李繼峰：氫能大規模產業化應用需克服四大挑戰

　　隨著應對全球氣候變化形成普遍共識，主要國家陸續提出碳中和規劃，進一步提高氫能產業發展目標，未來綠氫的市場需求將顯著增長。目前，氫能大規模產業化應用仍需克服四大挑戰，即完善氫能的行業標準規范、形成“制儲輸用”完整產業鏈、構建長距離低成本的氫能運輸體系和降低綠氫的生產成本。

　　未來需要在氫能“能源屬性”上形成共識，其中，建立健全適宜的行業監管體系，是進行氫能轉型的前提條件;研發高效低成本的綠氫制備技術，推動“電—氫”耦合，是提高氫能市場需求的關鍵途徑;培育多元化氫能儲運網絡，實現長距離長時間氫能儲運，是連接氫能產業鏈的必由之路;打造氫能全產業鏈綜合示范區，配套氫能產業政策，是拓展氫能應用場景，推動技術創新突破，加速氫能產業商業化的有效手段。

　　氫能成為全球競爭新賽道

　　氫能是來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源。在全球碳中和潮流下，氫能受到各國高度重視，有望很快成為實現能源低碳轉型的重要載體。

　　目前，全球每年氫能需求量約9400萬噸，主要用于煉化和工業領域。隨著氫能應用場景的持續拓展，將極大帶動氫能的市場規模，預計氫能市場規模將得到顯著擴大。根據國際能源署(IEA)預測，到2030年，全球氫能需求量將達到1.5億噸，并在2060年突破4億噸，其中，2030年之后的新增供給將主要來自綠氫。

　　為了實現碳中和目標和能源低碳轉型，世界主要經濟體陸續出臺或更新氫能發展戰略，提升了氫能和綠氫的發展目標。例如，德國政府更新氫能戰略目標，計劃于2030年之前在氫能技術全產業鏈上取得全球領先，且電解水制氫規模達到10吉瓦(相當于1000萬千瓦);美國則將2040年、2050年的綠氫生產目標分別提高到2000萬噸和5000萬噸;日本規劃氫和氨的供應量在2040年、2050年分別達到1200萬噸和2000萬噸;韓國政府宣布投入2.4億韓元(約合1.93億美元)的資金支持6個氫能城市建設。

　　在我國碳達峰碳中和戰略部署中，氫能已作為深入推進能源生產和消費革命，構建清潔低碳、安全高效能源體系的重要領域。2022年3月，國家發改委和國家能源局聯合發布《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035年)》。全球氫能賽道已初步形成，未來發展可能超過現有戰略預期。對此，我國應著眼全球氫能產業發展大趨勢，找準切入點，力爭復制電動汽車、動力電池的成功案例。氫能發展是我國實現“雙碳”目標的重要途徑之一，氫能在發電側、電網側和負荷側均有廣泛的應用場景，是中國新型電力系統建設的優質介質。隨著能源消費模式的轉變，氫能在未來的能源結構中將占據重要位置。

　　我國氫能發展面臨的主要挑戰

　　1.氫能的“能源屬性”與“行業標準規范”有待進一步完善。

　　氫能兼具“清潔能源”與“危化品”的雙重屬性，在做好氫能安全管理的基礎上，需要明確氫氣的能源屬性并加快制定氫能的行業標準和技術規范。近年來，我國加快了氫能發展戰略部署。2022年3月23日，國家發展改革委、國家能源局聯合發布的《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035年)》明確了氫能在中國的能源屬性，但針對氫能產業鏈安全監管體系缺乏統一認知，特別是對氫能的能源屬性理解不足，導致在落實氫能項目時安全監管機構職責不夠明確，跨部門、跨領域缺乏協作協調。

　　2.氫能產業鏈體系尚不完備。

　　制氫、儲氫、運氫及應用尚未形成完備高效的產業鏈。在產業上游，我國灰氫技術成熟、成本低，但化石能源緊缺，加之排放量高、雜質多需要提純，或將逐步被可再生能源制氫(綠氫)技術所取代。不過，目前，我國利用清潔能源制氫的效率偏低，還沒有到大規模生產的產業階段。在產業中游，國內車載高壓儲氫以及運氫方面均比較薄弱，基礎設施缺口較大，加氫站數量少且儲氫量小。在產業下游，氫能當前的應用范圍比較窄，主要以燃料電池形式應用于交通領域，且技術瓶頸導致成本較高，燃料電池汽車的產業化應用推廣仍存在一定難度。

