天津氫能產業發展路徑研究

◎文/王 賡 秦曉璇 崔勝楠 趙 博

能源低碳發展關乎人類未來， 我國高度重視能源低碳發展，積極推進能源消費、供給、技術、體制革命。 氫能源具有清潔高效、可儲能、可運輸、應用場景豐富等特點，加快發展氫能產業， 是貫徹黨的十九大精神、落實“碳達峰”“碳中和”的工作要求、構建“清潔低碳、安全高效”能源體系、 推動能源供給側結構性改革的重要舉措。 近幾年， 我國對氫能產業發展日益重視， 氫能產業發展政策涵蓋基礎設施建設、 裝備制造等許多領域， 以及資金支持、稅收激勵等眾多方面，天津也編制了 《天津市氫能產業發展行動方案（2020—2022 年）》，為氫能產業發展奠定了堅實基礎。 本文擬對氫能產業發展進行研究，依據天津產業發展現狀， 提出加快天津氫能產業發展的思路及對策建議。

一、發展氫能產業的意義

（一）氫能發展是改善我國能源結構的有效途徑

我國能源資源從總量上看較豐富，煤炭資源較豐富，但石油資源匱乏， 天然氣資源更貧瘠。 2019 年我國能源消費總量48.6 億噸標準煤，比上年增長3.3%。 進入21世紀以來， 我國的城市化發展進入高速階段， 工業化發展迅速， 與此同時能源需求大量增長。 現在我國是世界上最大的能源生產國， 也是世界能源消費大國， 能源資源分布不均衡， 能源需求結構失衡，進口依賴度較深。為了緩解我國能源緊張和環境污染的問題， 使用環保的新能源——氫能源有助于我國調整能源結構， 改變粗放式的能源生產和消費方式，進一步節能減排， 走低碳環保之路。

（二）氫能發展是我國實現“碳達峰”“碳中和”的有力抓手

“30·60 目標”是我國應對氣候變化提高國家自主貢獻力度的重大舉措， 為我國中長期能源發展指明了方向。 為實現全行業“碳達峰”“碳中和”， 需要能源行業率先實現達峰，盡快開啟“碳中和”進程。 近年來，我國碳排放量問題較為嚴峻， 全球節能減排呼聲高漲， 我國作為全球最大碳排放國承受著巨大的碳減排壓力。 從國內來看， 我國可再生能源消納存在較明顯的地域和時段集中分布的特征， 電力系統調峰能力仍不能有效滿足其發展需求， 可再生能源年棄電量約1000 億千瓦時，阻礙了可再生資源進一步規模化開發利用。在能源資源、生態環境容量等多重約束下， 大力發展氫能產業，無疑是順應“碳達峰”“碳中和”目標愿景、有效加強碳排放管控、 大力推動高質量發展、 持續推進供給側結構性改革的有力抓手。

二、國外氫能產業發展現狀

（一）美國

1.注重氫能的能源戰略發展。 美國是最早將氫能及燃料電池作為能源戰略的國家。近年來，美國將氫能和燃料電池作為優先能源戰略，并開展前沿技術研究。 2018年美國宣布 10 月 8 日為美國國家氫能與燃料電池紀念日。

2.持續給予政策資金支持。 美國對氫能和燃料電池給予持續支持， 并積極為氫能基礎設施的建立和氫燃料的使用制定相關財政支持標準和減免法規。 美國氫能計劃的實施以美國能源部為主導， 將資金集中用于解決氫能產業所面臨的技術難題，保持美國在世界范圍內的領先地位。 美國能源部通過資金的投入與引導， 構建了以美國能源部所屬國家實驗室為主導，大學、研究所及企業為輔的研發體系。

3.申請重點領域技術專利。 美國在氫能及燃料電池領域擁有的專利數僅次于日本， 尤其在全球質子交換膜電池、燃料電池系統、車載儲氫三大領域技術專利數量上， 兩國的技術占比總和均超過50%。 美國液氫產能和燃料電池乘用車保有量全球第一。 截至 2019 年底，美國已經建成加氫站71 座，2025年達到200 座， 燃料電池乘用車數量達到5899 輛。

（二）日本

1.高度重視氫能產業的發展。 日本提出成為全球第一個實現氫能社會的國家的目標。政府先后發布了《日本復興戰略》《能源戰略計劃》《氫能源基本戰略》《氫能及燃料電池戰略路線圖》，規劃了實現氫能社會戰略的技術路線。

