文/趙易凡 羅培
能源是國家經濟命脈，國際能源博弈常常關系到一個國家的競爭力，甚至影響國際地緣政治格局。俄烏沖突以來，歐洲國家深陷能源危機，歐元區經濟也受到影響。根據德銀數據預計，2023 年，歐元區經濟將面臨連續四個季度收縮，通脹率也存在上行風險?？梢娔茉炊倘睂医洕闹匾绊憽Ｎ覈堑湫偷摹案幻贺氂蜕贇狻钡膰?，一直以來，原油、天然氣等能源對外依存度較高。據 2021 年基礎化工行業報告數據統計，我國天然氣對外依存程度超 40%，且逐年攀升，而原油進口對外依存度高達 70%
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。從能源安全的角度看，我國能源結構轉型勢在必行。
習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上宣布：“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于 2030 年前達到峰值，努力爭取 2060 年前實現碳中和?！边@是中國作為負責任有擔當的大國對世界的莊重承諾。中國是發展中國家，且人口基數大，發展是我國的第一要務。過去幾十年的高速發展讓我國發生了翻天覆地的變化，但同時也要看到伴隨而來的嚴重環境問題。我國是碳排放大國，我們要用歐美發達國家一半的時間實現碳達峰碳中和，碳減排的壓力巨大。根據 Enerdata 數據統計，在 2020 年，中國的二氧化碳排放量約為 100 億噸，占全球總排放量的 30% 左右。根據未來智庫報告《氫能源產業專題研究》統計，我國的碳排分布各行業占比如下：“發電（供熱）的占比為 45%，工業占比 39%，交通占比 10%。而發電（供熱）的主要終端消費者為工業（64.6%）和建筑（28%）。根據碳排放交易網，二氧化碳的主要排放源為工業（68.1%左右）、 建筑（17.6%左右）與交通（10.2%左右）?！?/span>
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從雙碳目標的角度看，我國能源結構轉型迫在眉睫。
氫能作為 21 世紀廣受推崇的綠色能源，可代替傳統能源與工業、建筑、交通等領域融合發展，為高碳排領域提供低碳轉型動力。氫能來源豐富、應用場景多元化，且清潔高效，是公認的二次能源載體。同時，氫能也是高效的儲能手段，可大規模、長時間幫助可再生能源進行消納，把難以儲存的風電、光電儲存下來并進行調控。我國具有良好的制氫基礎與大規模的應用市場，發展氫能優勢顯著。長期來看，加快氫能產業發展是助力我國實現碳達峰碳中和目標、有效保障我國能源安全的重要途徑。
全球主要發達國家爭先布局氫能戰略，助推氫能產業發展。
美國。美國能源部于 2022 年 11 月頒布了《國家氫能戰略和路線圖草案》著重闡述了清潔氫將有助于美國脫碳并助力經濟發展，并制定了清潔氫從生產到儲運以及應用場景的全產業規劃，其中應用場景以工業領域、重卡運輸以及儲能供能等領域為主。
歐盟。歐盟在 2022 年 3 月 18 日發布的《歐洲廉價、安全、可持續能源聯合行動方案》（下稱“方案”）公布了最新的氫能戰略，歐盟將致力于綠色氫氣研發。歐盟計劃于 2050 年實現氣候中立，而綠色氫氣的出現將幫助歐盟減少對石油、天然氣等傳統能源的進口需求，加速自身能源結構轉型?！斗桨浮窂恼晤I域、市場經濟領域、教育與研究領域多方位探索氫能的應用。
日本。日本在氫能領域的發展一直處于世界領先，日本政府在福島核泄漏事件爆發后，提出“氫能社會”的戰略目標。2021 年底，日本政府發布第六次能源基本計劃，針對“氫能社會”戰略以及氫能的利用制定計劃。對電力部門、工業部門、住宅與商業部門和運輸部門均做出氫能規劃部署。
由此可見，氫能已成為國際公認的未來能源安全保障的突破口。國際氫能委員會甚至預測，到 2050 年，氫能將占能源結構總體的 18%，能夠有效減少超過 60 億噸二氧化碳排放，并創造約 3000 萬個氫能產業工作崗位，為保障能源安全，發展社會經濟做出重大貢獻。
