天津氢能产业发展路径研究

◎文/王 赓 秦晓璇 崔胜楠 赵 博

能源低碳发展关乎人类未来， 我国高度重视能源低碳发展，积极推进能源消费、供给、技术、体制革命。 氢能源具有清洁高效、可储能、可运输、应用场景丰富等特点，加快发展氢能产业， 是贯彻党的十九大精神、落实“碳达峰”“碳中和”的工作要求、构建“清洁低碳、安全高效”能源体系、 推动能源供给侧结构性改革的重要举措。 近几年， 我国对氢能产业发展日益重视， 氢能产业发展政策涵盖基础设施建设、 装备制造等许多领域， 以及资金支持、税收激励等众多方面，天津也编制了 《天津市氢能产业发展行动方案（2020—2022 年）》，为氢能产业发展奠定了坚实基础。 本文拟对氢能产业发展进行研究，依据天津产业发展现状， 提出加快天津氢能产业发展的思路及对策建议。

一、发展氢能产业的意义

（一）氢能发展是改善我国能源结构的有效途径

我国能源资源从总量上看较丰富，煤炭资源较丰富，但石油资源匮乏， 天然气资源更贫瘠。 2019 年我国能源消费总量48.6 亿吨标准煤，比上年增长3.3%。 进入21世纪以来， 我国的城市化发展进入高速阶段， 工业化发展迅速， 与此同时能源需求大量增长。 现在我国是世界上最大的能源生产国， 也是世界能源消费大国， 能源资源分布不均衡， 能源需求结构失衡，进口依赖度较深。为了缓解我国能源紧张和环境污染的问题， 使用环保的新能源——氢能源有助于我国调整能源结构， 改变粗放式的能源生产和消费方式，进一步节能减排， 走低碳环保之路。

（二）氢能发展是我国实现“碳达峰”“碳中和”的有力抓手

“30·60 目标”是我国应对气候变化提高国家自主贡献力度的重大举措， 为我国中长期能源发展指明了方向。 为实现全行业“碳达峰”“碳中和”， 需要能源行业率先实现达峰，尽快开启“碳中和”进程。 近年来，我国碳排放量问题较为严峻， 全球节能减排呼声高涨， 我国作为全球最大碳排放国承受着巨大的碳减排压力。 从国内来看， 我国可再生能源消纳存在较明显的地域和时段集中分布的特征， 电力系统调峰能力仍不能有效满足其发展需求， 可再生能源年弃电量约1000 亿千瓦时，阻碍了可再生资源进一步规模化开发利用。在能源资源、生态环境容量等多重约束下， 大力发展氢能产业，无疑是顺应“碳达峰”“碳中和”目标愿景、有效加强碳排放管控、 大力推动高质量发展、 持续推进供给侧结构性改革的有力抓手。

二、国外氢能产业发展现状

（一）美国

1.注重氢能的能源战略发展。 美国是最早将氢能及燃料电池作为能源战略的国家。近年来，美国将氢能和燃料电池作为优先能源战略，并开展前沿技术研究。 2018年美国宣布 10 月 8 日为美国国家氢能与燃料电池纪念日。

2.持续给予政策资金支持。 美国对氢能和燃料电池给予持续支持， 并积极为氢能基础设施的建立和氢燃料的使用制定相关财政支持标准和减免法规。 美国氢能计划的实施以美国能源部为主导， 将资金集中用于解决氢能产业所面临的技术难题，保持美国在世界范围内的领先地位。 美国能源部通过资金的投入与引导， 构建了以美国能源部所属国家实验室为主导，大学、研究所及企业为辅的研发体系。

3.申请重点领域技术专利。 美国在氢能及燃料电池领域拥有的专利数仅次于日本， 尤其在全球质子交换膜电池、燃料电池系统、车载储氢三大领域技术专利数量上， 两国的技术占比总和均超过50%。 美国液氢产能和燃料电池乘用车保有量全球第一。 截至 2019 年底，美国已经建成加氢站71 座，2025年达到200 座， 燃料电池乘用车数量达到5899 辆。

（二）日本

1.高度重视氢能产业的发展。 日本提出成为全球第一个实现氢能社会的国家的目标。政府先后发布了《日本复兴战略》《能源战略计划》《氢能源基本战略》《氢能及燃料电池战略路线图》，规划了实现氢能社会战略的技术路线。

2.持续发布推动氢能产业发展促进政策。 2014 年日本通过了第四个战略能源计划， 该计划明确指出要加强氢能源的利用， 并公布了氢气及燃料电池战略路线图；2015 年 NEDO 发布了一份关于氢能源的白皮书， 将氢能源定位为国家发电的第三支柱能源；2017 年日本政府发布 《氢能源基础战略》，计划在2030 年实现氢能源发电商用化。