　　3.長距離、大規模、低成本的氫能儲運系統仍有待突破。

　　氫能的資源與需求在空間分布上不匹配，且目前氫能長距離長時間儲運技術不夠成熟、成本較高，制約了氫能的大規模生產與消納。我國綠氫上游生產多集中在華北、西北、東北等可再生能源較為豐富的地區，而下游需求多分布在華東、華南等經濟發達地區，需要依靠長距離儲運技術以實現氫能跨區域統籌利用。綠氫在我國空間維度上的錯配問題及新能源制氫的波動性問題，對氫能跨區域、跨時間儲運提出了更高要求，氫儲運供應鏈產業化水平有待提高。

　　4.較高的綠氫生產成本制約上下游產業的市場競爭力。

　　綠氫制氫和用氫場景的技術經濟性較差。目前，氫燃料汽車加注綠氫成本在50-60元/公斤。可再生能源制氫的成本高，導致綠氫產業鏈整體成本居高不下，綠氫及其下游產品的價格遠高于同類型傳統產品，市場競爭力不足，嚴重制約了綠氫的應用和產業鏈的發展。

　　綠氫要實現大規模低成本生產需要從系統設計、多電解槽運行管理、材料可靠性等方面進行優化，進一步降低綠氫制備系統總成本，提高制氫效率。同時，還需要進一步發展“風光儲氫”耦合技術來提高可再生能源電力的消納，推動“電—氫能”系統在滿足生產目標條件下，實現最優化運行。另外，還要重視培育氫能應用場景，如氫能特種車輛、港口物流車、重型卡車、公交車等，以解決部分試點城市規劃難以落實的困境。

　　對我國未來氫能產業政策的建議

　　1.加快標準體系建設，強化有效監管。

　　參考國際氫能技術發展方向，結合我國氫能產業發展實際情況，明確各種類型氫能的定義范圍，制定符合國家戰略和行業特色的安全標準。同時，適度前瞻地制定管理制度，管控氫能產業鏈的安全風險，促進氫能產業安全發展。

　　盡快明確氫能的行業主管部門，由其牽頭各相關部門，建立統籌協調機制，建立完善的氫能基礎設施審批、建設、驗收流程。以統籌氫能產業發展與全鏈條安全為抓手，盡快建立健全氫能監管制度和監管職能，加強監管能力建設，強化對制、儲、運、加、用等全產業鏈重大安全風險的預防和管控，建立安全事故防范機制、安全應急響應機制，提升全過程安全管理水平。

　　2.研發高效低成本的電解水制氫技術和裝備，推動“電—氫”耦合。

　　發展氫能已成為能源綠色轉型和實現低碳發展的必然選擇，綠氫關鍵技術的突破與成本降低是促進氫能需求增長的關鍵因素。一方面，要加快研發基于“電—氫”耦合的“水風光儲氫”一體化系統，突破可再生能源發展的瓶頸，提高其消納比例，滿足規模化、長周期儲能需求;另一方面，“水風光”互補平穩地出力能保證制氫系統處于最佳工況下運轉。同時，推動大規模氫儲能在能量轉化效率、安全問題和核心技術上盡快得到突破。比如，PEM電解槽未來要降低貴金屬用量、提高使用壽命和波動適應性。

　　3.培育多元化氫能儲運網絡，連接氫能上下游產業鏈。

　　大規模氫能儲運網絡體系，是實現長距離輸氫和長時間儲氫、連接氫能上下游產業鏈、推動氫能生產和消費、促進氫能產業發展的重要基礎。儲氫有氣態、液態和固態等方式，三種技術在儲氫密度、成本和效率上各有利弊。要加強技術創新，繼續提高氣態儲氫密度，降低低溫液態儲氫能耗和成本，提高固態儲氫密度、降低成本和吸放氫溫度，降低有機液體儲氫成本、簡化操作和反應條件。

　　目前，氫能儲運方式主要以高壓氣態儲氫為主，中長期要發展液態儲氫，固態儲氫目前應用較少，未來在成本和能源效率上獲得突破后，也將成為一種有效的儲氫方式。目前，國內在等離子體方法制備納米結構鎂基儲氫合金、金屬氫化物水解制氫、N-乙基咔(NEC)有機液體儲氫方面已取得原創性成果，應用前景可觀。

　　4.打造氫能全產業鏈綜合示范區，拓展應用場景。

　　發展“海上風電+氫能”全產業鏈綜合示范項目，是以用促產，豐富氫能應用場景，激勵氫能技術進步和創新突破，推動產業鏈協同進步的重要舉措，也是加速氫能商業化的有效手段。

　　建議將海南省打造為“清潔能源島”，建設氫能全產業鏈綜合示范區，可加快氫能項目招商引資，推動產業加速集聚，幫助氫能企業做大做強，增強創新動力，突破綠色氫能“卡脖子”技術和關鍵設備，拓展應用場景，加速氫能在海南省乃至全國大規模產業化、商業化進程。

　　作者系國務院發展研究中心資源與環境政策研究所氣候政策研究室主任、研究員