“氫”風漸起： 瓶頸之下如何迎接機遇

在能源革命和能源轉型推動下，氫氣的能源屬性越來越受關注。目前全球作為能源使用的氫氣（發電、交通運輸）尚不足總消費量的3%，但其作為能源的獨特優勢越來越受到重視，能源領域的應用正成為推動全球氫產業快速發展的核心動力。

而在我國，今年“國民經濟和社會發展計劃”的主要任務首次提出要制定“國家氫能產業發展戰略規劃”。同時，根據國家能源局發布的《關于做好可再生能源發展“十四五”規劃工作有關事項的通知》，氫能已被列入可再生能源發展“十四五”規劃編制重點任務。隨著國家戰略層面支持的深入，“十四五”期間，氫能產業將迎來重大發展機遇。

實際上，截至今年6月，全國共有20多個省份出臺了60多個發展規劃和支持政策。對此，中國工程院院士、中國工程院能源與礦業工程學部主任蘇義腦的評價是，“出現了明顯的‘氫能熱”。

但是，即便如此，在全球氫能競爭中，我國也未占據優勢地位。核心技術能力、關鍵部件與裝備等薄弱環節都亟待加強。

與國際先進水平仍有較大差距

2019年，氫能首次寫入政府工作報告。作為二次能源，氫能具有來源多樣、終端零排、用途廣泛等多重優勢，在保障國家能源安全、改善大氣環境質量、推進能源產業升級等方面具有重要意義。隨著技術日趨成熟、成本大幅下降，氫能正迎來快速發展的戰略機遇期。

在近日中國石化舉辦的氫能發展戰略研討會上，多位院士專家對氫能的未來給予了肯定。中國工程院院士、中國工程院原副院長干勇在視頻連線中表示，保守估計，未來氫在我國終端能源體系中的占比將達10%，成為我國能源戰略的重要組成部分。氫能將納入我國終端能源體系，與電力協同互補，共同成為我國終端能源體系的消費主體，帶動形成10萬億級的新興產業。

干勇介紹，我國氫能發展目前主要以交通領域應用為牽引，產業鏈逐步延伸到制氫、儲氫、運氫、加氫、燃料電池以及配套產業環節，逐步形成了京津冀、華東、華南、華中、華北、東北等六大產業集群。截至2020年2月，中國加氫站數量已達到64座。

不過，干勇也坦誠：“國內氫能產業整體發展水平仍離國際先進水平有較大差距，在核心材料、零部件、裝備等方面還有許多問題亟待解決。”例如，膜電極是燃料電池最昂貴的部件，目前國內已制定了支持中長期膜電極計劃，但仍有一些指標沒有達到，投入也還不夠，特別是大型企業的介入不夠。

早在2017年7月，中國石化就建成了國內首座油氫合建站——中國石化佛山樟坑油氫合建站，這是全國首座集油、氫、電能源供給及連鎖便利服務于一體的新型網點。然而，中國石化高級專家王維民表示，做了加氫站以后，感覺問題確實很多。例如，加氫站用的是螺紋連接，但氫氣非常容易泄漏，用螺紋連接后維護和保養都面臨很大的風險。再比如，施工過程當中如果管線里摻入雜質，一定會污染燃料電池。解決這些問題是一個長期性的工作，怎樣進行施工，怎樣進行保養，都是前所未有的問題。

此外，在氫氣產品質量檢驗方面，如果按照國際標準和即將執行的國家標準，之前沒有人做過這方面的檢驗，這也將制約燃料電池汽車的進一步發展。要避免標準制定完了，沒有人有能力去執行的問題。

蘇義腦透露，為應對我國氫能和燃料電池相關技術和產業發展中面臨的挑戰，中國工程院先后組織了多個專題咨詢項目進行研究，包括“我國燃料電池技術發展現狀暨面向2035年的重大戰略研究”“中國氫能源與燃料電池發展戰略研究”等。中國工程院能源與礦業工程學部也將氫能和燃料電池領域咨詢和服務作為重要工作之一。

蘇義腦表示，中國工程院多位院士分別牽頭進行了氫能和燃料電池有關項目的研究，開展了卓有成效的工作。這些研究成果將為我國氫能和燃料電池相關技術產業發展的系統謀劃和前瞻部署提供決策，也為氫能和燃料電池相關領域的基礎研究部署和技術路線選擇提供科學依據。

