氫能是一種清潔低碳、靈活高效、來源廣泛及應用多元的能源形式，在我國經(jīng)濟社會發(fā)展和能源綠色低碳轉(zhuǎn)型中具有重要的地位和作用。發(fā)展氫能，一方面可以打破可再生能源并網(wǎng)消納的瓶頸，加速其開發(fā)利用；另一方面，可替代煤炭、石油等傳統(tǒng)化石能源，減少對化石燃料和傳統(tǒng)油氣資源的依賴性，提高我國能源的自給率和安全保障。當前對于氫能的系統(tǒng)性報道不多，本文將對氫能發(fā)展的現(xiàn)狀，目前所遇到困難與機遇、氫能發(fā)展的未來趨勢進行淺析，旨在讓更多的人了解氫能這個新興行業(yè)。
一、氫能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具雛形
1 氫氣產(chǎn)能不斷提高
根據(jù)中國煤炭工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2021年我國氫氣產(chǎn)能約4000萬噸/年，產(chǎn)量3300萬噸，產(chǎn)量同比增長32%，達到工業(yè)氫氣質(zhì)量標準的約1200萬噸，我國已經(jīng)成為世界第一產(chǎn)氫大國。目前，我國主要以煤制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫為主，煤制氫技術(shù)成熟，制氫工藝體系和產(chǎn)業(yè)鏈條相對完整，各制氫技術(shù)占比分別為：煤制氫63.6%，天然氣制氫13.8%，工業(yè)副產(chǎn)制氫21.2%，電解水1% 。
2 氫能儲運多點突破
高壓氣態(tài)儲運技術(shù)是目前我國最為廣泛的氫能儲運方式，其技術(shù)相對成熟、基礎(chǔ)設(shè)施依賴度較小。管道輸氫可實現(xiàn)大規(guī)模、常態(tài)化、低成本的氫氣長途運輸，是未來氫氣儲運體系的重要組成
分。液氫存儲和固態(tài)儲氫基本無需壓力容器，運輸便捷，處于示范階段，是未來實現(xiàn)大規(guī)模氫能儲運的方向。預計到2025年，液態(tài)儲運和管道儲運的方式將得到進一步發(fā)展。
3 加氫網(wǎng)絡(luò)逐步形成
據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)，截至2022年12月底，國內(nèi)累計建成加氫站324座，加氫站數(shù)量位居世界第一。從省市分布看，廣東建成的加氫站最多，累計達到54座，山東34座排在第二位，浙江26座位居第三。
4 氫能應用場景廣泛
氫氣作為一種工業(yè)原料，可廣泛應用于石油、化工、冶金等領(lǐng)域。預計到2060年，我國氫能需求可達1.3億噸，其中工業(yè)需求占比約60%，交通運輸領(lǐng)域達到31%。
在交通領(lǐng)域，氫燃料電池汽車市場進入商業(yè)化初期。燃料電池汽車示范應用城市群初步形成“3+2”格局。示范期內(nèi)推廣燃料電池汽車總量超過37000輛。氫燃料電池汽車產(chǎn)銷逐年上升，市場進入商業(yè)化初期。中國汽車工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示，截至2021年底，我國氫燃料電池汽車年銷量1586輛，保有量8938輛。預計到2030年、2060年，氫燃料電池車年銷量將分別達到29萬輛、200萬輛。
在工業(yè)領(lǐng)域，氫能冶金、綠氫化工項目加速落地。氫能冶金——目前，氫能在鋼鐵領(lǐng)域的應用主要是在富氫高爐冶煉、氫基直接還原、富氫熔融還原以及富氫燒結(jié)等方向。綠氫化工——氫能主要應用在合成化學品、加氫煉化和合成燃料等方面，在這些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)綠氫對灰氫的替代可大幅降低化工行業(yè)碳排放。
在建筑領(lǐng)域，“氫進萬家”探索社區(qū)氫能應用新模式。氫能在建筑領(lǐng)域的應用與傳統(tǒng)能源相類似，主要探索應用于空間供暖、制冷、烹飪和備用能源等。應用方式主要包括燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)/熱電聯(lián)供和天然氣管道摻氫。鑒于氫能制取、儲存、運輸尚未實現(xiàn)規(guī)?；瑲淠茉诮ㄖI(lǐng)域暫無明顯優(yōu)勢。
5 產(chǎn)業(yè)集聚效應初顯
目前我國氫能產(chǎn)業(yè)逐步形成“東西南北中”五大發(fā)展區(qū)域，并逐漸輻射到周邊地區(qū)。分別是東部早期燃料電池車研發(fā)與示范區(qū)域、西部可再生能源制氫和燃料電池電堆研發(fā)區(qū)域、南部燃料電池車大規(guī)模示范和加氫網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃成熟區(qū)域、北部燃料電池電堆和關(guān)鍵零部件研發(fā)區(qū)域，以及中部燃料電池零部件研發(fā)和客車大規(guī)模示范區(qū)域。
6 大型央企陸續(xù)入局
