從我(wo)國能源消(xiao)費現狀入手(shou)，介紹了碳(tan)排(pai)放“雙控”進展，分析了水(shui)電(dian)(dian)、核電(dian)(dian)、風光電(dian)(dian)等(deng)作(zuo)為(wei)主力能源的(de)短(duan)板(ban)以及氫(qing)(qing)能的(de)主要(yao)特性。從國內(nei)外(wai)視角出發，著重闡(chan)述了氫(qing)(qing)能發展的(de)機遇和加快(kuai)替代化(hua)(hua)石能源的(de)緊迫性。以案例法對電(dian)(dian)解水(shui)制(zhi)氫(qing)(qing)主要(yao)成(cheng)本(ben)(ben)組成(cheng)、相互關系以及不同電(dian)(dian)價(jia)、不同利用小時數對制(zhi)氫(qing)(qing)成(cheng)本(ben)(ben)影響(xiang)的(de)敏感(gan)性進行(xing)研究，對化(hua)(hua)石能源制(zhi)氫(qing)(qing)增(zeng)加“碳(tan)捕(bu)捉與封存技術”后成(cheng)本(ben)(ben)變化(hua)(hua)進行(xing)比較，針(zhen)對性地提(ti)出降低綠(lv)電(dian)(dian)制(zhi)氫(qing)(qing)成(cheng)本(ben)(ben)、開辟(pi)氫(qing)(qing)能生產新渠道(dao)、破解關鍵技術、擴大氫(qing)(qing)能化(hua)(hua)改造等(deng)解決(jue)方案。結論認為(wei)，以政(zheng)策(ce)扶(fu)持為(wei)動力、以多方聯動加快(kuai)試(shi)點(dian)示范為(wei)方法、以“綠(lv)電(dian)(dian)+儲能+氫(qing)(qing)能”組合彌補清潔能源的(de)短(duan)板(ban)是實現“雙碳(tan)”目標和綠(lv)色發展的(de)首選路徑。
生態文明建(jian)設是(shi)人(ren)(ren)與(yu)自然(ran)和(he)(he)諧共生的(de)(de)(de)(de)時(shi)代召喚、人(ren)(ren)民對美好(hao)生活追(zhui)求的(de)(de)(de)(de)重要(yao)(yao)體現。黨(dang)的(de)(de)(de)(de)二(er)十大提出了加(jia)(jia)快發展(zhan)方式綠(lv)色轉(zhuan)型的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求；2023年(nian)7月中央深改(gai)委審議通過(guo)了《關于推動能(neng)耗雙控逐步轉(zhuan)向碳排(pai)放雙控的(de)(de)(de)(de)意見》，生態文明建(jian)設進入(ru)以降碳為(wei)重點的(de)(de)(de)(de)戰略階段。當前，我(wo)國仍(reng)以化石能(neng)源(yuan)消費(fei)為(wei)主，雖然(ran)近年(nian)來加(jia)(jia)大了新能(neng)源(yuan)投入(ru)和(he)(he)開(kai)發，但占比(bi)仍(reng)偏小，光伏和(he)(he)風(feng)力發電的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)換效率(lv)低(di)、度電成本高(gao)，還沒(mei)有(you)形成規模優勢。化石能(neng)源(yuan)制氫(qing)是(shi)我(wo)國氫(qing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)(yao)來源(yuan)，制氫(qing)過(guo)程(cheng)會排(pai)放大量的(de)(de)(de)(de)CO2等氣體；綠(lv)電制氫(qing)零碳排(pai)放才剛(gang)(gang)剛(gang)(gang)起(qi)步，產業鏈基礎薄(bo)弱，一(yi)些核心技(ji)術還沒(mei)有(you)取得突破(po)或掌(zhang)握在他(ta)國手里。如何有(you)效破(po)解這些難點、今后氫(qing)能(neng)又應走什么樣(yang)的(de)(de)(de)(de)技(ji)術路線？這些問題都亟需(xu)引起(qi)高(gao)度重視和(he)(he)加(jia)(jia)大研(yan)究(jiu)攻關力度。從(cong)近年(nian)來的(de)(de)(de)(de)相關文獻看(kan)，以降碳減排(pai)為(wei)主線，采用儲能(neng)技(ji)術彌(mi)補風(feng)光電間歇性、年(nian)利用小時(shi)數低(di)等短(duan)板(ban)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)較少，“綠(lv)電+儲能(neng)”組合(he)可同時(shi)滿足綠(lv)色發展(zhan)、穩定(ding)性和(he)(he)延長電解槽工作時(shi)間等要(yao)(yao)求。
我國能源(yuan)消(xiao)費結構(gou)及碳(tan)排放“雙(shuang)控”進(jin)展
2022年，我國能源消(xiao)費總量(liang)54.1億(yi)t標(biao)準(zhun)煤，同(tong)比(bi)上(shang)升(sheng)2.9%，其(qi)中(zhong)，煤炭消(xiao)費占56.2%，同(tong)比(bi)上(shang)升(sheng)0.3個百分點；非化石能源消(xiao)費占17.5%，同(tong)比(bi)上(shang)升(sheng)0.8個百分點（見表(biao)1）。截(jie)至2023年6月(yue)底，全國發電裝機(ji)(ji)容量(liang)27.1億(yi)kW，其(qi)中(zhong)，火電裝機(ji)(ji)13.6億(yi)kW，占總裝機(ji)(ji)的50.18%；煤電11.4億(yi)kW，占總裝機(ji)(ji)的42.07%，長期以來(lai)“一煤獨大”的能源生產消(xiao)費結構仍沒(mei)有(you)改變。煤燃燒要產生灰渣和CO2、SOX、NOX等氣體。根據C+O2?CO2，燃燒1t熱值5000 kcal /kg的煤會排放約2.2t CO2。
表1 2022年(nian)我國能源消費結構(gou)
能源類型 | 能源(yuan)消(xiao)費(fei)占比(bi)/% | |
化石能源(yuan) | 煤炭 | 56.20 |
石(shi)油 | 17.90 | |
天然氣 | 8.40 | |
非化石能源 | 水電 | 7.52 |
核(he)電(dian) | 2.31 | |
風電 | 4.24 | |
光伏(fu)發電(dian) | 2.37 | |
生(sheng)物質發電(dian) | 1.03 | |
海洋(yang)能發電 | 0.0019 | |
其(qi)他 | 0.028 | |
2022年，我國溫室氣體排放總量約為140.93億噸CO2當量，占全球27%，人均溫室氣體排放量是全球人均的1.4倍。根據國際能源署（IEA）《2022年CO2排放報告》，我國CO2排放量為114.77億噸，80%左右CO2排放來自能源活動，由于工業過程減碳抵消了燃燒過程碳排放的增加，同比下降了0.2%，其實能源活動碳排量仍在上升通道（見表2）。煤碳行業經過10多年整合重組，礦井多小散亂問題得到有效解決，但離規模化、集約化仍有差距；目前全國在役300MW級及以下煤機約占全國煤電裝機容量的34.46%，上大壓小進度慢；近年來對煤電項目建設的限制有所放開，有的地方整治“兩高”項目力度不夠。碳捕捉與封存（CCS）技術在我國剛剛起步或僅作為示范項目，進入商業化的案例寥寥無幾。2012年國家發改委印發《溫室氣體自愿減排交易管理暫行辦法》，但自愿減排交易市場建設仍存在諸多急需改進的地方。產品全生命周期的碳足跡評價體系建設更是滯后。