國家層面。中國每年制氫量約 3300 萬噸，約占全球總產量的 30%，是世界上制氫量最大的國家[3]。我國的可再生能源裝機量全球領先，可再生能源制氫發展潛力巨大。近年來，我國出臺多項政策支持氫能產業發展。氫能相關內容被多次寫入政府工作報告，提及加速充電，加氫等基礎設施建設。國家對氫能產業的扶持不斷增加，促進氫能產業不斷發展。2022 年 3 月，多部門聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》（以下簡稱《規劃》），把氫能確定為未來國家能源體系的重要組成部分和用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體，氫能產業被確定為戰略性新興產業和未來產業重點發展方向?！兑巹潯诽岢觯到y構建支撐氫能產業高質量發展創新體系，從發展關鍵技術、打造產業創新平臺，建設人才隊伍、開展國際合作等多方面綜合發展氫能，并將統籌推進氫能基礎設施建設，鼓勵氫能多元化示范應用?！暗?2025 年，可再生能源制氫成為新增氫能消費的重要組成部分；2030 年，形成較為完備的清潔能源制氫及應用體系；2035 年，可再生能源制氫在終端能源消費中的比重明顯提升，對能源轉型發展起到重要支撐作用?！?/span>
地方層面。國家財政部、工業和信息化部、科技部、國家發改委、能源局（以下簡稱五部委）先后于 2021 年 8 月和 12 月批準京津冀、上海、廣東以及河北、河南省報送的城市群為燃料電池汽車應用示范城市群。兩批示范應用城市的批復標志著全國“3＋2”燃料電池汽車示范格局已經形成，十三個省市、四十余座城市打破行政區域限制，在全國范圍內選擇氫能產業鏈上優秀企業所在城市跨地域“合縱連橫”。據國家能源局統計，目前已有 30 余個省區市在其“十四五”規劃中提及氫能發展，50 多個城市出臺了地方氫能產業發展專項規劃，超過 300 個地級市積極參與制定氫能與燃料電池的產業規劃。
相較于國際先進水平，我國氫能產業尚處于初級階段，還存在創新能力不強、基礎設施不夠完善、總體成本偏高等問題。
我國氫能產業鏈處于建設初期，所掌握的核心技術水平、綜合研發能力與領先國家尚有較大差距。氫能裝備和核心部件方面是我國氫能產業發展最主要的短板，進口依賴度較高。
在氫能儲運、加注等方面，高壓儲氫瓶用高強度碳纖維材料、瓶口組合閥亟待突破，低溫液氫的全套裝備幾乎都缺乏成熟的國產化產品，加氫站裝備中國產壓縮機有待驗證，特別是 70MPa 壓縮機，其他的高精度氫氣流量計、傳感器、以及加氫槍等核心零部件均依賴進口。
在燃料電池方面，目前國內氫燃料電池電堆的質子交換膜、催化劑、碳紙等核心材料對外依存度總體較高，與國外先進水平相比還有較大差距。燃料電池系統零部件中，國產空壓機性能還有待驗證，氫氣循環系統和增濕器的企業非常少，進口比例較高。
加氫站相對稀少是目前制約氫產業發展的“卡脖子”問題之一。加氫站作為氫能產業的重要基礎設施，其建設相對滯后。據國家能源局統計，我國現有 255 座加氫站，數量全球第一[4]。這些加氫站分布在全國數十個城市，而氫燃料電池汽車卻主要集中在上海等示范應用的 5 大城市群和北方地區。車輛的集中和加氫站的廣泛分布意味著，加氫站在車輛集中的地區處于相對較少甚至緊缺狀態。
加氫站的缺乏制約了氫能產業的發展。加氫站審批難，建設標準未及時更新（《加氫站技術規范》頒布于2010年），以及運營成本高都是加氫站建設的“攔路虎”。
當前階段，由于燃料電池部分關鍵零部件仍依賴進口、規模也較小，此外上游氫能供應以及規?；蛔?，導致氫燃料電池汽車的車輛購置成本和能源使用成本較高，經濟性優勢尚未顯現。
目前，電解水制氫成本仍然較高，以內蒙古自治區為例，電解水制氫的成本電價在 0.24 元左右，??制氫成本約 30元/kg。加氫站的建設成本較高，加注量 1000kg/d 的 35MPa 加氫站建設成本高達 1500 萬元，是加油站的數倍。燃料電池電堆成本處于 3000-4000元/kw 左右水平，100kw 就是 30-40 萬元。
