中國儲能網訊：氫能源已在全球應對氣候變化和碳減排中成為備受矚目的焦點，也是建設新型能源體系、推進能源綠色低碳高質量發(fā)展的關鍵選擇。歐洲、美國、日本和韓國等先進經濟體已紛紛制定氫能源發(fā)展藍圖，推動產業(yè)迅速擴張。在我國，氫能源同樣占據國家能源戰(zhàn)略的重要地位。隨著《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021~2035年）》的發(fā)布，構建一套清潔、低碳且成本優(yōu)化的氫能“制儲輸用”全鏈條體系，可以為全球氣候治理貢獻中國智慧和中國力量。本文分析當前氫能發(fā)展存在的挑戰(zhàn)及機遇，提出有利于氫能產業(yè)發(fā)展的建議。
發(fā)展氫能的意義與現(xiàn)實必要性
習近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會上提出的“雙碳”目標，為我國能源行業(yè)綠色低碳轉型指明了前進方向和行動指南。2022年3月《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021~2035年）》的發(fā)布，明確了“氫能+”的戰(zhàn)略定位，展示了我國對于氫能源技術研發(fā)的堅定決心，它不僅倡導各地利用各自資源優(yōu)勢與產業(yè)布局，因地制宜發(fā)展制氫技術，更期望構建一套清潔、低碳且成本優(yōu)化的氫能生產體系，從而為全球氣候治理貢獻中國智慧和中國力量。
氫能是實現(xiàn)“雙碳”目標的重要選擇
根據《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021~2035年）》，氫能產業(yè)的發(fā)展目標被明確劃分為三個階段：到2025年，期望氫能產業(yè)建立起成熟的政策環(huán)境，能夠顯著提高產業(yè)創(chuàng)新能力；到2030年，氫能產業(yè)技術創(chuàng)新體系要更加完備，可再生能源制氫將得到廣泛應用，有效推動碳達峰目標的實現(xiàn)；2035年，氫能產業(yè)將形成一個高度成熟的體系，建立起一個多元化的氫能應用生態(tài)系統(tǒng)?？偟膩碚f，氫能產業(yè)的每一個發(fā)展階段的目標設定都具有深遠的意義，它們將共同推動氫能產業(yè)的繁榮與進步，為實現(xiàn)“雙碳”目標與可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎。
氫能是現(xiàn)代產業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)
氫能作為實現(xiàn)“雙碳”目標的關鍵選擇，其產業(yè)鏈涵蓋了上游制氫、中游存儲與輸送、下游應用三個核心環(huán)節(jié)。上游制氫領域呈多元化發(fā)展，包括了化石能源制氫、電解水制氫、新型制氫技術。中游的存儲與輸送環(huán)節(jié)，則需要借助高壓儲氫罐、高壓管式運輸車輛、純氫/摻氫長輸管道等先進設備，確保氫氣的高效、安全傳輸。而下游應用，則是氫能發(fā)揮巨大潛力的舞臺。展望未來，氫能產業(yè)鏈將持續(xù)深化，技術創(chuàng)新與產業(yè)融合將成為推動氫能應用的關鍵。
國際上對氫能的重視，很大程度是基于環(huán)境和氣候目標。在“雙碳”背景下，發(fā)展氫能是實現(xiàn)碳減排目標的重要途徑之一。氫能的廣泛應用，一方面可以促進新能源的大規(guī)模消納，另一方面可以實現(xiàn)化工、能源、交通等領域的深度脫碳，成為推動中國實現(xiàn)“雙碳”目標的重要力量。
氫能技術研究，將對全產業(yè)鏈發(fā)展起到積極作用，特別是氫電耦合確保電網安全高效運行。新型電力系統(tǒng)以高比例可再生能源為主體，展現(xiàn)出綠色低碳、靈活柔性與數字智能的特點。在這種背景下，氫能可以發(fā)揮長周期、大容量儲能優(yōu)勢，可以為新型電力系統(tǒng)提供有力支撐。
氫能經濟性研究是鼓勵產業(yè)持續(xù)發(fā)展的動力，對于產業(yè)的發(fā)展具有深遠意義。當前，氫能產業(yè)發(fā)展受限于尚未成熟的商業(yè)模式，制氫成本較高，成為其大規(guī)模應用的主要障礙。
氫能發(fā)展的挑戰(zhàn)與機遇
技術挑戰(zhàn)