表(biao)2 我國(guo)主要能源消費行業2022年CO2排放量增降幅度
行業 | 增減(jian)幅/% |
電(dian)力 | ～3.0 |
交(jiao)通 | -3.1 |
水泥 | -10.0 |
鋼鐵(tie) | -2.0 |
數據來源：IEA發布(bu)的《2022年CO2排放報(bao)告》。
人們(men)對化石能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)依賴是有(you)歷史(shi)淵源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)，但其(qi)生(sheng)產和(he)消費(fei)過程中(zhong)對環(huan)境(jing)污染大，價(jia)格易受(shou)多種因素(su)影(ying)響，不(bu)可持(chi)續發(fa)(fa)展。清(qing)潔(jie)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)中(zhong)，水電(dian)廠(chang)址稀缺，發(fa)(fa)電(dian)受(shou)制于上游(you)來水，如遇(yu)干旱季(ji)節只能(neng)(neng)(neng)(neng)停發(fa)(fa)；核電(dian)建(jian)設(she)周期太長，熱效(xiao)率低(di)，對地(di)理(li)環(huan)境(jing)要求苛(ke)刻，目前還不(bu)能(neng)(neng)(neng)(neng)用于電(dian)網調峰；風(feng)(feng)光的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)密度低(di)，發(fa)(fa)電(dian)間歇(xie)性(xing)、不(bu)可控和(he)年利用小時(shi)數低(di)，風(feng)(feng)機在風(feng)(feng)速小于3m/s或(huo)者(zhe)高于25m/s時(shi)要停運，所以(yi)風(feng)(feng)光電(dian)高比例并網會導(dao)致電(dian)力系統(tong)不(bu)穩定；海洋能(neng)(neng)(neng)(neng)鑒于關鍵技術和(he)經(jing)濟性(xing)問題，近(jin)期大規模開發(fa)(fa)的(de)(de)(de)可能(neng)(neng)(neng)(neng)性(xing)不(bu)大，詳見表3。對照全(quan)球主(zhu)要國家(jia)(jia)/地(di)區能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)氣候戰略(lve)目標（見表4），我國實現碳(tan)中(zhong)和(he)目標只預留了30年左右的(de)(de)(de)時(shi)間，僅為這(zhe)些國家(jia)(jia)的(de)(de)(de)一半。面對日益增長的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)需求和(he)加快降碳(tan)減(jian)排的(de)(de)(de)矛(mao)盾，最(zui)有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)辦法是直接(jie)發(fa)(fa)展低(di)碳(tan)甚至零碳(tan)的(de)(de)(de)清(qing)潔(jie)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)來替(ti)代(dai)傳(chuan)統(tong)化石能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)，避免一直以(yi)來“頭疼醫頭”的(de)(de)(de)被動應戰局面。
表3 我國(guo)主(zhu)要清潔能(neng)源相關指標對比
造價 /(萬元·kW-1) | 建(jian)設周期 /a | 度電成本/(元·kWh-1) | 燃料費/(元·kWh-1) | 能源轉換效率/% | 電力穩(wen)定(ding)性 | 可開發(fa)資源 儲量(liang) | |
核電 | 1.2～1.6 | 10 | 0.59 | 0.006 | 30～35 | 好 | 280萬t |
水(shui)電 | 0.7 | 3—5 | 0.25 | 0.005 | 80 | 好 | 3.8億kW |
光伏發電(dian) | 0.30～0.45 | 0.5—1 | 0.20 | 免費 | 23 | 不好 | 156億kW |
風電 | 0.49-0.60 | 1—2 | 0.57 | 免(mian)費 | 38 | 不好 | 10億(yi)kW |
生(sheng)物質發(fa)電(dian) | 0.8～1.2 | 2 | 0.51 | 0.420 | 31 | 較好 | 34.94億t |
海洋(yang)能發電 | 4～5 | 5—7 | 2.40 | 免費(fei) | 39① | 較好 | 10億kW |
注：①——海洋能(neng)中，潮(chao)汐能(neng)發電效率超過70%、波浪能(neng)40%、溫差能(neng)3%～5%.
表(biao)4 全(quan)球主要國家/地區能(neng)源氣候戰(zhan)略(lve)目(mu)標
國家/地(di)區 | 碳達(da)峰時間 | 碳(tan)中和目標 |
歐盟 | 1990年 | 2023年(nian)(nian)溫室氣(qi)體凈排放(fang)量較1990年(nian)(nian)至少降55%，2050年(nian)(nian)前實現(xian)碳中和 |
中國(guo) | 2030年前 | 2060年前實(shi)現碳(tan)中(zhong)和 |
英國 | 1973年 | 2035年(nian)溫(wen)室氣體排(pai)放量較1990年(nian)降78%，2035年(nian)電力系統實(shi)現100%清潔(jie)無碳供電 |
法(fa)國(guo) | 1979年(nian) | 依靠可再生能(neng)源和核能(neng)， 2050年(nian)實現(xian)凈零排(pai)放 |
韓國 | 2013年 | 2030年溫(wen)室氣(qi)體(ti)排放量較(jiao)2018年降35%，2050年實現凈零排放 |
德國 | 1979年 | 2030年(nian)溫(wen)室氣體(ti)排(pai)放較1990年(nian)降65%，2045年(nian)實現碳(tan)中和 |
印(yin)度 | 2030年左右 | 2030年前減少碳排放(fang)100億(yi)噸，2070年實現凈零排放(fang) |
加拿大 | 2007年(nian) | 2035年起禁止銷(xiao)售燃油新車(che)，2050年實現(xian)凈零(ling)排放 |
俄羅斯 | 1990年 | 2060年前實現碳(tan)中和(he) |
美國 | 2007年 | 2035年實(shi)現電(dian)力行業凈(jing)零排(pai)放，2050年實(shi)現溫室(shi)氣體(ti)凈(jing)零排(pai)放 |
日本(ben) | 2013年(nian) | 2050年實(shi)現凈零排(pai)放 |
注(zhu)：到2020年，全(quan)球已有(you)54個國(guo)家/地區實(shi)現(xian)碳(tan)達(da)峰(feng)，其中歐盟27國(guo)作(zuo)為(wei)整體已實(shi)現(xian)碳(tan)達(da)峰(feng).