大型央企的陸續(xù)入局給氫能產(chǎn)業(yè)走向成熟提供了重要支撐。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前超過三分之一的央企發(fā)揮各自產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，已經(jīng)在制定包括制氫、儲氫、加氫、用氫等全產(chǎn)業(yè)鏈的布局，并取得了一批技術(shù)研發(fā)和示范應用的成果。在氫能產(chǎn)業(yè)鏈上游，2022年上半年，中石化、中石油、中海油、國家電投等央企國內(nèi)落地的制氫項目已有18個。在氫能產(chǎn)業(yè)鏈中游，國家電投、東方電氣等央企則側(cè)重于研發(fā)氫燃料電池及其核心部件，突破了核心技術(shù)。在氫能產(chǎn)業(yè)鏈下游，東風集團、一汽集團和中國中車等在燃料電池汽車方面進行了深度布局。
二、政策支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展提速
1 頂層設(shè)計持續(xù)推進
2019年，氫能首次被寫入政府工作報告。2020年9月，財政部、工業(yè)和信息化部等五部門聯(lián)合開展燃料電池汽車示范應用。2020年4月能源局發(fā)布《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》，氫氣能源屬性正在明確。2021年3月，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》首次把氫能產(chǎn)業(yè)寫入“五年規(guī)劃”。
2021年10月，中共中央、國務院印發(fā)《關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，統(tǒng)籌推進氫能“制-儲-輸-用”全鏈條發(fā)展。2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，氫能被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(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向。
2023年8月，國家標準委與國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、生態(tài)環(huán)境部、應急管理部、國家能源局等部門聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)標準體系建設(shè)指南（2023版）》（以下簡稱《指南》）。這是國家層面首個氫能全產(chǎn)業(yè)鏈標準體系建設(shè)指南，在氫儲運、制氫、應用、安全等方面都做了系統(tǒng)化規(guī)定，明確了近三年國內(nèi)國際氫能標準化工作重點任務，部署了核心標準研制行動和國際標準化提升行動等“兩大行動”，提出了組織實施的有關(guān)措施。
2 政策體系逐漸建立
據(jù)不完全統(tǒng)計，2006年至今，我國發(fā)布國家層面氫能相關(guān)政策80余項。從整體上來看，我國氫能政策主要可以分為起步階段、推廣階段和快速發(fā)展階段三個階段，各階段的產(chǎn)業(yè)政策及主要特點是：起步階段（2006-2015年），氫能產(chǎn)業(yè)政策主要側(cè)重于以氫燃料電池等前沿技術(shù)的研發(fā)；推廣階段（2016-2018年），氫能產(chǎn)業(yè)政策從燃料電池延申到制儲運用全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)；快速發(fā)展階段（2019年至今），明確將氫能納入我國能源戰(zhàn)略體系，列為前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革重要領(lǐng)域，穩(wěn)步推進氫能多元化示范應用。
3 區(qū)域政策密集落地
截至2022年12月，全國已有30個省級行政區(qū)域?qū)淠馨l(fā)展納入“十四五”規(guī)劃，69個地級市、縣、區(qū)明確提出要發(fā)展氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)。2022年1—12月，國內(nèi)各地區(qū)累計出臺412項氫能相關(guān)政策。值得一提的是，北京、上海、內(nèi)蒙古和山東等四個省（市、自治區(qū)）明確提出“2025年氫能產(chǎn)值千億”的目標。此外，保定、濮陽、寧波、嘉興等多個地級市也陸續(xù)發(fā)布了近百項氫能產(chǎn)業(yè)專項發(fā)展規(guī)劃。
4 標準規(guī)范產(chǎn)業(yè)發(fā)展
2020年，全國氫能標委會基于氫能技術(shù)進展和產(chǎn)業(yè)需求，系統(tǒng)構(gòu)建了氫能全產(chǎn)業(yè)鏈標準體系，包括基礎(chǔ)與通用、氫安全、氫制備、氫儲存、氫輸運、氫加注、氫能應用等七個子體系，全面梳理國內(nèi)外氫能標準進展，編制了標準體系表，為全面推動氫能標準化工作提供指導。根據(jù)國家標準全文公開系統(tǒng)統(tǒng)計，截至目前，我國氫能領(lǐng)域已發(fā)布相關(guān)標準101項，基本涵蓋制、儲、運、加、用全產(chǎn)業(yè)鏈。
三、氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景光明