因此，當前燃料電池汽車的購置成本較高，尚不具備完全商業化的能力。以推廣數量較多的年份 2020 年為例，多數訂單公交車均價在 200-300 萬元/輛，燃料電池重卡每輛在 135 萬到 170 萬左右，價格較高。
如果沒有國家及各地的補貼政策支持，氫能汽車購置和運營成本都較高，企業沒有積極性。
氫能的多場景大規模應用對實現雙碳目標至關重要。隨著國家和地方對氫能產業發展的重視程度越來越高，各方加大研發投入和應用探索，我國氫能技術持續進步，成本穩步下降，產業能力不斷提升，基礎設施瓶頸逐步緩解，為氫能多元場景應用示范提供了條件。據中國氫能聯盟預測，到 2030 年，中國氫氣的年需求量將達到 3715 萬噸，在終端能源消費中占比約為 5%；到 2060 年，中國氫氣的年需求量將增至 1.3 億噸左右，在終端能源消費中的占比約為 20%
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。其中，工業領域用氫占比仍然最大，占總需求量的 60%，其次分別為交通運輸領域、新工業原料、工業燃料等。氫能在交通、工業、儲能和發電等多領域、多場景推廣應用，將帶動全產業鏈向規模化、商業化持續發展。
在交通領域，氫能被視為能夠減少碳排放的清潔燃料之一，可被應用于航空領域、鐵路運輸、公路運輸、航運等多種場景。根據北京冬奧會奧組委數據統計，2022 年北京冬奧會，有超過 1000 輛氫能源汽車投入使用，成為冬奧賽場上運輸的主力軍。以奧運健兒們乘坐的氫燃料客車為例，每輛車每百公里可減少 57.86 公斤的二氧化碳排放，氫能源汽車的使用標志著氫能為雙碳目標的達成增添助力。
氫能產業的應用有助于促進工業向低碳零碳轉型。氫能在工業領域的應用廣泛，是重要的工業原料。國家氫能產業規劃和各地的十四五規劃均積極探索氫能在化工、制造等工業領域的應用。通過可再生能源制氫再合成甲醇、合成氨，有助于化工行業降碳減排。氫氣還可作為還原劑替代焦炭、天然氣等高碳排能源，有助于減少煉鐵和煉鋼等工業領域的大量碳排放，推動工業領域的綠色轉型發展。
可再生能源發電存在不穩定性，其發電能力可隨季節、光照等自然因素產生變化。氫能作為新型儲能手段，具有跨季節、跨區域、大規模存儲等優勢，在用電低谷期，將新能源發電富余電力通過電解水制氫等方式轉化為氫能，再通過高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫、固態金屬儲氫等方式進行存儲，幫助可再生能源大規模消納；在用電高峰期，被儲存的氫能可通過燃料電池、氫氣透平裝置發電，并入國家電網，幫助電網實現規?；{峰。
氫能產業的發展潛力巨大，是我國未來能源體系的重要構成部分，可起到保障能源安全，促進高碳排產業綠色低碳轉型的作用。
近年來，受到新能源汽車和可再生能源產業高速發展的積極影響，氫能產業被視為帶動經濟增長的下一個突破口。然而，當前氫能產業發展還面臨技術、成本和產業化等多方面挑戰，在工業、建筑、儲能等領域的氫能應用也還處于探索示范階段。長期來看，還需要更完善的政策體系、更前沿的技術創新、更契合的應用場景和更合理的商業模式，共同促進氫能產業的規?；瘧?。
面向 2025 年，應統籌協調各方資源，明確發展重點，利用政策、金融等手段，促進核心技術突破與基礎設施完善，不斷推進氫能規模化示范，形成具有中國特色的氫能發展路徑和模式，助力國家能源安全保障和雙碳目標實現。
參考文獻：
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4. 朱豫. 國家能源局：我國加氫站數量位居世界第一[EB/OL]. 2022[2022-12-13]. http://www.gov.cn/xinwen/2022-04/13/content_5685072.htm.
5. 李清波. 林忠欽院士：氫能將在終端能源消費中占比20%[EB/OL]. 2022[2022-12-13]. https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/9/485648.shtm.