氫氣的特性、潛能及應(ying)用(yong)
氫(qing)氣(qi)無色(se)無味、密度(du)小重量輕、導熱性(xing)最(zui)好、難溶(rong)于水(shui)，在大氣(qi)壓和(he)常溫下相(xiang)對(dui)穩定，在-252℃變成無色(se)液體(ti)、-259℃時(shi)變為雪花狀固體(ti)，具有高度(du)反(fan)應性(xing)，可與大多數元素(su)和(he)化(hua)(hua)合物(wu)反(fan)應，燃燒性(xing)能佳，在所有化(hua)(hua)石、化(hua)(hua)工和(he)生(sheng)物(wu)質燃料中（除核燃料），氫(qing)氣(qi)熱值(zhi)最(zui)高，是汽油的3.3倍、酒(jiu)精的4.7倍、焦(jiao)炭的4.8倍（見圖1），燃燒后的生(sheng)成物(wu)只有水(shui)，可循(xun)環利用，可長時(shi)間(jian)儲(chu)存和(he)長距離運輸。
圖1 常見燃料熱值(zhi)對比
氫是自(zi)然界(jie)存在(zai)(zai)(zai)最普遍的(de)元素(su)，約占宇宙質量(liang)(liang)的(de)75%，在(zai)(zai)(zai)地(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)上主要(yao)以水、碳氫化(hua)合(he)物和(he)各(ge)類有(you)機化(hua)合(he)物等化(hua)合(he)態(tai)的(de)形式存在(zai)(zai)(zai)。煤炭、工業(ye)副產、天(tian)(tian)(tian)然氣中均(jun)含有(you)較高的(de)氫，是當(dang)前我國(guo)氫氣的(de)主要(yao)來(lai)源(yuan)；水是氫的(de)“倉庫”，據推算，如把海(hai)水中的(de)氫全部(bu)提取(qu)出來(lai)，它(ta)所產生的(de)總(zong)熱量(liang)(liang)比地(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)上所有(you)化(hua)石燃料放出的(de)熱量(liang)(liang)還大(da)9000倍。天(tian)(tian)(tian)然氫主要(yao)存在(zai)(zai)(zai)于地(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)深(shen)部(bu)和(he)宇宙空間(jian)，地(di)(di)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)深(shen)部(bu)天(tian)(tian)(tian)然氫由地(di)(di)質作用生成(cheng)；有(you)研究表明，地(di)(di)下無處不在(zai)(zai)(zai)的(de)天(tian)(tian)(tian)然氫還會成(cheng)為(wei)未來(lai)能(neng)源(yuan)革命的(de)另一(yi)個(ge)主要(yao)支柱，2020年最新估算天(tian)(tian)(tian)然氫生成(cheng)量(liang)(liang)為(wei)(254±91)×109 m3/a；分析發現(xian)，天(tian)(tian)(tian)然氫總(zong)量(liang)(liang)每隔10a或(huo)20a就增加(jia)一(yi)個(ge)數(shu)量(liang)(liang)級；最近法國(guo)在(zai)(zai)(zai)洛林(lin)礦盆地(di)(di)發現(xian)了高濃度的(de)巨(ju)量(liang)(liang)天(tian)(tian)(tian)然氫，總(zong)儲量(liang)(liang)可(ke)能(neng)高達4600萬(wan)噸，是歐(ou)洲迄今為(wei)止(zhi)發現(xian)的(de)最大(da)潛(qian)在(zai)(zai)(zai)天(tian)(tian)(tian)然氫。
目前最熱門的是氫燃料電池，它具有能量密度高、轉化效率高、零碳排放等優點，是各種車輛、機械、無人機等的優選動力；2022年4月，長安汽車發布了旗下首款氫燃料電池車C385，加氫3min續航超700km，費用折合每1km不到0.2元。氫氣可作為火電廠發電機冷卻介質、航天航空和船艦核心動力，可用于燃氣輪機發電、建筑物熱電聯供和儲能。氫氣可用于生產合成氨、鹽酸以及金屬焊接、切割和表面處理、醫療等方面；通過氫氣與CO2反應合成甲醇、甲烷等化合物，這些化合物液化后易存儲、方便運輸、能量密度高。石油化工加氫是生產清潔油品、提高產品品質的主要手段。氫氣代替焦炭作為還原劑，是鋼鐵行業實現深度脫碳目標的必行之路，產生的余熱可供(gong)給固態儲氫(qing)的放氫等，形成一體(ti)化(hua)利用。氫能主要產業鏈(lian)如圖2所(suo)示。
圖2 氫能主(zhu)要產業鏈示意圖
氫能產業的發展(zhan)機遇(yu)
上世紀70年(nian)代(dai)美(mei)(mei)國通用(yong)汽車公(gong)司啟動(dong)燃料電(dian)池(chi)車的(de)(de)(de)研發，拉(la)開(kai)了(le)氫(qing)能規模化利(li)用(yong)的(de)(de)(de)序(xu)幕。近年(nian)來(lai)，不(bu)少國家(jia)都(dou)加大(da)(da)了(le)氫(qing)能戰略(lve)和(he)投入，甚(shen)至(zhi)將氫(qing)能視作(zuo)“世紀機(ji)遇”提高(gao)到國家(jia)戰略(lve)層面，但(dan)各(ge)國的(de)(de)(de)路線圖(tu)各(ge)有(you)側重(zhong)。以(yi)德國、挪威為(wei)(wei)代(dai)表(biao)(biao)的(de)(de)(de)歐洲(zhou)重(zhong)點發展風光電(dian)制氫(qing)，以(yi)綠氫(qing)助(zhu)力脫碳經(jing)濟；以(yi)美(mei)(mei)國、加拿大(da)(da)為(wei)(wei)代(dai)表(biao)(biao)的(de)(de)(de)美(mei)(mei)洲(zhou)國家(jia)側重(zhong)氫(qing)能全(quan)生態構建，著(zhu)力推進氫(qing)能基(ji)礎設(she)(she)施(shi)建設(she)(she)；以(yi)澳(ao)大(da)(da)利(li)亞、新(xin)西蘭(lan)為(wei)(wei)代(dai)表(biao)(biao)的(de)(de)(de)大(da)(da)洋(yang)洲(zhou)國家(jia)高(gao)度重(zhong)視氫(qing)能國際合(he)作(zuo)，欲(yu)借助(zhu)先進成熟技術來(lai)助(zhu)其實現“后發趕(gan)超”，澳(ao)大(da)(da)利(li)亞欲(yu)成為(wei)(wei)亞洲(zhou)氫(qing)能出口大(da)(da)國；以(yi)沙特為(wei)(wei)代(dai)表(biao)(biao)的(de)(de)(de)中東國家(jia)多個氫(qing)設(she)(she)施(shi)建設(she)(she)項目正在規劃(hua)和(he)進行(xing)中；日本已掌(zhang)握全(quan)球(qiu)85%的(de)(de)(de)氫(qing)燃料技術專利(li)，力求在全(quan)球(qiu)范圍內(nei)打造其主導(dao)的(de)(de)(de)氫能產業鏈；韓國計(ji)劃(hua)到(dao)2050 年使(shi)氫能成為(wei)最大(da)的能源消費(fei)品種；俄羅斯(si)將(jiang)通過氫能出口(kou)打造經濟新增長極(ji)。各國加大(da)氫能產業(ye)發(fa)展(zhan)舉措(cuo)，對我國發(fa)展(zhan)氫能極(ji)其有利。