在政策助力、企業(yè)投入加大、產(chǎn)需逐步形成合力的推動下，我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景光明。
1 氫能需求將持續(xù)增長
根據(jù)《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書2020》估算，2030年我國氫氣年需求量將達3715萬噸，在終端能源消費中占比約5%；2050年，氫氣年需求量將達6000萬噸，氫能在中國終端能源體系中的占比將達到10%，產(chǎn)值將達到1萬億元，氫能成為終端能源體系的消費主體；2060年增加至1.3億噸左右，可再生能源制氫占比70%，終端能源消費占比為20%。
2 可再生能源制氫規(guī)模化發(fā)展
我國可再生能源裝機居全球第一，我國電解水制氫能力每年可達到9億立方米，制氫成本降至25元/千克。隨著可再生能源大規(guī)模推廣，制氫成本有望持續(xù)下降。預計到2025年，可再生能源制氫成本將在目前的水平上降低35%-50%，2050年降幅可達60%。
3 多元化示范應用場景不斷拓展
未來隨著更多氫能投資項目落地，產(chǎn)業(yè)協(xié)同效應將逐步凸顯，氫能將在交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)多元應用。
四、氫能面臨的挑戰(zhàn)
目前全球氫能行業(yè)總體處于發(fā)展初期，在終端能源消費量中占比仍然很低。盡管目前開展氫能行業(yè)布局國家的合計經(jīng)濟總量已占據(jù)全球的75%，但受限于多方面的制約因素，氫能行業(yè)尚未形成全產(chǎn)業(yè)鏈與合力，未能全面推動生產(chǎn)生活進步，其原因主要如下：
①氫能關(guān)鍵材料及設(shè)備零部件要求苛刻、工藝復雜、成本高昂，并且不同國家、不同部門之間的技術(shù)差距明顯。尤其對于我國來說，一些關(guān)鍵技術(shù)仍然被國外所壟斷。
②電解水制氫技術(shù)是實現(xiàn)綠氫大規(guī)模生產(chǎn)的最有希望的途徑，但其成本過高，主要由電價導致，短期仍無法完全替代碳排放量較高的化石燃料制氫。
③受限于我國可再生能源資源的分布狀況，制氫端與用氫端往往存在著較大的時間和空間錯位性，尚未形成完善的氫氣存儲和輸運網(wǎng)絡(luò)渠道。
④較之于石化能源產(chǎn)業(yè)，氫能屬于新興能源，目前缺乏相應基礎(chǔ)設(shè)施整體布局。因此，目前氫能全產(chǎn)業(yè)鏈體系上下游難以形成有效聯(lián)動，尚未健全。
⑤當前用氫端需求關(guān)注方向過于單一，主要集中在氫燃料電池及其交通載具方面，目前成熟度偏低、規(guī)模不大，需求尚未得到全面開發(fā)。
⑥氫能技術(shù)標準不完善，涉及氫品質(zhì)、儲運、加氫站和安全等內(nèi)容的技術(shù)標準較少，急需一套健全的國際、國家或行業(yè)標準，以此來規(guī)范氫能行業(yè)市場健康發(fā)展。
五、氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展措施建議
堅持戰(zhàn)略引領(lǐng)，完善氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃布局。強化氫能產(chǎn)業(yè)鏈頂層設(shè)計，堅持綠氫原則，重點圍繞氫能交通、綠氫化工，依托國有企業(yè)在綠色高純氫制備、加氫站、氫氣儲運、氫燃料電池等領(lǐng)域超前布局，推動技術(shù)與市場、供應與需求“齊步走”。通過政府補貼引導社會資本投資，強化氫能的能源屬性，將氫能列入國家綠色基金及投資管理體系，明確財政、稅收等多方面政策支持標準和支持時限，建立相應的資金和擔保機制，積極引導社會資本投資，促進國有大型能源企業(yè)向以氫能為代表的新能源業(yè)務轉(zhuǎn)型、支持中小民營企業(yè)進入氫能及燃料電池細分市場，借助政府補貼措施加快氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
統(tǒng)籌產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)、各地區(qū)氫能規(guī)劃。以推動我國早日實現(xiàn)“雙碳”目標為導向，制定氫能產(chǎn)業(yè)的整體目標和配套宏觀政策，將氫能發(fā)展任務分解到各地區(qū)，作為約束性指標落實各級政府的目標責任制，推動國家整體目標實現(xiàn)。
建立健全管理組織機構(gòu)，完善氫能標準體系。建立健全氫能管理組織結(jié)構(gòu)。明確氫氣生產(chǎn)、儲運、應用等環(huán)節(jié)的歸口管理部門和相應的管理章程、法規(guī)體系，籌建專門的管理部門，如氫能協(xié)調(diào)中心等，協(xié)調(diào)各部委工作，監(jiān)測并評估氫能產(chǎn)業(yè)進展，定期對政策措施進行動態(tài)調(diào)整。建立氫能規(guī)范標準、檢測標準和安全保障體系。
統(tǒng)籌建立健全氫泄漏與擴散燃燒、材料與氫的相容性、儲氫系統(tǒng)及氫監(jiān)測等在內(nèi)的氫安全基礎(chǔ)研究體系，為建設(shè)氫能標準體系夯實基礎(chǔ)；完善氫能全產(chǎn)業(yè)鏈通用規(guī)范標準建設(shè)，建立健全檢測、計量、保險及售后保障在內(nèi)的產(chǎn)品和技術(shù)標準體系；加強標準制定過程中產(chǎn)學研用銜接和跨領(lǐng)域標準制定的協(xié)同，形成一體化標準體系。
