中國儲能網(wǎng)訊：“氫”是一種來源豐富、綠色低碳的二次能源，是實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體和未來產(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展方向。
很多國家都制定了氫能發(fā)展規(guī)劃，特別是發(fā)達國家高度重視氫能源的開發(fā)與利用。我國也非常重視氫能源的開發(fā)與利用。近年來，我國陸續(xù)出臺了多項優(yōu)惠政策，鼓勵氫能行業(yè)的發(fā)展與創(chuàng)新。2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》，明確了氫能的戰(zhàn)略定位，并提出了一系列氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標。2024年3月22日，國家能源局印發(fā)《2024年能源工作指導意見》，明確提出要在全國編制加快推動氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的相關(guān)政策，有序推進氫能技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，穩(wěn)步開展氫能試點示范，重點發(fā)展可再生能源制氫，拓展氫能應(yīng)用場景。很多企業(yè)也在積極探索氫能在各個領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，中石化、國家能源集團、國家電投、京能等多家國有企業(yè)憑借多年的技術(shù)儲備、資金優(yōu)勢和行業(yè)影響力，積極布局風光儲氫一體化新能源項目，并且在技術(shù)開發(fā)和成本控制等方面取得了很大進展。
氫能行業(yè)發(fā)展目前面臨的主要問題是制氫技術(shù)仍不成熟、制氫成本相對偏高、氫氣的運輸和存儲技術(shù)與設(shè)備也需要進一步完善等，總體來看，氫能作為清潔能源的應(yīng)用程度不高，距離大規(guī)模商業(yè)化廣泛應(yīng)用還有較長的路要走。
氫氣的制取與成本
制氫是氫能產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)，制氫環(huán)節(jié)的清潔和成本是氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展的重要基礎(chǔ)。氫氣的制取主要有化石能源重整制氫、工業(yè)副產(chǎn)提純制氫和電解水制氫三種工藝。從目前的生產(chǎn)來源看，我國大約62%的制氫來自煤化工或焦炭的生產(chǎn)，工業(yè)副產(chǎn)品制氫占比大約為19%，天然氣制氫占比大約為18%，電解水制氫占比不到1%。雖然電解水制氫占比偏低，但新能源發(fā)展帶來的綠電制氫增長迅速，從發(fā)展趨勢看，電解水制氫有望成為規(guī)?；茪涞膬?yōu)選方式之一。
（一）化石能源重整制氫
化石能源制氫主要有煤制氫和天然氣制氫兩種方式。我國煤制氫技術(shù)比較成熟，傳統(tǒng)的煤化工和焦炭行業(yè)已經(jīng)形成完整的制氫工藝體系和產(chǎn)業(yè)鏈條。盡管煤制氫過程排放二氧化碳的強度較高，但原料煤炭來源穩(wěn)定，經(jīng)濟效益顯著，該方式制得的氫氣目前已占全國氫氣產(chǎn)量的60%以上。煤制氫在今后一段時期內(nèi)仍將是我國氫能供應(yīng)體系的重要組成部分之一，也是近期低成本氫氣的主要來源之一。天然氣制氫，由天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制轉(zhuǎn)化氣和變壓吸附（PSA）提純氫氣（H2）兩部分組成，蒸汽重整制氫較為成熟，是國外主流制氫方式之一。其中，天然氣原料占制氫成本的比重很大，天然氣的價格是決定制氫價格的重要因素?？紤]到我國“富煤、缺油、少氣”的資源稟賦，天然氣制氫不會是我國主流的制氫方式。
（二）工業(yè)副產(chǎn)氣提純制氫
工業(yè)副產(chǎn)氣制氫，是指將富含氫氣的工業(yè)尾氣（如焦爐煤氣、氯堿尾氣等）作為原料，通過變壓吸附等技術(shù)將其中的氫氣分離提純，最終得到高純氫氣的過程。我國化工、煉油、焦化等主要工業(yè)副產(chǎn)氣里含有氫氣，且部分副產(chǎn)氣里氫氣的含量較多。工業(yè)副產(chǎn)氣排放量大、來源廣，是當前低成本氫氣的主要來源之一。我國工業(yè)副產(chǎn)氣制氫在氫氣生產(chǎn)供應(yīng)方面有很大的優(yōu)勢，多集中在京津冀、陜西、山西、長三角和廣東等工業(yè)發(fā)達地區(qū)。