黨(dang)的二十(shi)大明確提(ti)出了“推(tui)動綠色(se)發展(zhan)、促進(jin)人與自(zi)然和(he)(he)諧共生(sheng)”的目標(biao)(biao)，國(guo)務院在(zai)《2030年(nian)(nian)(nian)(nian)前(qian)碳(tan)(tan)達峰行動方(fang)案》中(zhong)指出，到2030年(nian)(nian)(nian)(nian)風光(guang)發電總裝(zhuang)機(ji)容量(liang)達到12億kW以上，加快氫(qing)能(neng)(neng)(neng)(neng)技(ji)術(shu)(shu)研發和(he)(he)在(zai)工業(ye)、交通(tong)(tong)運(yun)輸(shu)、建筑等(deng)領(ling)域規(gui)模化(hua)應(ying)(ying)(ying)用(yong)。2022年(nian)(nian)(nian)(nian)1月(yue)(yue)，國(guo)家(jia)(jia)(jia)發改委(wei)、國(guo)家(jia)(jia)(jia)能(neng)(neng)(neng)(neng)源局印發《“十(shi)四五”現(xian)代能(neng)(neng)(neng)(neng)源體(ti)系規(gui)劃》，提(ti)出堅持走綠色(se)低碳(tan)(tan)的發展(zhan)道路，著(zhu)力(li)攻克可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)(neng)源制(zhi)(zhi)氫(qing)和(he)(he)氫(qing)能(neng)(neng)(neng)(neng)儲(chu)運(yun)、應(ying)(ying)(ying)用(yong)及燃料電池等(deng)核心(xin)(xin)技(ji)術(shu)(shu)。2022年(nian)(nian)(nian)(nian)2月(yue)(yue)，國(guo)家(jia)(jia)(jia)發改委(wei)、國(guo)家(jia)(jia)(jia)能(neng)(neng)(neng)(neng)源局印發《關(guan)于完善能(neng)(neng)(neng)(neng)源綠色(se)低碳(tan)(tan)轉型體(ti)制(zhi)(zhi)機(ji)制(zhi)(zhi)和(he)(he)政策(ce)措施的意見(jian)》，強調推(tui)進(jin)氫(qing)能(neng)(neng)(neng)(neng)等(deng)清潔能(neng)(neng)(neng)(neng)源交通(tong)(tong)，完善加氫(qing)站(zhan)點布(bu)局，探索輸(shu)氣管(guan)道摻(chan)氫(qing)輸(shu)送、純氫(qing)管(guan)道輸(shu)送、液氫(qing)運(yun)輸(shu)等(deng)高效輸(shu)氫(qing)方(fang)式。2022年(nian)(nian)(nian)(nian)3月(yue)(yue)，國(guo)家(jia)(jia)(jia)發改委(wei)、國(guo)家(jia)(jia)(jia)能(neng)(neng)(neng)(neng)源局又(you)印發《國(guo)家(jia)(jia)(jia)氫(qing)能(neng)(neng)(neng)(neng)產業(ye)發展(zhan)中(zhong)長期(qi)規(gui)劃（2021—2035 年(nian)(nian)(nian)(nian)）》，到 2035年(nian)(nian)(nian)(nian)要構建涵蓋交通(tong)(tong)、儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)、工業(ye)、民(min)用(yong)等(deng)領(ling)域的多元(yuan)氫(qing)能(neng)(neng)(neng)(neng)應(ying)(ying)(ying)用(yong)生(sheng)態體(ti)系。2023年(nian)(nian)(nian)(nian)1月(yue)(yue)，首個(ge)國(guo)家(jia)(jia)(jia)級氫(qing)能(neng)(neng)(neng)(neng)檢驗檢測(ce)中(zhong)心(xin)(xin)在(zai)重慶(qing)落成。2023年(nian)(nian)(nian)(nian)4月(yue)(yue)，國(guo)家(jia)(jia)(jia)標(biao)(biao)準委(wei)等(deng)11個(ge)部門發布(bu)的《碳(tan)(tan)達峰碳(tan)(tan)中(zhong)和(he)(he)標(biao)(biao)準體(ti)系建設指南》提(ti)出，到2025年(nian)(nian)(nian)(nian)要完善氫(qing)能(neng)(neng)(neng)(neng)全產業(ye)鏈技(ji)術(shu)(shu)標(biao)(biao)準，為(wei)氫(qing)能(neng)(neng)(neng)(neng)安全應(ying)(ying)(ying)用(yong)和(he)(he)規(gui)模化(hua)發展(zhan)提(ti)供了規(gui)范。
我國(guo)幅(fu)員遼闊，日照充足、風能(neng)資源豐富，年(nian)日照大于2200h的(de)地區占總面積(ji)的(de)2/3以上(shang)，可(ke)開發利用(yong)的(de)風能(neng)儲量(liang)超10億(yi)kW，其(qi)中，譽為“風電之都”的(de)內蒙(meng)古烏蘭察(cha)布有效風場面積(ji)達6828km2，技(ji)術可(ke)開發量(liang)達6800萬kW。截至2023年(nian)6月底(di)，我國(guo)光(guang)(guang)伏發電裝機(ji)約(yue)4.7億(yi)kW，同(tong)比增(zeng)長39.8%；風電裝機(ji)約(yue)3.9億(yi)kW，同(tong)比增(zeng)長13.7%。風光(guang)(guang)電技(ji)術不斷(duan)取(qu)得(de)突破，2023年(nian)，我國(guo)自(zi)主開發的(de)首(shou)座(zuo)7.25MW深(shen)遠海浮式(shi)風電在距海(hai)(hai)南文昌136km的(de)海(hai)(hai)上油田海(hai)(hai)域投產；全球首臺16MW超大容量海(hai)(hai)上風電機(ji)組在三峽集團福(fu)建(jian)海(hai)(hai)上風電(dian)場投產(chan)；太陽能(neng)(neng)電(dian)池最(zui)大量產(chan)功率已提(ti)升到710Wp，效率達(da)25.8%。目前我國(guo)大部分氫能(neng)(neng)都(dou)屬于灰氫，通過可再生能(neng)(neng)源(yuan)制取(qu)的綠氫產(chan)量僅占1.5%（見表5）。深(shen)(shen)入推動可再生能(neng)(neng)源(yuan)制氫，既促進“沙戈(ge)荒”、深(shen)(shen)遠海(hai)等(deng)風(feng)光電(dian)的大基(ji)地化開發(fa)與規(gui)模(mo)化消納(na)，避免(mian)棄(qi)光棄(qi)風(feng)，同時可提(ti)升電(dian)力系統靈活性與穩定性。
