中國儲能網(wǎng)訊：氫能作為一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，是我國未來能源體系的重要組成部分，是用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體，是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向。
形成完善的制氫產(chǎn)業(yè)鏈是發(fā)展氫能的第一步，提供“安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)”的氫氣供應(yīng)鏈，是推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。
總體來看，氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期。我國是世界上最大的制氫國，不同的制氫技術(shù)路線，有著不同的成本、應(yīng)用與發(fā)展前景。各地如何因地制宜發(fā)展最適合的制氫產(chǎn)業(yè)，促進氫能產(chǎn)業(yè)培育壯大，讓經(jīng)濟效益與環(huán)境效益兼得是關(guān)鍵。
目前，我國制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼，推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的聲音一浪更比一浪高，好似氫能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)迎來了春天期。為厘清產(chǎn)業(yè)發(fā)展脈絡(luò)，在中國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展年會組委會的指導下，由環(huán)球網(wǎng)能源頻道、《能源產(chǎn)業(yè)聚焦》編輯部聯(lián)合推出“‘碳’路制氫”專題，主要分析報道制氫產(chǎn)業(yè)的新形勢、新機遇和面臨的新挑戰(zhàn)，以及展望市場應(yīng)用新空間等。
我國是世界上最大的制氫國，富煤的資源稟賦與全球第一可再生能源裝機量，以及氫燃料電池汽車等氫能利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，讓我國在氫能供給上具有巨大潛力。
《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》提出，結(jié)合資源稟賦特點和產(chǎn)業(yè)布局，因地制宜選擇制氫技術(shù)路線，逐步推動構(gòu)建清潔化、低碳化、低成本的多元制氫體系。如何做到經(jīng)濟、穩(wěn)定、綠色、低價、大量供應(yīng)，是氫能發(fā)展的重要問題。行業(yè)現(xiàn)狀與業(yè)內(nèi)研究均顯示，在碳排放與經(jīng)濟成本不斷優(yōu)化的進程中，制氫產(chǎn)業(yè)接下來10年左右將開啟“灰、藍、綠”三氫并存格局。
政策與下游需求量
推動制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展
以氫燃料電池車為代表的交通領(lǐng)域是氫能初期應(yīng)用的突破口與主要市場。2022年無疑是氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)快速增長的一年。數(shù)據(jù)顯示，今年1—4月，我國氫燃料電池汽車產(chǎn)量1034輛，銷量為832輛，同比分別增長6.4倍和3.4倍。
2021年，首批以北京、上海、廣東為牽頭城市的三個氫燃料電池汽車應(yīng)用示范城市群正式啟動，今年年初，河南、河北兩省牽頭的氫燃料電池汽車應(yīng)用示范城市群也獲批。在國家和地方的雙重支持下，示范城市群的氫燃料電池汽車相關(guān)環(huán)節(jié)建設(shè)將提速，車輛示范運營將是重要推手，無疑將帶動制氫產(chǎn)業(yè)快速增長?！豆?jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》指出，2025年我國氫燃料電池汽車保有量將達到10萬輛左右，加氫站1000座，2030年燃料電池汽車將達到100萬輛左右，加氫站5000座。
在交通、冶金等領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢下，近年我國氫氣產(chǎn)量規(guī)模逐年遞增。數(shù)據(jù)顯示，當前我國氫氣產(chǎn)能約4100萬噸/年，產(chǎn)量約3342萬噸/年，是世界第一產(chǎn)氫國。