（三）電解水制氫
該技術(shù)使用貴金屬等作為電催化劑中間材料，成本明顯偏高。當前，通過風光發(fā)電技術(shù)電解制氫有很大的發(fā)展?jié)摿?。?jù)估計，2030年全球部分地區(qū)的電解綠氫成本有望達到1.5美元/千克左右，此時制氫成本在10元/千克以內(nèi)，相較于煤炭、天然氣的主流制氫方式，已經(jīng)具備經(jīng)濟性。綠氫項目制氫成本可低至20元/千克，成本接近工業(yè)副產(chǎn)制氫甚至煤制氫水平。
氫氣的存儲與運輸
氫氣的存儲和運輸是連接氫氣生產(chǎn)端與需求端的關(guān)鍵橋梁，因此，高效、低成本的氫氣儲運技術(shù)是實現(xiàn)大規(guī)模用氫的必要保障。根據(jù)氫氣的儲存狀態(tài)，可將儲運方式分為氣態(tài)儲運、液態(tài)儲運和固態(tài)儲運等方式。目前，氣態(tài)運輸和液態(tài)運輸為主流輸送方式。
（一）氣態(tài)儲氫
氣態(tài)儲氫具有充放氫氣速度快、容器結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，高壓氣態(tài)儲氫是現(xiàn)階段主要的儲氫方式，已得到廣泛應(yīng)用。氣態(tài)儲氫對儲氫容器的性能要求極為嚴格，不僅需要承受氣體的高壓力，同時也要防止氫氣本身對包裝材料的腐蝕。抗高壓和抗氫脆是目前很多研究團隊持續(xù)攻堅的重點問題之一，目前亟需開展氫與材料的相互作用機制，高壓、深冷等極端氫環(huán)境材料性能數(shù)據(jù)，低成本、抗氫脆材料，氫能儲輸裝備性能預測和調(diào)控技術(shù)等方面的研究。
（二）液態(tài)儲氫
液態(tài)儲氫具有儲氫密度高的優(yōu)勢，可分為低溫下的液態(tài)儲氫和有機液態(tài)儲氫等。其中，低溫下的液態(tài)儲氫在航空航天等領(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用，但有機液態(tài)儲氫的應(yīng)用還處于示范階段。另外，甲醇既是綠色清潔燃料，又是成本最低、最安全的氫儲存載體，解決了氫氣儲運難題。甲醇儲氫的劣勢是二氧化碳單程轉(zhuǎn)化率和甲醇產(chǎn)率比較低，目前的經(jīng)濟效益較低。液氨儲氫的液氨具有很強的腐蝕性與毒性，儲運過程對人體、設(shè)備、環(huán)境等具有潛在的危害風險。此外，合成氨的工藝過程轉(zhuǎn)換也存在一定比例的損耗，合成氨與氨分解的設(shè)備及終端產(chǎn)業(yè)設(shè)備仍有待集成。
（三）固態(tài)儲氫
目前固態(tài)儲氫主要是以金屬氫化物、化學氫化物或納米材料等作為儲氫的載體，通過化學吸附和物理吸附等方式來實現(xiàn)氫的存儲，目前處于示范階段。固態(tài)儲氫的劣勢是儲氫合金材料的重量儲氫率較低，循環(huán)性能較差。固態(tài)儲氫技術(shù)突破的主要方向是提高儲氫的密度，降低對溫度的要求和成本等。
氣態(tài)儲氫具有成本低、能耗低、操作環(huán)境簡單等特點，是目前發(fā)展相對成熟、應(yīng)用較廣泛的儲氫技術(shù)，但該方式在儲氫密度和安全性能方面仍然存在瓶頸。低溫液態(tài)儲氫是先將氫氣液化，然后儲存在低溫絕熱容器中，目前主要應(yīng)用在航空領(lǐng)域。有機液態(tài)儲氫由于其存儲介質(zhì)與汽油、柴油相近，可利用已有基礎(chǔ)設(shè)施從而降低應(yīng)用成本，備受業(yè)界青睞。相較于氣態(tài)儲氫和液態(tài)儲氫，固態(tài)儲氫在儲氫密度和安全性能方面的優(yōu)勢更為突出，隨著技術(shù)研發(fā)的深入，其將成為未來實現(xiàn)氫能高效、安全利用的重要方向。
氫能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用
氫氣已經(jīng)被廣泛用于航空航天、制藥、能源化工、鋼鐵冶金、電子電力、光伏組件、食品等領(lǐng)域，氫能可以在多種應(yīng)用場景替代汽油、柴油、天然氣等能源，還可以促進工業(yè)、交通等領(lǐng)域深度脫碳。
（一）在交通方面的應(yīng)用