表5 我國氫能主要來源、占比(bi)及技術特點(dian)
制氫方(fang)式(shi) | 產品(pin)分類(lei) | 產(chan)量占比/% | 制氫成本/(元·kg-1) | 技術工藝特點 |
煤氣化制氫 | 灰(hui)氫 | 63.5 | 9.73～13.70 | 技術(shu)成熟，廢水及碳排放量大 |
焦爐煤氣副產品(pin)制(zhi)氫 | 灰(hui)氫 | 18．0 | 5.7～11.8 | 技(ji)術成熟(shu)，相(xiang)比氯堿副產制氫的純度低些，碳排放大些 |
氯堿(jian)工業副產品制(zhi)氫 | 灰氫 | 3.2 | 14.6～16.8 | 技術成熟，雜質(zhi)含量低、氫(qing)氣純度(du)高，碳排(pai)放少 |
天然氣制(zhi)氫 | 灰氫 | 13.8 | 10～18 | 工藝(yi)復雜，適合大(da)規模生產，碳排放量較大(da) |
綠電電解水制氫 | 綠氫 | 1.5 | 光伏:13.87～21.82 風電:24.96～38.84 | 啟停方便，工藝簡(jian)單，運行穩(wen)定，適用性好，零碳排(pai)放 |
光解水制氫(qing) | 綠(lv)氫 | 實驗(yan)階段 | 63.6 | 利用催化劑(ji)吸收太陽光催化水分解制氫(qing)，無污染(ran)，但轉換率(lv)低 |
氫能產業(ye)發展中的難點
由于地球上的氫一般以化合物形態存在，氫氣需要從其他物質中轉化而來。從表5看，當前化石能源、工業副產制氫雖然技術較為成熟、成本較低，但產品是灰氫，在制氫過程中會排放大量的CO2。以煤氣化制氫為例，其反應過程如下：
造氣反應：C+H2O→CO+H2-Q（1）
水煤氣轉化反應:CO+H2O→CO2+H2+Q（2）
煤氣化制氫的CO2排量為11～25 kgCO2/kgH2，采用CCS技術后降至2～7kgCO2/kgH2。假定我國CCS成本為0.35～0.42元/kgCO2，煤制氫-+CCS技術的成本將提高到12.88～20.9元/kgH2。
同理，天然氣制氫+CCS 技術，成本提高到12.45～22元/kgH2；焦爐煤氣制氫+CCS技術，成本提高到7.37～13.69元/kgH2；氯堿副產制氫的CO2排量僅為 0.2～0.64 kgCO2/ kgH2，加CCS技術后對成本影響較小。4種方式相比，因煤、天然氣等化石能源制氫的CO2排量大，CCS費用較高。
電解水制氫主要有堿(jian)性、質子交換(huan)膜(mo)、陰離子交換(huan)膜(mo)、固(gu)體氧化物(wu)等技術(shu)途徑(jing)。我國主流技術(shu)為(wei)堿(jian)性(xing)電解槽（AWE）、質子交換膜電解槽（PEM），主要(yao)技術指標(biao)見表(biao)6。
表6 幾種(zhong)電解(jie)槽主(zhu)要技(ji)術指標對比
堿性電解槽 （AWE） | 質子交換膜電解槽(PEM) | 陰離子交換膜 （AEM） | 固體氧化物 （SOEC） | |
國產最大容量/(Nm3·h-1) | 2000 | 520 | - | 較小 |
工作介質 | 30%KOH溶液 | 質子交換膜(mo) | KOH | 固(gu)體氧化物 |
工作溫(wen)度/℃ | 70～90 | 70～80 | 40～60 | 700～850 |
產氫(qing)純(chun)度/% | 99.79 | 99.99 | 99.90 | 99.99 |
產氫壓力/MPa | 1.6 | 4 | 0.3 | 3.5 |
電解效率/% | 60～75 | 70～90 | 52～67 | 75～100 |
電耗/(kWh·Nm-3) | 4.5～5.5 | 3.8～5.0 | 4.8 | 2.6～3.6 |
系(xi)統壽命/a | 10～20 | 10～20 | - | 5～10 |
設備售價(jia)/萬元 | 500～1000 | 700～1400 | - | 2000 |
優點 | 技(ji)術成熟，啟(qi)停(ting)較快，可規模化，投資小 | 啟停(ting)快，低阻高效(xiao)，運(yun)維簡單，對間歇性電源適應性好(hao) | 兼(jian)具堿性(xing)和PEM技術(shu)的優勢，材料成本低，腐蝕性(xing)低 | 轉化效(xiao)率高，陶瓷材(cai)料(liao)結構(gou)避免了(le)材(cai)料(liao)腐蝕問題 |
缺點 | 有強腐蝕(shi)液體，運維復雜 | 投資(zi)高(gao)，對水中的雜(za)質敏感 | 陰離(li)子交換膜量產難度大(da)、傳導(dao)性較低、催化動力學較慢(man) | 啟停不便，高溫(wen)限制(zhi)材料選擇，密封困(kun)難容易引起氫泄漏 |
商業化程度 | 商業化程度高(gao) | 國(guo)外已經(jing)商業化(hua)，國(guo)內小規模應用 | 研究和開發階段 | 國際市場已進入產業化初期階段 |
以較為成熟的1000Nm3/h堿性電解槽制氫為例，對制氫成本進行(xing)分(fen)析。
平(ping)準化制(zhi)氫成本(LCOH)計算公(gong)式：
LCOH＝固定成(cheng)本/（制氫量×折(zhe)舊年限）＋運行(xing)成(cheng)本 （3）
運行成本＝單(dan)位電耗(hao)×電價＋單(dan)位水耗(hao)×水價＋單(dan)位維護成本 （4）
為計算需要，綜合市場實際假定邊界條件如下：1000Nm3/h的單臺設備售價800萬元，70%貸款，利率5%，等額本息10年還貸；生產1Nm3氫氣需要耗電4.8kWh、耗水0.8kg，電價X元/ kWh、工商業水價5元/噸 ，利用小時Y；設備安裝費按設備價4%考慮，土建162萬元；設備折舊期10a，土建和設備安裝折舊期20a，采用直線折舊、無殘值；維護費按（設備價+安裝費）的2%考慮，平均單套工作人員按三班制3人+1備考慮，15萬元/（人·a），主要成本見表7。
表7 1000Nm3/h堿性電解槽制氫成本(ben)指(zhi)標(biao)
項目 | 價格 | |
建安成本 | 設備售價(jia)/萬元(yuan) | 800 |
土建/萬(wan)元 | 162 | |
設備安(an)裝調試(shi)/萬(wan)元(yuan) | 32 | |
氫氣產量/(萬Nm3·a-1) | 0.1Y | |
運行(xing)成本(ben) | 電耗/(元·Nm-3) | 4.8X |
水耗/(元·Nm-3) | 0.004 | |
維護費/（萬元·a-1） | 20.8 | |
固定成本 | 設備折舊/(萬元·a-1) | 104 |
土建折舊/(萬元·a-1) | 8.1 | |
人工成本/（萬元·a-1） | 60 | |
財務費用/(萬元·a-1) | 18.98 |
注：氫氣產量為0.1Y萬Nm3/a。
將表7數據代入公式(shi)（3）、（4），得(de)到函數式(shi)如下：