3.氢能和燃料电池技术拥有专利数居世界第一。 日本氢能和燃料电池技术拥有专利数世界第一， 已实现燃料电池车和家用热电联供系统的大规模商业化推广。2017 年，日本在神户港口岛建造了氢燃料1 兆瓦燃气轮机， 是世界上首个在城市地区使用氢燃料的热电联产系统。

（三）欧盟

欧盟将氢能作为能源安全和能源转型的重要保障，在能源战略层面提出了《2005 欧洲氢能研发与示范战略》《2020 气候和能源一揽子计划》《2030 气候和能源框架》《2050 低碳经济战略》等文件，在能源转型层面发布了 《可再生能源指令》《新电力市场设计指令和规范》等文件。 此外，欧盟燃料电池与氢联合行动计划项目（FCHJU）对欧洲氢能及燃料电池的研发和推广提供了大量的资金支持，2014—2020年间预算总额为6.65 亿欧元。 截至 2019 年，欧盟在营加气站 152 座，计划 2050 年达到3.3 万座。

三、我国氢能产业发展现状

（一）政策制定情况

各地方政府依据 《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020 年）》和《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》等中央文件精神， 密集出台相关支持政策， 制定氢能源汽车发展规划， 积极寻找地方经济新增长点。 2019 年至今，全国已有14 个省（市）实质性开展氢能产业布局与推广工作，分别是广东、山东、江苏、湖北、河北、山西、浙江、四川、北京、天津、吉林、辽宁、安徽、河南。 以上大部分地区均出台了相关产业扶持政策（见表1），并落地一批燃料电池或整车产业，推动加氢站建设， 积极开展示范运营。目前，中国氢能产业已初步形成“东西南北中”五大发展区域。

（二）产业发展情况

氢能应用场景横跨交通、工业、能源领域，发展形成了加氢站、氢燃料电池、整车生产、储能等产业。

1.加氢站。 近年来，加氢站基础设施发展迅猛， 已有超过25 个省市出台了布局加氢站建设的政策。 鉴于加氢站建设成本高、 回报预期不明等现实情况， 新型混合加油、加氢模式的“氢油合建站” 不仅适应了氢能产业发展的需求， 也为氢能基础设施建设提供了新思路。 截至2018 年已建成加氢站 23座，规模500kg 以上占39%，2019 年建成加氢站超过50座。

2.氢燃料电池。 氢燃料电池兼具续航里程、 充能时间、能量密度、环保特性等多方面鲜明特色， 是当前氢能产业开发的热点和有发展前途的新动力电源。目前，国内氢燃料电池的发展已得到行业和企业的重视， 质子交换膜燃料电池市场逐步扩大，具备完全燃料电池电堆生产能力的企业达25 家，包括新能源动力股份有限公司、上海神力科技有限公司等燃料电池系统公司，仅2019 年氢燃料电池产业相关投资及规划资金就超过850 亿元。

3.工业生产。 除交通领域外， 氢能在工业领域也得到广泛的推广应用。 山西左权县引进伊朗设备和美国Midrex 工艺，累计投资 18 亿元建设“核能制氢”与“氢能冶金” 相结合的工业示范项目， 打造工业领域最佳减排技术；兰州国内首个“液体太阳能燃料” 生产示范工程成功将甲醇重整制氢及氢燃料电池技术应用于重卡等商用车， 为未来全产业链绿色氢能在工业领域应用提供了新方向； 山西长治打造以 “制氢+加氢基础设施建设+氢能重卡和专用车辆制造+氢能重卡物流园区+储供氢装备制造+氢能工业”为发展路径的氢能综合应用产业集群，为氢能综合应用提供了新方向。

表1 中国主要省市氢能发展主要政策

续表1

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4.储能。 与传统电池储能相比， 氢储能在储能密度和储存时间有着独特优势，是一种适用于大规模和大时间跨度的储能。 截至 2019年， 中国已投运储能项目累计装机 31.5GW， 占全球17%。 随着可再生能源的大规模开发与应用， 氢储能技术应用空间广阔。现阶段，氢储能技术推广的障碍在于压缩和输送过程的设备资金投入过高， 还需通过技术发展降低成本， 探索成熟的商业盈利模式以及去除体制和机制上的障碍。

四、天津氢能产业发展现状

近年来， 天津着力推进能源结构和经济结构转型升级，已初步形成氢能产业链，制氢、运氢、加氢站、整车、零部件等方面均有所布局，并拥有知名高校与检测机构提供行业技术支持， 天津氢能产业发展具备一定的基础和优势。