現(xiàn)在各國都在積極推廣氫燃料電池汽車，已經(jīng)初步形成一定的規(guī)模，未來在航空、船舶等領(lǐng)域也有望進行一些氫能替代。近年來，我國的氫能汽車市場也在快速發(fā)展，截至2023年底，氫能汽車保有量已有1.3萬輛以上，主要集中在大巴車、快遞車、冷藏車、礦卡、重載貨運等方面開展應(yīng)用。另外，我國加氫站的基礎(chǔ)設(shè)施布局不斷完善，截至2023年底，我國已建成加氫站超過450座。
（二）在電力方面的應(yīng)用
氫能可以作為電能儲存的介質(zhì)，具備條件的可用于長時間儲能，可以實現(xiàn)電能在時間和空間上的調(diào)節(jié)。目前的問題是能源利用效率偏低，特別是電—氫—電兩次轉(zhuǎn)換后效率僅為30%—40%，需要進一步提高轉(zhuǎn)換效率，未來才有可能實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。
（三）在建筑方面的應(yīng)用
這個方向的運用主要包括天然氣摻氫輸送、燃料電池熱電聯(lián)供等。目前，氫氣已經(jīng)在燃氣、供熱等方面逐步實現(xiàn)摻燒使用。但氫成本高，天然氣摻氫輸送的安全標準需要完善，固定式氫燃料電池的應(yīng)用處于試點階段，供電效率和供熱質(zhì)量仍有很大的改善空間。
建議
通過對氫的生產(chǎn)、存儲、運輸、利用等方面進行分析，可以發(fā)現(xiàn)，為促進氫能行業(yè)發(fā)展，在技術(shù)、產(chǎn)業(yè)政策、運用等多方面仍有很多研究需要完善，建議：
（一）加強我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈的頂層設(shè)計，完善氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃布局
應(yīng)該始終堅持以綠氫為導向的發(fā)展原則，重點圍繞綠色高純氫的生產(chǎn)、氫氣的儲運、加氫站和氫燃料電池等方面進行超前布局。建議將氫能的發(fā)展和投資明確列入國家綠色基金及投資管理體系，明確各級政府和企業(yè)在氫能開發(fā)過程中財政、稅收等多方面的產(chǎn)業(yè)發(fā)展支持及激勵政策。
（二）加強氫能技術(shù)創(chuàng)新，降低成本
建議氫能技術(shù)發(fā)展以“應(yīng)用”為導向，整合具有資源優(yōu)勢的企業(yè)、高校和科研院所等，聯(lián)合搭建氫能產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展平臺，加快集聚各方面的人才、資金和技術(shù)等創(chuàng)新資源要素，大力開展氫能前沿技術(shù)應(yīng)用研究，開展核心材料和技術(shù)等基礎(chǔ)研究，加強氫能的關(guān)鍵核心技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)，推動科技成果就地轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，積極探索并推動氫能從生產(chǎn)、存儲、運輸?shù)綉?yīng)用全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)突破，加速突破氫能“卡脖子”的關(guān)鍵核心技術(shù)，逐步實現(xiàn)進口替代，積極開展氫能的國際交流與發(fā)展合作。
（三）開發(fā)氫能應(yīng)用場景，建設(shè)氫能應(yīng)用示范點
建議在交通領(lǐng)域積極推動加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。在工業(yè)領(lǐng)域積極開展綠氫在石油煉化、合成氨等行業(yè)的使用。在發(fā)電領(lǐng)域可以布局氫燃料電池分布式熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)施及氫電融合的微電網(wǎng)，在儲能領(lǐng)域可以探索可再生能源制氫+氫儲能的模式。可以優(yōu)先在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較快、應(yīng)用場景比較多的珠三角、長三角、京津冀等區(qū)域重點布局，樹立多個應(yīng)用標桿，發(fā)揮示范作用。