如采用(yong)(yong)“風光電(dian)(dian)+氫”組合模式，當(dang)前自建(jian)光伏(fu)發電(dian)(dian)、陸上風電(dian)(dian)、海上風電(dian)(dian)的(de)度(du)(du)電(dian)(dian)成本分別(bie)為0.21、0.29、0.55元/kWh，綠(lv)電(dian)(dian)利用(yong)(yong)小時數取較(jiao)大值2500h,氫氣密度(du)(du)0.08988kg/Nm3，對應的(de)平準化制(zhi)氫成本分別(bie)為20.69、24.96、38.84元/kg，其中(zhong)，制(zhi)氫電(dian)(dian)耗分別(bie)占(zhan)54.21%、62.04%、75.61%，即電(dian)(dian)價越高，電(dian)(dian)耗在(zai)制(zhi)氫成本中(zhong)的(de)占(zhan)比就越大、敏感性(xing)越強(qiang)。
其他條件(jian)不變，如采用(yong)(yong)“風光(guang)電+儲+氫”技術組合，將白天富余的(de)風光(guang)電存到夜間(jian)用(yong)(yong)，延長電解槽的(de)工作時(shi)間(jian)來提高利(li)用(yong)(yong)小時(shi)數Y，看(kan)看(kan)對制氫成(cheng)本(ben)的(de)影響。假定Y從(cong)2500h提升到7500h，電價仍(reng)以上述的(de)0.21、0.29、0.55元(yuan)/kWh為例(li)，對應的(de)制氫成(cheng)本(ben)變化趨勢見圖3。
圖(tu)3 不同(tong)電價下(xia)制氫(qing)成(cheng)本(ben)與電解(jie)槽利用時間的(de)關系
從圖3可知，在相(xiang)同電(dian)(dian)(dian)價下，平準化制(zhi)氫(qing)成(cheng)(cheng)本隨電(dian)(dian)(dian)解槽利用(yong)(yong)小時(shi)數增加而明顯下降。根據《中國“十四(si)五”電(dian)(dian)(dian)力(li)發展規劃研究(jiu)》，預(yu)計到2035年光伏發電(dian)(dian)(dian)、風電(dian)(dian)(dian)成(cheng)(cheng)本可降至0.13、0.23元/kWh。如采用(yong)(yong)“風光電(dian)(dian)(dian)+儲+氫(qing)”技術(shu)組(zu)合，將利用(yong)(yong)小時(shi)數增加至7000h，綠電(dian)(dian)(dian)制(zhi)氫(qing)成(cheng)(cheng)本將進一步降至10.35、15.69元/kWh。
由此可以得出結論：當前綠(lv)(lv)電(dian)制氫(qing)(qing)(qing)(qing)成(cheng)本遠高于化石(shi)能(neng)(neng)源制氫(qing)(qing)(qing)(qing)成(cheng)本，主(zhu)要(yao)是電(dian)耗過(guo)高、電(dian)解槽利(li)用小時數低，還(huan)不具備(bei)競爭(zheng)優(you)勢(shi)。到2035年(nian)，綠(lv)(lv)電(dian)制氫(qing)(qing)(qing)(qing)成(cheng)本將(jiang)與(yu)天然氣、氯(lv)堿副(fu)產、煤(mei)氣化的制氫(qing)(qing)(qing)(qing)成(cheng)本持平(ping)，優(you)于氯(lv)堿副(fu)產制氫(qing)(qing)(qing)(qing)；同(tong)時，綠(lv)(lv)氫(qing)(qing)(qing)(qing)成(cheng)本降(jiang)低又能(neng)(neng)推(tui)動化石(shi)能(neng)(neng)源等其(qi)他制氫(qing)(qing)(qing)(qing)方式的改進。再考(kao)慮化石(shi)能(neng)(neng)源制氫(qing)(qing)(qing)(qing)+CCS技(ji)術(shu)和電(dian)解槽性能(neng)(neng)提升，“風(feng)光電(dian)+儲+氫(qing)(qing)(qing)(qing)”組合的制氫(qing)(qing)(qing)(qing)優(you)勢(shi)就會不斷凸現，是“雙碳”目標下(xia)最(zui)有可能(neng)(neng)成(cheng)為(wei)我(wo)國主(zhu)力能(neng)(neng)源的技(ji)術(shu)路(lu)線。
我國單套堿性電解槽產能已達2000Nm3/h；以能源央企主導的“風、光、電、儲、氫”大基地建設取得明顯進展，但主要集中在我國西北地區，而市場需求主要在長三角、珠三角等。要連接這樣長距離的供需兩側，綜合各種運氫方式，管道輸氫較為經濟（見表8）。目前我國管道輸氫主要為天然氣摻氫方式，純氫管道建設處于起步階段，規模較小，總里程僅400km，已建管道以企業解決自身儲運問題和化工園區內應用為主。加氫站建設存在規劃及標準不明確、多部門協調機制不完善、關鍵零部件和材料依靠進口、用地審批難等制約因素；我國已建成加氫站358座，在運營僅245座，多數為示范項目，由于市場上加氫用戶單一量少，運營成本高，不少加氫站盈利能力差或虧損。
表(biao)8 不(bu)同(tong)運氫方(fang)式經濟距離及適用場景(jing)
運輸方式 | 運輸工具 | 運輸量(liang) | 經(jing)濟距離(li)/km | 適用(yong)場景 |
氣(qi)態運輸(shu) | 長管拖車 | 250～460kg/車 | ≤200 | 城市內配送，如加(jia)氣站、化工廠、分散用戶 |
管道 | 310～8900kg/h | ≥500 | 大規模(mo)、長距離，如化工、冶金、民用燃(ran)氣 | |
液態運(yun)輸(shu) | 槽罐(guan)車 | 公路360～4300kg/車 鐵路2300～9100kg/車 | ≥200 | 規模(mo)化(hua)、長距離，如航(hang)空(kong)航(hang)天、大規模(mo)工業(ye)應用、交通 |
運輸船 | 全球最(zui)大為(wei)10500t/船 | ≥200 | 規模化、長距離 | |
固態運輸 | 貨車 | 國內最大為1t/車(che) | ≤150 | 如潛艇、發電站、加氫站、便攜式(shi)測試設(she)備 |
自2020年來，國家對氫能(neng)產(chan)業(ye)(ye)(ye)支持政策(ce)主要(yao)為一次(ci)性(xing)的“以獎代(dai)補(bu)”，缺乏連貫性(xing)。以燃料(liao)電(dian)(dian)池汽車示(shi)范城(cheng)市(shi)(shi)群(qun)補(bu)貼政策(ce)為例，五個(ge)示(shi)范城(cheng)市(shi)(shi)群(qun)三年國補(bu)總量尚不(bu)(bu)足100億元，應(ying)用在其(qi)他領(ling)域的燃料(liao)電(dian)(dian)池和(he)氫能(neng)裝(zhuang)備(bei)沒有(you)任何補(bu)貼；目前(qian)氫產(chan)業(ye)(ye)(ye)鏈中(zhong)關(guan)鍵組(zu)件(jian)制(zhi)備(bei)工藝亟需提升(sheng)，燃料(liao)電(dian)(dian)池制(zhi)造成本相對較(jiao)高、功(gong)率等級偏低，電(dian)(dian)池的耐久(jiu)性(xing)需要(yao)改善，尤其(qi)是(shi)在高溫高壓環境下電(dian)(dian)池易出現降解和(he)腐蝕等問題。據(ju)統計，國內(nei)已(yi)有(you)30多個(ge)省/市(shi)(shi)發(fa)布(bu)了氫能(neng)產(chan)業(ye)(ye)(ye)發(fa)展(zhan)規劃，但多數缺少系統性(xing)的配套政策(ce)和(he)產(chan)業(ye)(ye)(ye)發(fa)展(zhan)路(lu)線圖，或僅為試點性(xing)質，企(qi)業(ye)(ye)(ye)動力明顯不(bu)(bu)足。