《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》作為我國氫能產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計，為制氫提出了明確方向：在焦化、氯堿、丙烷脫氫等行業(yè)集聚地區(qū)，優(yōu)先利用工業(yè)副產(chǎn)氫，鼓勵就近消納，降低工業(yè)副產(chǎn)氫供給成本。在風光水電資源豐富地區(qū)，開展可再生能源制氫示范，逐步擴大示范規(guī)模，探索季節(jié)性儲能和電網(wǎng)調(diào)峰。推進固體氧化物電解池制氫、光解水制氫、海水制氫、核能高溫制氫等技術(shù)研發(fā)。探索在氫能應(yīng)用規(guī)模較大的地區(qū)設(shè)立制氫基地。
除了上述業(yè)內(nèi)呼吁已久的氫能頂層設(shè)計，今年以來，我國多項政策中均對制氫有所涉及。例如工業(yè)和信息化部、國家能源局等部委今年4月聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于“十四五”推動石化化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導意見》。鼓勵石化化工企業(yè)因地制宜、合理有序開發(fā)利用“綠氫”，推進煉化、煤化工與“綠電”、“綠氫”等產(chǎn)業(yè)耦合示范。
由國家發(fā)改委、國家能源局等九部門聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》亦提出開展規(guī)?；稍偕茉粗茪涫痉?。在可再生能源發(fā)電成本低、氫能儲輸用產(chǎn)業(yè)發(fā)展條件較好的地區(qū)，推進可再生能源發(fā)電制氫產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，打造規(guī)?；木G氫生產(chǎn)基地。有序推進海上風電基地建設(shè)。建設(shè)海洋能、儲能、制氫、海水淡化等多種能源資源轉(zhuǎn)換利用一體化設(shè)施。
根據(jù)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》提出的目標，到2025年，我國氫能示范應(yīng)用取得明顯成效，清潔能源制氫及氫能儲運技術(shù)取得較大進展，市場競爭力大幅提升，初步建立以工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應(yīng)體系；到2030年，可再生能源制氫廣泛應(yīng)用，有力支撐碳達峰目標實現(xiàn)；到2035年，可再生能源制氫在終端能源消費中的比重明顯提升，對能源綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展起到重要支撐作用。
碳排放與經(jīng)濟性
是技術(shù)路線主要考慮指標
作為二次能源，氫能的“來處”決定了氫能全生命周期是否真正“清潔”和“零碳”。為了區(qū)別不同氫能制備方式的溫室氣體排放強度，目前業(yè)內(nèi)普遍將氫能按照顏色標識區(qū)分為灰氫（普通化石燃料制氫）、藍氫（普通化石燃料制氫與碳捕捉、封存技術(shù)結(jié)合的制氫方案）和綠氫（可再生能源電解水制氫）。
沿著制氫工藝的發(fā)展脈絡(luò)，可以分為傳統(tǒng)制氫技術(shù)和新型制氫技術(shù)兩類，傳統(tǒng)制氫技術(shù)包括煤氣化制氫、蒸汽甲烷重整（SMR）制氫、石腦油重整制氫、工業(yè)副產(chǎn)氣提取制氫、傳統(tǒng)電解水制氫；新型制氫技術(shù)包括可再生能源電解水制氫（風電、光伏制氫）、熱化學制氫、核能制氫和生物質(zhì)制氫等。
從氫氣來源看，“灰氫”是我國目前氫氣的主要來源，占比超過3/4。專家指出，灰氫是我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期的現(xiàn)實資源選擇，其高碳排的缺點不符合未來“碳中和”發(fā)展理念。藍氫為代表的化石能源的清潔化制氫工藝可實現(xiàn)高碳能源低碳化利用，在一定程度上緩解碳排放問題，是我國推進能源體系由高碳排到零碳排發(fā)展的重要過渡形式。而相比之下，綠氫的制氫工藝可提高清潔能源利用率，推進能源系統(tǒng)完成低碳化轉(zhuǎn)型，是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的必然選擇。