（一）产业发展优势

1.政策引领良好。 天津高度重视氢能产业发展，将其作为应对能源和环境压力、 推动产业结构优化升级的重要举措。 天津市发展改革委牵头编制的 《天津市氢能产业发展行动方案（2020—2022 年）》，首次提出了天津市氢能产业发展的顶层设计。根据《行动方案》，天津市将聚焦氢燃料电池及核心零部件产业化打造产业集群，推动整车产业发展， 培育制储运装备产业， 完善加氢站布局保障能源供应， 挖掘氢燃料电池应用潜能拓展产业链条，引育优势产业链企业，组建产业和技术发展联盟，打造氢能示范产业园， 推动氢能产业高质量发展。

2.氢能资源丰富。 天津制造业门类齐全， 工业基础雄厚， 涵盖 40 大门类、100多小类， 为氢能产业的发展提供了有力支持， 使天津拥有丰富的工业副产氢资源。充分发挥全市工业副产氢资源优势， 加快氢能提纯利用与储运装备产业发展， 既可提高资源利用效率， 也能为京津冀及周边地区提供较稳定的氢能资源保障。

3.应用前景广阔。 推广使用新能源汽车已成为氢能产业发展的重要一环， 在天津取得显著成效， 天津现已推广14 万辆新能源汽车，社会各界对此项工作均表示充分理解和支持， 这为后期推广燃料电池汽车奠定了良好的舆论和市场基础。同时，随着氢能产业化进程不断加速， 氢能和燃料电池在诸多领域具有广阔的应用空间和巨大的市场潜力。

（二）产业发展难点

1.氢能产业布局不完善。天津现已拥有大陆制氢、渤化集团、亚力气体、中能普发等氢气制—储—运企业，国氢新能源等燃料电池动力系统与关键部件的配套企业，中汽中心等燃料电池汽车技术研发与检测企业，形成了初步的氢能产业链，但天津氢能产业发展尚处于起步阶段，产业基础相对薄弱， 相较于上海林德集团、北京派瑞华、广东淳华氢能等氢能全产业链优势企业， 天津相关企业数量少， 未形成完整的产业链，缺乏技术优势和集群效应。氢能基础设施建设落后，加氢站数量少，氢能产业发展配套政策不足，氢气供应链不健全，尚未形成完备高效的制氢、储氢、运氢供应体系， 制约了氢能产业的发展。 全市高校院所及科研机构缺少能够快速产业化的技术储备， 与国内重点省市有较大差距。

2.关键部件及技术储备不足。 天津在燃料电池电堆核心技术与关键材料、 加氢站用氢气压缩机、 高压储氢系统关键部件以及氢气加注机等方面与国际先进水平差距较大，仍处于攻关期，主要依靠进口，成本较高，技术标准和检测体系发展成熟度低。

3.氢能应用场景不成熟。目前， 天津已拥有较为丰富的氢能应用场景， 主要集中在交通领域，港区、工厂货场等叉车应用场景以及公交、通勤线路等大客车应用场景， 但其他氢能应用场景尚不成熟， 在船舶运输、 无人机、应急电源、通讯基站、储能调峰等场景氢能应用程度不高，同时，氢燃料电池的应用潜能亟待挖掘。

4.政策创新力度不大。《天津市新能源产业发展三年 行 动 计 划 （2018—2020年）》 虽在全市形成政策引领，但市、区两级暂未出台氢能专项财政、税收、土地等配套政策。

五、天津氢能产业发展措施建议

鉴于上述难点，天津应进一步加大政策扶持创新力度，加强人才引进，强化对关键材料、核心零部件的技术攻关，完善氢能全产业链布局，打造氢能应用示范工程，积极融入京津冀氢能城市群，推动氢能产业高质量发展， 打造国内领先、具有国际影响力的氢能产业高地。

（一）加大政策创新力度，扶持氢能产业做大做强

1.建立规范高效的审批流程。 制定完善的与氢能产业相关的审批办法涵盖基础设施及产业落地， 开辟绿色通道，为涉氢产业项目投资、相关创新服务平台提供更优质的服务， 提供更便捷的审批通道， 营造更舒适的发展环境。

2.构建更完善、更友好的金融服务体系。 金融是助推氢能企业高质量发展的重要支撑和保障。 要进一步拓宽融资渠道，加大融资力度。 一方面，引导金融机构向氢能企业合理让利，另一方面，引导产业投资基金参与氢能产业投资项目建设。鼓励支持融资担保机构加大对氢能基础设施、研发测试技术服务平台等融资担保力度，鼓励有条件的企业发行债券、私募股权融资用于氢能研发， 完善政府引导、社会参与、市场化运作的多元投融资体系。