我國氫能產(chan)業仍處于(yu)(yu)起步階段，市場(chang)尚未形(xing)成，與氫氣的(de)優良特性、廣泛用途相比，目(mu)前(qian)的(de)用戶群尚未得到應有的(de)開發，除了一些(xie)行(xing)業、企業內自用，較(jiao)大的(de)領域在氫燃(ran)料電(dian)池及其(qi)交通(tong)載(zai)具(ju)方面，距(ju)離“進萬家”相差甚遠(yuan)。一些(xie)公眾對(dui)氫能還存在一定(ding)的(de)誤(wu)解和不信任，主要(yao)出(chu)于(yu)(yu)儲(chu)運、使用中的(de)安(an)全考慮，因為目(mu)前(qian)氫氣屬(shu)性仍僅為危化品。
氫(qing)(qing)制(zhi)備(bei)提純和氫(qing)(qing)儲(chu)運(yun)加(jia)注方(fang)面(mian)標(biao)(biao)準(zhun)建設相(xiang)對落(luo)后，如我(wo)國高壓運(yun)氫(qing)(qing)瓶(ping)的壓力限定于25MPa，事實(shi)上現(xian)有技(ji)術(shu)可達到 45 MPa。氫(qing)(qing)質量(liang)和氫(qing)(qing)安全(quan)標(biao)(biao)準(zhun)體系(xi)比較薄弱，如加(jia)氫(qing)(qing)站氫(qing)(qing)質量(liang)控(kong)制(zhi)、燃料電池車氫(qing)(qing)燃料中的顆粒、形(xing)態(tai)、雜質、純度分析試驗等方(fang)面(mian)。氫(qing)(qing)應(ying)用和氫(qing)(qing)相(xiang)關(guan)檢測標(biao)(biao)準(zhun)仍有空白(bai)，一些關(guan)鍵技(ji)術(shu)領(ling)域因缺乏相(xiang)應(ying)的標(biao)(biao)準(zhun)，造成(cheng)研發制(zhi)造成(cheng)本(ben)增(zeng)加(jia)和安全(quan)性等問題。
氫能產業發展(zhan)的具體(ti)方法
氫能(neng)是(shi)最理想的清潔能(neng)源，氫能(neng)產業能(neng)否規模化發展(zhan)利用主(zhu)要取(qu)決(jue)于制(zhi)氫成本(ben)，進一步說是(shi)取(qu)決(jue)于風(feng)光電等可再(zai)生能(neng)源成本(ben)。要大力(li)推進“沙戈荒”和(he)海上(shang)等“風、光(guang)、電(dian)、儲、氫”示范區建設，形(xing)成風光(guang)帶氫、氫促風光(guang)深度協同的局(ju)面，發揮(hui)規模(mo)化(hua)、一體化(hua)優勢；如中(zhong)石化新疆庫(ku)車年產20000噸的綠(lv)氫示范項目(mu)，利用豐富的太陽能進行發電(dian)制氫并管輸至附近的塔(ta)河煉化，就是(shi)很(hen)好例(li)子。提高(gao)電(dian)解(jie)槽的利用小(xiao)時(shi)數，如圖(tu)3，利用小(xiao)時(shi)數從2500h增(zeng)加至7000h，制氫成本平均降(jiang)幅就達23.08%以上(shang)。采用高效的催化(hua)劑、復合隔膜和極板等(deng)材料，減少電(dian)解過程(cheng)中的電(dian)阻損耗，提高電(dian)解效率。加(jia)快健全綠電綠證(zheng)交(jiao)易、綠電置換和跨區域交(jiao)易機制(zhi)，發揮(hui)綠證(zheng)價值。探索“遠電(dian)近(jin)氫”的(de)生產模式(shi)，利用電(dian)網的(de)富余電(dian)、低谷(gu)電(dian)制(zhi)氫等。
由深(shen)圳大學(xue)(xue)(xue)/四(si)川大學(xue)(xue)(xue)謝和平院士團(tuan)隊與東方(fang)電(dian)氣(qi)集團(tuan)聯(lian)合打造的(de)(de)全球首個海(hai)水直接電(dian)解制(zhi)氫(qing)(qing)裝備在福建(jian)興化灣海(hai)上風電(dian)場試驗成(cheng)功，開辟了深(shen)遠(yuan)海(hai)制(zhi)氫(qing)(qing)新渠道。高溫(wen)(wen)氣(qi)冷堆(dui)具(ju)有安全性好、堆(dui)芯出口溫(wen)(wen)度高等(deng)優勢，被認(ren)為(wei)是最適合核(he)能制(zhi)氫(qing)(qing)的(de)(de)堆(dui)型，為(wei)綠電(dian)制(zhi)氫(qing)(qing)的(de)(de)重要解決(jue)方(fang)案(an)。美國科學(xue)(xue)(xue)家利用工業余熱(re)(re)、廢熱(re)(re)蒸汽、低谷電(dian)和各種地熱(re)(re)等(deng)連續(xu)加(jia)熱(re)(re)源，在不同(tong)的(de)(de)溫(wen)(wen)度，通(tong)過加(jia)熱(re)(re)催化材料驅(qu)動水分(fen)子催化部分(fen)分(fen)解生(sheng)產氫(qing)(qing)氣(qi)取得突破；一旦該技術走向(xiang)成(cheng)熟，制(zhi)氫(qing)(qing)就(jiu)會(hui)變得更安全清潔高效。繼續(xu)加(jia)大生(sheng)物(wu)質制(zhi)氫(qing)(qing)、地球深(shen)部“天然氫(qing)(qing)”勘探(tan)開采(cai)等(deng)力度。