在“綠氫”技術(shù)方面，中國工程院院士，中國礦業(yè)大學（北京）教授彭蘇萍介紹，我國在固體氧化物電解池（SOEC）電解水方面做了較多的探索，已成功研制出裝備，不但實現(xiàn)分布式制氫，而且可以電解二氧化碳或共電解制合成氣，進一步合成甲烷、甲醇等。
在產(chǎn)業(yè)實際應(yīng)用中，對“灰藍綠”制氫方式的選擇并非“非此即彼”的排斥關(guān)系。廣東省佛山市是國內(nèi)較早布局氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的城市，佛燃能源集團已建成投運的佛山南莊站內(nèi)制氫加氫加氣一體化站，應(yīng)用了光伏綠電電解水制氫技術(shù)，而除了綠電制氫外，該站還配備了站內(nèi)天然氣制氫設(shè)備。
除了碳排放的選擇，制氫產(chǎn)業(yè)目前最需要跨越的是成本障礙。據(jù)了解，化石能源制氫與焦爐煤氣提氫是目前成本最低的制氫技術(shù)，制氫成本均在20元/kg以下，煤制氫成本9—11元/kg，工業(yè)副產(chǎn)氣制氫成本10—16元/kg。而電解水的綠氫的成本在25元/kg以上，風電光伏制氫成本30—40元/kg，是灰氫的兩倍以上。較高的制氫成本使得現(xiàn)階段加氫站氫氣售價遠高于汽油和柴油售價，是導致加氫虧損的重要原因之一。
盡管綠氫目前高昂的成本讓可再生能源大規(guī)模制氫暫未成為現(xiàn)實，但碳達峰、碳中和目標下，綠氫依然是行業(yè)公認的終極方向?！吨袊鴼淠茉醇叭剂想姵禺a(chǎn)業(yè)白皮書2020》預(yù)測，到2030年，我國氫氣年產(chǎn)量將達3715萬噸，其中可再生能源制氫產(chǎn)量約500萬噸，占氫氣總產(chǎn)量的15%，有望實現(xiàn)平價；在2060年碳中和情景下，我國氫氣年產(chǎn)量將增至1.3億噸左右，可再生能源制氫產(chǎn)量約1億噸，綠氫占比76%。
當前至2030年
是多種氫源并行擴張時期
彭蘇萍介紹，現(xiàn)階段我國主要以煤制氫為主，具有便宜、可靠、穩(wěn)定的優(yōu)點，這符合經(jīng)濟的能源屬性要求，因此“十四五”期間應(yīng)該做好煤制氫資源的綜合利用，避免氫能成為一種“貴族能源”。同時加快可再生能源制氫和綠氫消納應(yīng)用示范，降低可再生能源電解資金成本，加快煤制氫耦合CCUS(碳捕獲、利用與封存）的示范論證，研發(fā)集中攻關(guān)質(zhì)子交換膜（PEM）和固體氧化物電解池（SOEC）電解水技術(shù)。
業(yè)內(nèi)專家指出，當前至2030年是灰氫、藍氫、綠氫并行發(fā)展的多種氫源擴張時期。當前至2030年這一時期，全國氫氣主要供應(yīng)區(qū)域仍維持現(xiàn)有制氫（包括專門制氫企業(yè)以及副產(chǎn)氫企業(yè)）項目地域分布。這一格局下，氫氣的供應(yīng)主要用于滿足本地的工業(yè)原料需求，是在綠氫還沒有大規(guī)模發(fā)展起來的形勢下，滿足工業(yè)發(fā)展對氫原料剛需的現(xiàn)實格局；這一時期滿足快速增長的交通氫燃料需求的氫源以灰氫為主，其積極意義在于依托灰氫探索氫能交通的商業(yè)經(jīng)營模式。
在將來綠氫成為主體氫源之后，藍氫會完全失去市場嗎？在中國石化集團經(jīng)濟技術(shù)研究院正高級經(jīng)濟師羅佐縣看來，依托天然氣制氫來提供豐富氫源具有可行性，未來理想的格局應(yīng)該是形成綠氫為主，“藍綠”互動的良性格局。
“未來隨著非化石能源發(fā)展力度加大以及全球能效水平的持續(xù)提升，天然氣價格最終呈下行態(tài)勢，依托天然氣外加CCUS技術(shù)制取一定數(shù)量的藍氫可能性完全存在?！绷_佐縣建議，布局一批天然氣管線沿線的天然氣制氫的藍氫項目。一是依托國內(nèi)天然氣管網(wǎng)沿線地區(qū)氣源供應(yīng)的管網(wǎng)沿線布局項目，如西氣東輸、川氣東送工程等中東部管網(wǎng)沿線地區(qū)。制氫的基本思路應(yīng)該是盡可能通過綠電制取綠氫，藍氫在某種程度上是一種補充。二是依托東部沿海的LNG接收站氣源優(yōu)勢，根據(jù)需要建設(shè)一定數(shù)量的天然氣制氫項目，同時基于制氫帶動近距離氫氣運輸及消費。將來在內(nèi)地的中部地區(qū)及上海、廣東、山東、福建、江蘇等LNG氣源供應(yīng)充分地區(qū)均可建立起相應(yīng)的基于天然氣制氫的藍氫項目，形成氫氣供應(yīng)“藍綠”互動格局。
資料來源：《能源產(chǎn)業(yè)聚焦》