氫能作為危險化學品的認知需要進一步加強。中國氫能產業(yè)鏈在安全監(jiān)管方面存在著不足，各安全監(jiān)管機構的職責劃分不夠清晰，新興制、儲、運環(huán)節(jié)技術標準不全。因此，亟需加快制定氫能行業(yè)安全標準和技術規(guī)范，以確保氫能產業(yè)鏈安全可持續(xù)發(fā)展。
氫能產業(yè)鏈存在諸多薄弱環(huán)節(jié)。中國的氫能產業(yè)鏈尚未完全成熟，在制氫、儲氫、運氫和應用四個方面均存在短板。在產業(yè)鏈的上游，大容量、低電耗電解槽還處于研發(fā)階段，PEM電解槽核心材料還不能實現(xiàn)完全國產化生產。在產業(yè)鏈的中游，基礎設施建設（加氫站、輸氫管道等）存在較大缺口。在產業(yè)鏈的下游，氫能的應用有限，主要應用于交通領域，在化工、能源等領域仍處于示范階段。
總的來說，中國的氫能產業(yè)仍處于發(fā)展初期，需要進一步推進技術創(chuàng)新、成本降低和基礎設施建設，以推動氫能的廣泛應用和產業(yè)化進程。
經濟挑戰(zhàn)
產業(yè)鏈發(fā)展存在不平衡和不協(xié)調的現(xiàn)象。儲運技術尚不完善，導致儲運成本在氫氣終端售價中占比較大。關鍵技術材料和裝備依然嚴重依賴進口，尤其是高壓力儲氫容器、氫壓縮機等裝備，以及質子交換膜、催化劑等核心材料。為實現(xiàn)氫能產業(yè)可持續(xù)發(fā)展，需加快關鍵技術和裝備國產化進程，降低生產成本。
綠氫生產面臨成本高是規(guī)模化發(fā)展的主要障礙。中國的綠氫制備產業(yè)、商業(yè)模式仍在探索階段，相較灰氫和藍氫仍存在成本高的問題。為推動綠氫商業(yè)化應用，需通過技術進步、優(yōu)化制氫模式等方式降低生產成本，提高產業(yè)鏈效益；同時，建議出臺支持政策，吸引更多投資者參與，促進產業(yè)發(fā)展。
外部挑戰(zhàn)日益加劇。國際競爭、技術封鎖、貿易管控等給關鍵零部件和材料進口帶來不確定風險，企業(yè)還需加強內部實力，提高自主創(chuàng)新能力，拓寬供應鏈多元化渠道，降低進口的依賴，有效規(guī)避外部風險，確保企業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。
綠氫價值未充分體現(xiàn)。首先，國家層面未建立相應的綠氫標準以及碳減排方法學，這導致了綠氫在能源市場中缺乏規(guī)范和認可。其次，我國標準與國際標準尚未接軌，這也影響了我國綠氫產能的對外輸送，阻礙了我國綠氫產業(yè)的發(fā)展。
面對這些挑戰(zhàn)，我國正在深入推進技術研究與應用，致力于使氫能的生產、儲運等環(huán)節(jié)變得更安全、更高效、更經濟。同時，也在加快完善氫能全產業(yè)鏈支持政策，充分整合國內產業(yè)資源和國際市場，引導行業(yè)主體深度參與全球氫能產業(yè)鏈供應鏈建設。
氫能發(fā)展的政策建議與未來展望
政策支持框架
觀察國際上成功推動氫能發(fā)展的國家，如日本、韓國、德國等，可以發(fā)現(xiàn)它們都有一系列支持氫能發(fā)展的政策，包括補貼、稅收優(yōu)惠、研發(fā)資助等。中國可以借鑒這些國家的經驗，制定和實施有利于氫能發(fā)展的政策。
2022年3月，《氫能產業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃（2021~2035年）》的發(fā)布明確了我國將氫能作為能源綠色低碳轉型中的戰(zhàn)略重點，為能源結構轉型和碳減排目標提供重要支持。通過推動氫能產業(yè)的發(fā)展，為我國實現(xiàn)綠色低碳的能源未來奠定堅實基礎。
在中國東南部地區(qū)，特別是在上海和廣東等地，已提出一系列措施促進加氫站內電解水制氫技術的發(fā)展思路，推動氫能作為新型能源在交通領域的應用。在中國西部地區(qū)，政策重點傾向于推動可再生能源制氫在工業(yè)領域的廣泛應用，從而替代傳統(tǒng)的高碳排放能源來源，在大規(guī)模消納新能源的同時實現(xiàn)生產過程的低碳化。在氫能生產整體格局穩(wěn)步推進的同時，我國對綠色氫能技術的扶持和投入將進一步增加，以應對環(huán)境污染和能源結構調整的挑戰(zhàn)。
技術創(chuàng)新方向
中國在氫能領域的技術創(chuàng)新和應用方面已取得了顯著成果，形成超過20項首臺（套）裝備。在電解水制氫技術方面，研發(fā)項目從堿性電解水制氫技術開始，逐漸向質子交換膜、高溫固體氧化物、海水制氫等多種不同技術轉變。