2.持續發布推動氫能產業發展促進政策。 2014 年日本通過了第四個戰略能源計劃， 該計劃明確指出要加強氫能源的利用， 并公布了氫氣及燃料電池戰略路線圖；2015 年 NEDO 發布了一份關于氫能源的白皮書， 將氫能源定位為國家發電的第三支柱能源；2017 年日本政府發布 《氫能源基礎戰略》，計劃在2030 年實現氫能源發電商用化。

3.氫能和燃料電池技術擁有專利數居世界第一。 日本氫能和燃料電池技術擁有專利數世界第一， 已實現燃料電池車和家用熱電聯供系統的大規模商業化推廣。2017 年，日本在神戶港口島建造了氫燃料1 兆瓦燃氣輪機， 是世界上首個在城市地區使用氫燃料的熱電聯產系統。

（三）歐盟

歐盟將氫能作為能源安全和能源轉型的重要保障，在能源戰略層面提出了《2005 歐洲氫能研發與示范戰略》《2020 氣候和能源一攬子計劃》《2030 氣候和能源框架》《2050 低碳經濟戰略》等文件，在能源轉型層面發布了 《可再生能源指令》《新電力市場設計指令和規范》等文件。 此外，歐盟燃料電池與氫聯合行動計劃項目（FCHJU）對歐洲氫能及燃料電池的研發和推廣提供了大量的資金支持，2014—2020年間預算總額為6.65 億歐元。 截至 2019 年，歐盟在營加氣站 152 座，計劃 2050 年達到3.3 萬座。

三、我國氫能產業發展現狀

（一）政策制定情況

各地方政府依據 《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012—2020 年）》和《國務院辦公廳關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》等中央文件精神， 密集出臺相關支持政策， 制定氫能源汽車發展規劃， 積極尋找地方經濟新增長點。 2019 年至今，全國已有14 個省（市）實質性開展氫能產業布局與推廣工作，分別是廣東、山東、江蘇、湖北、河北、山西、浙江、四川、北京、天津、吉林、遼寧、安徽、河南。 以上大部分地區均出臺了相關產業扶持政策（見表1），并落地一批燃料電池或整車產業，推動加氫站建設， 積極開展示范運營。目前，中國氫能產業已初步形成“東西南北中”五大發展區域。

（二）產業發展情況

氫能應用場景橫跨交通、工業、能源領域，發展形成了加氫站、氫燃料電池、整車生產、儲能等產業。

1.加氫站。 近年來，加氫站基礎設施發展迅猛， 已有超過25 個省市出臺了布局加氫站建設的政策。 鑒于加氫站建設成本高、 回報預期不明等現實情況， 新型混合加油、加氫模式的“氫油合建站” 不僅適應了氫能產業發展的需求， 也為氫能基礎設施建設提供了新思路。 截至2018 年已建成加氫站 23座，規模500kg 以上占39%，2019 年建成加氫站超過50座。

2.氫燃料電池。 氫燃料電池兼具續航里程、 充能時間、能量密度、環保特性等多方面鮮明特色， 是當前氫能產業開發的熱點和有發展前途的新動力電源。目前，國內氫燃料電池的發展已得到行業和企業的重視， 質子交換膜燃料電池市場逐步擴大，具備完全燃料電池電堆生產能力的企業達25 家，包括新能源動力股份有限公司、上海神力科技有限公司等燃料電池系統公司，僅2019 年氫燃料電池產業相關投資及規劃資金就超過850 億元。

3.工業生產。 除交通領域外， 氫能在工業領域也得到廣泛的推廣應用。 山西左權縣引進伊朗設備和美國Midrex 工藝，累計投資 18 億元建設“核能制氫”與“氫能冶金” 相結合的工業示范項目， 打造工業領域最佳減排技術；蘭州國內首個“液體太陽能燃料” 生產示范工程成功將甲醇重整制氫及氫燃料電池技術應用于重卡等商用車， 為未來全產業鏈綠色氫能在工業領域應用提供了新方向； 山西長治打造以 “制氫+加氫基礎設施建設+氫能重卡和專用車輛制造+氫能重卡物流園區+儲供氫裝備制造+氫能工業”為發展路徑的氫能綜合應用產業集群，為氫能綜合應用提供了新方向。

表1 中國主要省市氫能發展主要政策

續表1

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4.儲能。 與傳統電池儲能相比， 氫儲能在儲能密度和儲存時間有著獨特優勢，是一種適用于大規模和大時間跨度的儲能。 截至 2019年， 中國已投運儲能項目累計裝機 31.5GW， 占全球17%。 隨著可再生能源的大規模開發與應用， 氫儲能技術應用空間廣闊。現階段，氫儲能技術推廣的障礙在于壓縮和輸送過程的設備資金投入過高， 還需通過技術發展降低成本， 探索成熟的商業盈利模式以及去除體制和機制上的障礙。

