大量項目密集上馬。氫燃料汽車行業(yè)當前仍處于起步的初級階段，推廣主要依賴政府采購和補貼，推廣1000輛氫燃料汽車需高達30億～40億元的資金投入，這需要政府較為富余的財力。另外，我國氫燃料汽車產(chǎn)業(yè)還面臨諸多技術“短板”，核心技術尚未突破，部分零部件和關鍵材料尚未國產(chǎn)化。跟風上馬氫能及燃料電池項目，重復、低效投資將引發(fā)同質化企業(yè)的惡性競爭。

實現(xiàn)2030年碳達峰與2060年碳中和的目標，必然與氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、氫能生態(tài)的建立密切相關。氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展有利于實現(xiàn)我國能源轉型，有利于形成我國新經(jīng)濟增長點，有利于實現(xiàn)我國綠色發(fā)展目標，為此，要加快發(fā)展、科學發(fā)展。

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