3.提高财政补贴力度。研究制定更加全面的财政补贴政策， 在氢能产业的各环节， 如氢能产业核心技术研发、创新平台搭建、加氢站建设、 氢能应用示范等环节都给予一定的财政补贴。 研究并确定一个减免氢能企业地方税收的期限和范围。 制定氢能企业补贴细则， 如氢燃料电池汽车补贴细则， 从而达到刺激氢燃料电池汽车消费的目的。

（二）加强体系建设，抢占氢能产业制高点

发展氢能产业也需要有完善的创新体系。

1.专业人才是科技平台建设的关键。 培养高层次的人才，引进高水平的人才，建立有专业能力的团队， 尤其是要在氢能与燃料电池领域着力培养人才， 可以采取从国内外高校引进专业人才，也可以鼓励高校与本地企业联合办学培养专门的氢能领域应用型技术人才。

2.平台建设是技术创新的支撑。依托高校、科研院所和骨干企业， 建设一批工程技术中心、 企业技术中心和重点实验室等研发平台，推动氢能企业与国内外知名氢能科研院所开展合作研究，促进创新链与产业链深度融合。

3.技术创新是产业发展的基础。对标世界领先水平，制定氢能产业技术的发展规划， 将行业创新与氢能发展中的重大的共性问题细化分类，统一解决。突出氢能产业关键领域、 核心零部件和整机装备的自主化水平， 着力突破氢能产业技术发展瓶颈。

（三）统筹产业布局，完善氢能产业链发展

以建立氢能全产业链为主线，着力营造产业、城市、环境互相支撑的氢能产业生态圈。

1.培养具有全球竞争力的产业集群。 瞄准国际先进水平，培育若干具有全球竞争力的产业集群，打造产业高质量发展典范，大力培育具有空间集聚、 错位竞争、相对完善等特点的氢能领域龙头企业，以重大技术突破和重大发展需求为基础，打造氢能产业特色园区，形成制氢、储氢、运氢、燃料电池电堆、关键零部件、动力系统集成、整车开发等现代产业集群，形成对经济社会全局和长远能源低碳发展具有重大引领带动作用的氢能经济。

2.注重产城协调，推进以清洁能源氢能为核心产业的“氢能小镇”率先发展。按照产城互促、产城融合的发展理念，围绕氢能产业重点领域，构建氢能产业生态体系，瞄准国际水平，前瞻性地布局上游制氢，中游系统开发，下游利用氢能在交通、 商业设施等方面的应用。 推动氢能产业集聚区与所在区域一体化发展，有针对性地加强氢能产业定向招商，逐步壮大氢能经济实力， 同时完善氢能企业总部、孵化基地、金融、商贸会展、体验展示等综合配套功能区建设，优化氢能产业园区发展环境， 实现以产促城，以城兴产，逐步发展成以氢能产业带动城市发展的“氢能小镇”。

3.对标国际先进水平，统筹规划本市氢能基础设施建设，根据科学布局的原则，建设多个综合供能服务站。综合供能服务站是一种新型智慧公共基础服务设施，它集加油、加气、加氢、充电于一体，提供停车饮水、公共卫生、旅游咨询、文化宣传等综合性服务。在现有加油、加气站和规划建设的综合供能服务站中布局加氢装置， 加快形成覆盖本市范围的氢气供应网络。

（四）拓展延伸产业链，打造氢能应用示范工程

1.推进氢能冶金示范工程。深入研究氢冶金技术，引进世界最先进的制氢和氢还原技术， 建设氢冶金示范工程。鼓励氢能在化工、钢铁领域的应用， 以氢能绿色还原剂替代煤炭， 探索出一条化工、钢铁领域发展低碳，甚至“零碳”的发展模式，改变传统冶金工艺大量消耗燃煤的发展模式， 彻底解决冶金过程产生的环境污染和碳排放问题。

2.推进氢燃料电池船舶应用工程， 拓宽氢能在交通领域的应用。 船舶的传统动力推进装置大都是通过消耗柴油产生动力， 能量转换率低， 噪声大， 船舶的舒适性差， 燃料燃烧产生大量污染物。 氢燃料电池是清洁、高效、 具有可持续发展的新能源，氢能具有能量转换率高、低噪声、零排放的优势，使用氢燃料电池的船舶舒适度高，续航里程长的特点，氢燃料电池是绿色船舶的最佳动力推进装置。 将氢燃料电池用在清洁邮船、 渔船、 摩托艇、 远洋液氢运输船等动力推进装置上， 打造国际氢能海运航线的重要枢纽。 积极探索氢能源列车、 氢燃料电池飞行车等研发， 推进氢燃料尖端车辆科技发展。