四、天津氫能產業發展現狀

近年來， 天津著力推進能源結構和經濟結構轉型升級，已初步形成氫能產業鏈，制氫、運氫、加氫站、整車、零部件等方面均有所布局，并擁有知名高校與檢測機構提供行業技術支持， 天津氫能產業發展具備一定的基礎和優勢。

（一）產業發展優勢

1.政策引領良好。 天津高度重視氫能產業發展，將其作為應對能源和環境壓力、 推動產業結構優化升級的重要舉措。 天津市發展改革委牽頭編制的 《天津市氫能產業發展行動方案（2020—2022 年）》，首次提出了天津市氫能產業發展的頂層設計。根據《行動方案》，天津市將聚焦氫燃料電池及核心零部件產業化打造產業集群，推動整車產業發展， 培育制儲運裝備產業， 完善加氫站布局保障能源供應， 挖掘氫燃料電池應用潛能拓展產業鏈條，引育優勢產業鏈企業，組建產業和技術發展聯盟，打造氫能示范產業園， 推動氫能產業高質量發展。

2.氫能資源豐富。 天津制造業門類齊全， 工業基礎雄厚， 涵蓋 40 大門類、100多小類， 為氫能產業的發展提供了有力支持， 使天津擁有豐富的工業副產氫資源。充分發揮全市工業副產氫資源優勢， 加快氫能提純利用與儲運裝備產業發展， 既可提高資源利用效率， 也能為京津冀及周邊地區提供較穩定的氫能資源保障。

3.應用前景廣闊。 推廣使用新能源汽車已成為氫能產業發展的重要一環， 在天津取得顯著成效， 天津現已推廣14 萬輛新能源汽車，社會各界對此項工作均表示充分理解和支持， 這為后期推廣燃料電池汽車奠定了良好的輿論和市場基礎。同時，隨著氫能產業化進程不斷加速， 氫能和燃料電池在諸多領域具有廣闊的應用空間和巨大的市場潛力。

（二）產業發展難點

1.氫能產業布局不完善。天津現已擁有大陸制氫、渤化集團、亞力氣體、中能普發等氫氣制—儲—運企業，國氫新能源等燃料電池動力系統與關鍵部件的配套企業，中汽中心等燃料電池汽車技術研發與檢測企業，形成了初步的氫能產業鏈，但天津氫能產業發展尚處于起步階段，產業基礎相對薄弱， 相較于上海林德集團、北京派瑞華、廣東淳華氫能等氫能全產業鏈優勢企業， 天津相關企業數量少， 未形成完整的產業鏈，缺乏技術優勢和集群效應。氫能基礎設施建設落后，加氫站數量少，氫能產業發展配套政策不足，氫氣供應鏈不健全，尚未形成完備高效的制氫、儲氫、運氫供應體系， 制約了氫能產業的發展。 全市高校院所及科研機構缺少能夠快速產業化的技術儲備， 與國內重點省市有較大差距。

2.關鍵部件及技術儲備不足。 天津在燃料電池電堆核心技術與關鍵材料、 加氫站用氫氣壓縮機、 高壓儲氫系統關鍵部件以及氫氣加注機等方面與國際先進水平差距較大，仍處于攻關期，主要依靠進口，成本較高，技術標準和檢測體系發展成熟度低。

3.氫能應用場景不成熟。目前， 天津已擁有較為豐富的氫能應用場景， 主要集中在交通領域，港區、工廠貨場等叉車應用場景以及公交、通勤線路等大客車應用場景， 但其他氫能應用場景尚不成熟， 在船舶運輸、 無人機、應急電源、通訊基站、儲能調峰等場景氫能應用程度不高，同時，氫燃料電池的應用潛能亟待挖掘。

4.政策創新力度不大。《天津市新能源產業發展三年 行 動 計 劃 （2018—2020年）》 雖在全市形成政策引領，但市、區兩級暫未出臺氫能專項財政、稅收、土地等配套政策。

五、天津氫能產業發展措施建議

鑒于上述難點，天津應進一步加大政策扶持創新力度，加強人才引進，強化對關鍵材料、核心零部件的技術攻關，完善氫能全產業鏈布局，打造氫能應用示范工程，積極融入京津冀氫能城市群，推動氫能產業高質量發展， 打造國內領先、具有國際影響力的氫能產業高地。

（一）加大政策創新力度，扶持氫能產業做大做強

1.建立規范高效的審批流程。 制定完善的與氫能產業相關的審批辦法涵蓋基礎設施及產業落地， 開辟綠色通道，為涉氫產業項目投資、相關創新服務平臺提供更優質的服務， 提供更便捷的審批通道， 營造更舒適的發展環境。