合理配套、適度超前推動加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。明確加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的重點布局。加氫站等氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作應由點及面，優(yōu)先在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好、應用場景較為成熟的區(qū)域重點布局，發(fā)揮珠三角、長三角、京津冀等氫能利用重點城市群對周邊地區(qū)的帶動作用，最終實現(xiàn)全國范圍的推廣應用。以專用車輛帶動公用和民用需求。在近期發(fā)展規(guī)劃中應重點關(guān)注氫動力的港口貨運車輛、城市公交和環(huán)衛(wèi)等專用車輛，在加氫站規(guī)劃中充分考慮和照顧專用車輛的加氫需求，并在后續(xù)發(fā)展中積極推動氫能利用從專用向公用、民用等領(lǐng)域延伸，規(guī)模推動基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
強化科技創(chuàng)新，引導氫能產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展。加強關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。圍繞氫能全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)學研聯(lián)合攻關(guān)，開展核心材料和過程機理等基礎(chǔ)研究，提升系統(tǒng)集成能力，探索并推動氫能從制取、儲運到應用全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)提升和突破，盡快趕超國際先進水平。利用政策和市場手段保障氫能產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展。堅持市場導向，加強國企的示范作用、帶動民營企業(yè)補充投資；破除設(shè)備接入、地方準入、集成配套等方面的政策壁壘，將企業(yè)主體和產(chǎn)學研緊密結(jié)合；鼓勵大型骨干企業(yè)、科研院所、“高、精、專”中小企業(yè)相關(guān)成果轉(zhuǎn)化創(chuàng)業(yè)，打造自主化產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
重視氫能人才培養(yǎng)，打通科技型和應用型人才發(fā)展通道。考慮在本科及以上培養(yǎng)層次中新增氫能相關(guān)學科專業(yè)，塑造科技型人才的全產(chǎn)業(yè)鏈整體思維，開展深層次基礎(chǔ)理論及應用技術(shù)研究；在氫能技術(shù)和軟科學方面進一步強化學科的交叉融合，將氫能與新能源、電化學、新材料、經(jīng)濟學等學科相結(jié)合，拓展人才培養(yǎng)廣度；職業(yè)教育方面，完善專業(yè)設(shè)置審批和辦學檢查，提高操作和技術(shù)水平，擴大氫能應用型人才儲備。
積極引導氫能相關(guān)高校與領(lǐng)域內(nèi)高水平領(lǐng)軍企業(yè)合作，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，設(shè)立人才聯(lián)合培養(yǎng)基地；打通人才上升通道，創(chuàng)造和提供科技型人才和操作型人才的充分就業(yè)機會，提高社會對氫能專業(yè)人才的認可度和接受度。
拓展氫能多元應用場景，實現(xiàn)多能聯(lián)動互補。建立全球領(lǐng)先的氫能應用網(wǎng)絡(luò)，拓展國際市場。交通領(lǐng)域重點實現(xiàn)氫燃料電池在中重型車輛、新能源客貨車輛、船舶等領(lǐng)域的應用，工業(yè)領(lǐng)域可以開展綠氫在石油煉化、合成氨等行業(yè)的應用，發(fā)電領(lǐng)域可以適當布局氫燃料電池分布式熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)施及氫電融合微電網(wǎng)，儲能領(lǐng)域可以探索可再生能源+氫儲能的模式。
鼓勵國內(nèi)氫能領(lǐng)軍企業(yè)探索拓展相關(guān)設(shè)備裝備、技術(shù)成果等國際市場，實現(xiàn)中國氫能“走出去”。以氫能為中間環(huán)節(jié)，實現(xiàn)化石能源和清潔能源之間的多能互補轉(zhuǎn)換樞紐的功能。探索開展大規(guī)模光伏制氫、分布式發(fā)電、熱電聯(lián)供等新型供能和用能模式，探索實現(xiàn)氫、水與二氧化碳合成反應制備一系列化工產(chǎn)品的技術(shù)路線，架起氫能在化石能源和清潔能源之間交叉利用的橋梁，實現(xiàn)二氧化碳的清潔可持續(xù)減排和資源化利用路徑，逐步提升綠色能源供給水平。