電(dian)解(jie)(jie)槽方面，除了開發更(geng)大標(biao)方的(de)(de)(de)設備，重點是降低復合隔(ge)膜(mo)厚度，提高膜(mo)的(de)(de)(de)機械強(qiang)度和電(dian)導率，破解(jie)(jie)新(xin)型催化劑(ji)高穩定性(xing)與高性(xing)能之間(jian)的(de)(de)(de)矛盾(dun)；加大SOEC、AEM電(dian)解(jie)技術的(de)研(yan)發力度，形成具(ju)有我國特色(se)的(de)電(dian)解(jie)水(shui)制氫(qing)綜(zong)合拳。氫(qing)儲(chu)(chu)運方(fang)面，高壓(ya)氣態、低溫液態儲(chu)(chu)運需解決涂層和低成本(ben)的抗“氫(qing)脆”材(cai)料問(wen)題(ti)；最近國家(jia)管(guan)網集團9.45MPa全尺寸(cun)非金屬管(guan)道純氫(qing)爆破試驗(yan)成(cheng)功，為實現大規模(mo)、低成(cheng)本和遠距離(li)輸氫(qing)提供了技(ji)術支(zhi)撐。鎂基固態儲運氫，既安全又(you)方便(bian)高效；實驗表(biao)明，同樣1m3體積，20MPa高壓氣態(tai)儲氫(qing)為14.4kg、-253℃液態(tai)儲氫(qing)70kg、常(chang)溫(wen)低壓下鎂基固態(tai)儲氫(qing)可達110kg，且(qie)在干燥空氣中非(fei)常(chang)穩(wen)定，具有廣闊(kuo)的(de)應(ying)用前景；今后的突破(po)方向是提高金屬氫化物的儲氫量、降低材(cai)料成本(ben)和(he)提高金屬氫化物的可循環性。加快燃(ran)料電池(chi)三大核心材料(催(cui)化(hua)劑、質子膜、碳紙和擴散層)國產(chan)化(hua)進(jin)程，需通過(guo)技術創(chuang)新、產(chan)業鏈協同等舉措，解決(jue)這些難啃(ken)的骨(gu)頭。
基(ji)于我國能(neng)源供需空(kong)間嚴重錯(cuo)位(wei)的實(shi)(shi)際，要利(li)用(yong)好現有(you)天然氣(qi)管(guan)(guan)道擴大摻氫(qing)業務試點，建議跨省域(yu)長距離輸氫(qing)管(guan)(guan)道要以(yi)國家為(wei)主導建設，各能(neng)源央(yang)企(qi)分區域(yu)落實(shi)(shi)，盡快構建以(yi)管(guan)(guan)道為(wei)重點的氫(qing)能(neng)儲運體系。依托現有(you)天然氣管網和加油站是當前加氫站選(xuan)址的首要考慮(lv)，這不僅可(ke)充分(fen)利用土地等資源，而且為用戶加氫提(ti)供(gong)便利；新(xin)建加氫站選址應充分考慮交(jiao)通、成本、市場、產業(ye)鏈協同、上游資源等(deng)要素，統籌加油、加氣、充（換）電、加氫等(deng)需求(qiu)。加快制氫(qing)加氫(qing)一體站建設(she)。
以各級(ji)政(zheng)府為主導，鼓勵(li)和推動在企業、交通、學校、社區等(deng)行業領域開展氫能應(ying)用試(shi)點示范，培育氫能“進萬家”新(xin)的(de)應(ying)用場景。推動現有城市公共服務車輛(liang)、各類貨運車輛(liang)、內河航運船舶的氫能化(hua)改造(zao)，今后隨著電池體積縮小，應普及(ji)到各類乘用車領域。推進(jin)“光+電+氫+儲+熱”一體化(hua)分布式能(neng)源站建(jian)設(she)，結合(he)老小區改造推進(jin)氫能(neng)化(hua)試(shi)點；2021年我國第一座(zuo)氫(qing)能(neng)(neng)進(jin)萬家智慧能(neng)(neng)源(yuan)示范社區在佛山丹灶鎮(zhen)正式投運，社區中3棟樓(lou)全部配備單獨的家用(yong)氫(qing)能(neng)(neng)燃料電池(chi)熱(re)電聯供系(xi)統，系(xi)統能(neng)(neng)源(yuan)利用(yong)率(lv)最高(gao)可達92%，能(neng)(neng)源(yuan)費用(yong)和(he)碳排(pai)放降低近(jin)一半(ban)對于推廣城市建筑使(shi)用(yong)氫(qing)能(neng)(neng)具有積極的意義。
根據國家(jia)標(biao)(biao)準委等六部(bu)門(men)聯合印發的(de)《氫(qing)(qing)(qing)能(neng)產(chan)業標(biao)(biao)準體系(xi)(xi)建(jian)設(she)(she)指南（2023版）》，加(jia)(jia)(jia)快部(bu)署開展核心標(biao)(biao)準研(yan)制和(he)國際(ji)標(biao)(biao)準化提升“兩(liang)大(da)行動(dong)”，系(xi)(xi)統構建(jian)氫(qing)(qing)(qing)能(neng)制、儲(chu)、輸(shu)、加(jia)(jia)(jia)、用(yong)全產(chan)業鏈標(biao)(biao)準體系(xi)(xi)。加(jia)(jia)(jia)快更新、完善(shan)行業標(biao)(biao)準子(zi)體系(xi)(xi)，彌補(bu)空白(bai)。設(she)(she)立氫(qing)(qing)(qing)能(neng)產(chan)業相關材(cai)料(liao)和(he)裝備設(she)(she)備的(de)準入標(biao)(biao)準；建(jian)立氫(qing)(qing)(qing)能(neng)生產(chan)及(ji)應用(yong)事(shi)前、事(shi)中、事(shi)后(hou)全過程監督體系(xi)(xi)。在政策上，建(jian)議既(ji)要繼續(xu)(xu)加(jia)(jia)(jia)大(da)對氫(qing)(qing)(qing)能(neng)產(chan)業的(de)扶持，也要保持政策的(de)前瞻性(xing)、完整性(xing)、連續(xu)(xu)性(xing)。不斷(duan)完善(shan)碳(tan)排放配額管理和(he)自愿(yuan)減排交易機制，積(ji)極(ji)推(tui)進碳(tan)稅立法。
結論
1.“綠電(dian)+儲(chu)能+氫能”組合(he)應作為我國實(shi)現“雙碳(tan)”目標、推動綠色發展(zhan)的(de)首選路徑。提升綠氫競爭優勢的(de)關鍵是降低風光電(dian)等可再生(sheng)能源(yuan)度電(dian)成(cheng)本、增(zeng)加電(dian)解槽利用小(xiao)時(shi)數。如制氫成(cheng)本取得大幅度下降，下游的(de)儲(chu)、輸、用成(cheng)本問(wen)題(ti)就會迎刃(ren)而解。
2.政策扶(fu)持(chi)是(shi)加(jia)快氫能產業發展(zhan)的動(dong)力(li)(li)。借(jie)鑒風光(guang)電的發展(zhan)模式(shi)，加(jia)大對(dui)氫能產業的政策扶(fu)持(chi)力(li)(li)度和保持(chi)連續性，健全溫室(shi)氣體自愿減排交易、綠電綠證交易等機制(zhi)，發揮市場在降(jiang)碳減排中的決(jue)定性作用。
3.以政府為(wei)主導，科研院所、學校、企業和(he)資本聯動，加快(kuai)推(tui)進氫(qing)能(neng)制、儲、輸、加、用全(quan)產業鏈中關鍵核(he)心技術攻關和(he)試點示范，擴大(da)以城市為(wei)重點的(de)(de)氫(qing)能(neng)化改(gai)造，形成各方支持、各司其職(zhi)、科技引領的(de)(de)協同發展局面。
4.加大“天然氫”勘探開采力度。我國地域遼闊、地形地貌多樣，是世界上地質構造最復雜的大陸之一，山地、丘陵、盆地、高原、平原等地形應有盡有，為天然氣的存在提供了有(you)利條件。一旦地下(xia)“天然氫”的勘探取得突(tu)破，將有(you)可(ke)能成(cheng)為真正綠色和廉價的氫能來源。
轉載自：化工(gong)好(hao)料到
來源：中國化工信息周刊