綠氫是未來趨勢

“目前，世界主要發達國家均在大力發展氫能產業，制訂氫能發展戰略?！敝袊こ淘涸菏?、中國礦業大學教授彭蘇萍說。

其中，歐洲正在加快商業化進程，基礎設施網絡規劃完備;日本和韓國已將燃料電池汽車與發電裝置推向市場，關鍵技術開發及產業裝備制造也較為成熟;美國擁有完備的產業政策及路線圖，加州等地區已初步形成基礎設施網絡。相比之下，我國氫能產業尚處于產業化探索期，頂層設計、關鍵技術、裝備制造、政策標準都有待加強。

國外的發展表明，氫的制備技術路線主要是發展綠氫，即利用可再生能源制氫。中國工程院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員衣寶廉指出：“能源發展的進程就是減碳的過程，氫能在能源轉型中具有重要作用?？稍偕茉窗l電電解水制氫是未來趨勢?！?/p>

在所有可再生能源發電中，水電的成本是最低的。如果在水電站就近利用水電電解水制氫，電費按照平準化成本計算，則制氫成本約為15元/千克，與天然氣制氫大體相當，而且可以實現零排放，獲得真正意義上的“綠氫”。

衣寶廉表示，歐洲氫能戰略的核心就是將可再生能源生產的氫大規模用于工業、交通、發電、建筑等部門。為此，歐盟委員會還專門成立了歐洲清潔氫能聯盟，提振對清潔氫能的需求并促進投資。在他看來，可再生能源發電電解水制氫可克服可再生能源的波動性、季節性，提高電網適應性，解決棄水、棄光、棄風的問題。氫能還可以替代石油用于汽車燃料、替代天然氣用于燃氣輪機發電、替代焦炭用于冶金工業。

衣寶廉介紹說，目前主流的三類電解水制氫技術中，比較成功的是堿性水電解和純水電解，而高溫蒸汽電解仍處于實驗室研發階段。

重在做好示范推進

“我國當前的氫能產業發展還處于培育階段，重點是要做好示范推進?！痹谔K義腦看來，引領國家氫能產業健康有序發展，需要中國石化這樣的大型企業來承擔相關示范任務。

中國工程院院士、中國石化集團公司董事長張玉卓介紹，近年來，中國石化著眼打造氫能產業鏈，加大布局力度。目前，中國石化每年氫氣的產量超過300萬噸，占全國氫氣產量14%左右;建立了全球第二大交通能源基礎設施網絡，擁有3萬多座加油站，目前已建成若干油氫合建示范站。

“氫能發展前景十分光明，但氫能產業的發展方向如何選擇、發展路徑如何優化、發展時機如何把握，都需要深入研究和探索實踐?！睆堄褡空f。

張玉卓表示，中國石化將持續加大氫能領域投資力度，以保障2022年北京冬奧會氫能供應為重要節點，力爭在“十四五”期間形成一定規模的高純氫產能，布局若干高速氫走廊，構建氫能產業鏈和關鍵材料自主核心技術體系及標準體系。

中國工程院能源與礦業工程學部副主任、國家能源集團科技委常務副主任顧大釗則透露，目前，國家能源集團風電和光伏發電裝機規模超過3800萬千瓦，水電裝機超過1800萬千瓦，擁有良好的可再生能源制氫基礎。而煤制氫能力每年超過400萬噸，可供應4000萬輛燃料電池乘用車用氫。在低成本低碳煤制氫方面，國家能源集團已成功示范了30萬噸二氧化碳捕集和封存技術（CCS）項目，掌握了CCS的核心技術和裝備，但因規模小，目前成本較高。

“未來10到20年將是我國氫能源與燃料電池產業發展的重要機遇期，需要緊密聯系我國能源發展的實際，助力實現氫能源與燃料電池高質量發展?！被谀壳拔覈鴼淠墚a業的探索與實踐，彭蘇萍強調，我國應從戰略、政策、技術、資金、國際合作等方面積極謀劃，通過改革創新破解發展難題。（據《中國科學報》《中國經濟周刊》）