“双碳”背景下的氢能拓进

项鸿

“双碳”目标对能源行业的供给、消费、技术、体制、合作等方面有着深远的影响，未来的能源利用将是多维度、多能源的梯级利用，从而构建能量效率最优的能源体系，而绿色氢能是其中的重要组成，眼下“新能源+储能+氢能”的多元协调开发新模式亦被寄予厚望。

氢能发展热潮的背后氢能产业面临诸多挑战，中国氢能联盟专家委员会主任余卓平在“十四五”氢能产业论坛上指出，“在低碳发展和能源转型的大背景下，我国氢能产业迎来全新机遇，‘脱碳成为本轮氢能产业发展第一驱动力。”

实现“双碳”的最优途径

国际氢能委员会预计，2050年氢能将承担全球18%的能源终端需求，创造超过2.5万亿美元的市场价值。当前全球各主要经济体均围绕氢能“抢滩部署”，如欧洲在氢能项目数量方面处于领先地位，其涵盖全产业链，于工业应用和交通运输应用领域重点布局，跨行业的综合氢经济项目尤为特色。日本、韩国则在交通运输应用、绿色氨、液氢和有机液态储氢项目方面表现不俗。但正如专家所说，“总体看来，全球氢能产业处于全产业链关键技术初期和商业模式探索阶段，我国也大致如此。”氢能虽已被列入我国的“十四五”规划，且有23个省市自治区相继发布氢能规划和指导意见，但氢能的总体专项规划尚未发布，可见其产业发展仍将持续探索，甚至存在纠偏的可能。

国家能源局监管总监李冶明确指出，“发展氢能必须深刻认识和把握能源革命的核心，从国情和能源发展的实际出发，确定我国的氢能发展战略。”《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》的数据显示，我国氢气产能约每年4100万吨，产量约3342万吨，位居世界第一，其中，氢气纯度达到99%以上的工业氢气质量标准的产量约为1270万吨/年。而据测算，为实现2060年碳中和目标，我国氢气的年需求量将从目前的3342万吨增加至1.3亿吨左右，在终端能源体系中占比达到20%。

中国产业发展促进会氢能分会会长魏锁表示，“氢能产业需要充分发挥我国规模化市场优势和内需潜力，通过政策引导，快速形成市场规模，加快产业链布局和科技研发，形成强大的技术支撑体系，推动产业发展。”业界人士对此建议，“氢能产业要评估从原料采集、生产运输、使用、回收的全生命周期碳足迹，制定氢能发展的碳足迹标准和测量指标，引导氢能产业的发展，逐步形成有中国特色的氢能产业链。”

我国在氢的生产与使用上，主力仍在工业领域，来源仍是高碳的化石能源，中国工程院院士曹湘洪以重工业为例解析发展氢能可显著减少化石能源的碳排放，提高化石能源使用效率，“在钢铁生产中，氢可以替代焦炭作为还原剂，实现从碳冶金到氢冶金的转换，数据显示，全球平均每生产1吨钢会排放1.8吨二氧化碳，相比传统的碳冶金，氢冶金最高可减少85%以上的二氧化碳排放。”中国氢能联盟专家委员会主任余卓平认为氢能将在重工业等难以脱碳的行业发挥重要作用，他将氢能在碳中和目标中的作用划分为三个层次，“第一是脱碳，实现交通、工业领域的脱碳，这是氢能能够发挥的重要作用；第二是固碳作用，将碳捕捉与制氢相结合；第三，将生物质制氢与碳捕捉相结合，可形成负碳的概念。”

“氢”装上阵，技术为要

去年年末，中国氢能联盟发布《低碳氢、清洁氢与可再生能源氢的标准与评价》，对氢的标准进行量化。我国氢气主要来源是灰氢，即化石能源制氢，主要是工业副产氢，处于发展第二阶段的蓝氢和可再生能源制氢的绿氢占比需进一步提升。

激发下游市场需求、促进氢产业链的全面发展，让氢能的应用规模获得质的飞跃，是我国氢能行业需要持续面对的挑战。氢能具有能源强度高、能源转化率高、碳排放量低的“两高一低”优势，却也存在技术难度高、生产成本高、储存和运输困难大的“两高一大”难题，这让对其的普及应用需要政策的扶持以及相当的技术支撑与精妙的场景营造。

随着深度脱碳的需求增加和低碳清洁氢经济性的提升，氢能在工业、交通、建筑与发电等领域逐步渗透，相关行业各方已据此积极应对。于全国碳交易开市首日，据国资委透露，已有超过三分之一的央企在制定包括制氢、储氢、加氢、用氢等全产业链布局，并取得了一批技术研发和示范应用成果。

今年上半年，有近40个氢能产业链项目公布落地，各个产业领域的跨界布局屡屡出现，可再生能源制氢（碳中和目标）、液氢及液氫装备（液氢标准发布）、燃料电池及汽车（示范城市群推动）、加氢站（合建站、综合站加速布局）等项目备受推崇，氢能发展路线图更显清晰的同时，行业层面的监管明确也在某种程度上助推了氢能投资的加速。

在北京大兴区，占地20万平方米的国际氢能示范区正在加紧建设，示范区内全球规模最大的加氢站已进入试运行阶段，每天约有10辆测试车在此加氢。大兴区将依托大兴国际机场、京东“亚洲一号”仓库等丰富的氢燃料电池车辆应用场景，不断探索商业化应用，全力构建氢能生态产业链。根据年初科技部与山东省签署的“氢进万家”科技示范工程，其将通过纯氢管道输送的方式，开展工业园区、社区楼宇和交通移动用能等多场景氢能应用示范，打造全国首条氢能高速走廊、全国首个万台套氢能综合供能装置示范基地。

在最受关注的氢能和燃料电池汽车产业领域，财政部等5部门也下发通知，拟将京沪粤冀豫等地纳入燃料电池汽车示范应用城市群；上海市与苏州、南通、嘉兴、淄博、鄂尔多斯等6座城市签订了燃料电池汽车城市群项目合作协议；在政策及市场因素施力情况下，氢能汽车、氢能重卡正迎来又一轮发展契机。