現(xiàn)投運的電解水制氫系統(tǒng)，有效降低了運營成本。部分系統(tǒng)制氫能耗已降低至4.0千瓦時/標立方米，以每千瓦時0.1元的電價計算，幾乎與使用天然氣制氫的成本相當。如果將綠氫與風光發(fā)電相結合，使風光發(fā)電年利用小時達到4000小時以上，那么制氫成本有望進一步降低至10元/千克左右，基本可以與煤制氫的成本持平。這種創(chuàng)新的發(fā)展方向不僅有利于實現(xiàn)綠氫單位制氫的經濟性，還為清潔能源轉型提供了更多可能性。
堿性電解槽的電極是電化學反應的關鍵，直接影響著制氫效率，電極的電流密度是評價其性能的重要指標，目前國內廠家的電極產品電流密度普遍在3000安培/平方米至3500安培/平方米左右。在保時來、莒納科技、輝瑞絲網、盈銳優(yōu)創(chuàng)、力炻電極、圖靈科創(chuàng)等一批企業(yè)的推動下，國內堿性電解槽電極正朝著“高電密”方向邁進。為了實現(xiàn)規(guī)?；a，降低電耗，提高綜合性價比是關鍵所在。未來5年，中國綠氫產業(yè)將迎來快速增長期。
國際合作與交流
氫能的發(fā)展需要國際合作，特別是在技術和標準制定方面。中國應當積極參與國際氫能組織和項目，與國際伙伴共同推動氫能技術的發(fā)展和全球氫能市場的形成。
2024年，中國氫能產業(yè)在國際交流上的中兩個重要事件，分別是中國氫能展和中國氫能國際峰會。中國氫能展以“厚植氫能新質生產力，培育綠色發(fā)展新動能”為主題，為全球氫能業(yè)界伙伴提供了一個開放合作、共享未來的國際性交流平臺。中國氫能國際峰會建立一個全球性平臺，以促進氫能技術的國際交流與合作，推動氫能產業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展，共同應對全球氣候變化和能源安全的挑戰(zhàn)。
這些活動不僅展示了中國氫能產業(yè)的最新進展，也為國際氫能技術和產業(yè)的發(fā)展提供了交流與合作的平臺，有助于推動全球氫能產業(yè)的共同進步。
相關結論
根據2024年氫能發(fā)展現(xiàn)狀，我們可以得出五個關于氫能發(fā)展的結論：
氫能產業(yè)發(fā)展是“雙碳”目標實現(xiàn)的重要途徑之一。工業(yè)、能源、交通等領域是碳排放大國的關鍵領域，通過氫能的可存儲性和規(guī)模化應用，實現(xiàn)電力在時間上的可轉移，通過氫能替代化石能源，從而實現(xiàn)關鍵領域降碳脫碳，是氫能發(fā)展重要因素。
氫能產業(yè)發(fā)展初期需要更多政策支持。據不完全統(tǒng)計，我國地方政府發(fā)布的氫能政策共438項，涵蓋發(fā)展規(guī)劃、財政支持、項目支持等多個領域，為氫能產業(yè)的發(fā)展提供了有力的政策保障。若要實現(xiàn)氫能的高質量發(fā)展，則需要在氫能全產業(yè)鏈以及新興技術方面緊密銜接相關標準和規(guī)范，同時出于經濟性考量也需出臺地方性支持政策。
氫能產業(yè)發(fā)展仍需加大科技創(chuàng)新力度。當前我國氫能全產業(yè)技術創(chuàng)新取得了顯著成果，但應清醒地看到我們與國外先進技術相比仍存在較大差距，特別是在關鍵材料、關鍵技術以及配套應用方面差距明顯。因此建議加大氫能上游產業(yè)的制備技術攻關，降低制氫成本；加大氫能中游儲運環(huán)節(jié)技術創(chuàng)新，降低運氫成本；加大氫能下游應用技術創(chuàng)新，增加產業(yè)營收，促進氫能高質量可持續(xù)性發(fā)展。
氫能產業(yè)發(fā)展需要全產業(yè)鏈條的協(xié)同作用。探索氫能、電能耦合發(fā)展，開展氫能多場景綜合應用。充分發(fā)揮氫能的能源與物質屬性，構建以可再生能源制氫為紐帶的多能互補發(fā)展模式和新型能源系統(tǒng)，打造“熱電冷+氫”的綜合能源服務模式，推動地區(qū)“火、風、光、氫、儲”一體化示范項目建設，打通氫能“制儲輸用”全產業(yè)鏈條。
氫能產業(yè)發(fā)展需要加大合作交流力度。近年來我國在氫能產業(yè)發(fā)展方面取得了積極成效，但在政策、標準、技術等方面仍有不足，需要通過國內外、省內外、行業(yè)內外之間交流合作，積極推進國際間綠氫（氨、醇）標準互認，加大借鑒和創(chuàng)新力度，才能在氫能產業(yè)培育出具備新質生產力特質的競爭優(yōu)勢。