2.構建更完善、更友好的金融服務體系。 金融是助推氫能企業高質量發展的重要支撐和保障。 要進一步拓寬融資渠道，加大融資力度。 一方面，引導金融機構向氫能企業合理讓利，另一方面，引導產業投資基金參與氫能產業投資項目建設。鼓勵支持融資擔保機構加大對氫能基礎設施、研發測試技術服務平臺等融資擔保力度，鼓勵有條件的企業發行債券、私募股權融資用于氫能研發， 完善政府引導、社會參與、市場化運作的多元投融資體系。

3.提高財政補貼力度。研究制定更加全面的財政補貼政策， 在氫能產業的各環節， 如氫能產業核心技術研發、創新平臺搭建、加氫站建設、 氫能應用示范等環節都給予一定的財政補貼。 研究并確定一個減免氫能企業地方稅收的期限和范圍。 制定氫能企業補貼細則， 如氫燃料電池汽車補貼細則， 從而達到刺激氫燃料電池汽車消費的目的。

（二）加強體系建設，搶占氫能產業制高點

發展氫能產業也需要有完善的創新體系。

1.專業人才是科技平臺建設的關鍵。 培養高層次的人才，引進高水平的人才，建立有專業能力的團隊， 尤其是要在氫能與燃料電池領域著力培養人才， 可以采取從國內外高校引進專業人才，也可以鼓勵高校與本地企業聯合辦學培養專門的氫能領域應用型技術人才。

2.平臺建設是技術創新的支撐。依托高校、科研院所和骨干企業， 建設一批工程技術中心、 企業技術中心和重點實驗室等研發平臺，推動氫能企業與國內外知名氫能科研院所開展合作研究，促進創新鏈與產業鏈深度融合。

3.技術創新是產業發展的基礎。對標世界領先水平，制定氫能產業技術的發展規劃， 將行業創新與氫能發展中的重大的共性問題細化分類，統一解決。突出氫能產業關鍵領域、 核心零部件和整機裝備的自主化水平， 著力突破氫能產業技術發展瓶頸。

（三）統籌產業布局，完善氫能產業鏈發展

以建立氫能全產業鏈為主線，著力營造產業、城市、環境互相支撐的氫能產業生態圈。

1.培養具有全球競爭力的產業集群。 瞄準國際先進水平，培育若干具有全球競爭力的產業集群，打造產業高質量發展典范，大力培育具有空間集聚、 錯位競爭、相對完善等特點的氫能領域龍頭企業，以重大技術突破和重大發展需求為基礎，打造氫能產業特色園區，形成制氫、儲氫、運氫、燃料電池電堆、關鍵零部件、動力系統集成、整車開發等現代產業集群，形成對經濟社會全局和長遠能源低碳發展具有重大引領帶動作用的氫能經濟。

2.注重產城協調，推進以清潔能源氫能為核心產業的“氫能小鎮”率先發展。按照產城互促、產城融合的發展理念，圍繞氫能產業重點領域，構建氫能產業生態體系，瞄準國際水平，前瞻性地布局上游制氫，中游系統開發，下游利用氫能在交通、 商業設施等方面的應用。 推動氫能產業集聚區與所在區域一體化發展，有針對性地加強氫能產業定向招商，逐步壯大氫能經濟實力， 同時完善氫能企業總部、孵化基地、金融、商貿會展、體驗展示等綜合配套功能區建設，優化氫能產業園區發展環境， 實現以產促城，以城興產，逐步發展成以氫能產業帶動城市發展的“氫能小鎮”。

3.對標國際先進水平，統籌規劃本市氫能基礎設施建設，根據科學布局的原則，建設多個綜合供能服務站。綜合供能服務站是一種新型智慧公共基礎服務設施，它集加油、加氣、加氫、充電于一體，提供停車飲水、公共衛生、旅游咨詢、文化宣傳等綜合性服務。在現有加油、加氣站和規劃建設的綜合供能服務站中布局加氫裝置， 加快形成覆蓋本市范圍的氫氣供應網絡。

（四）拓展延伸產業鏈，打造氫能應用示范工程

1.推進氫能冶金示范工程。深入研究氫冶金技術，引進世界最先進的制氫和氫還原技術， 建設氫冶金示范工程。鼓勵氫能在化工、鋼鐵領域的應用， 以氫能綠色還原劑替代煤炭， 探索出一條化工、鋼鐵領域發展低碳，甚至“零碳”的發展模式，改變傳統冶金工藝大量消耗燃煤的發展模式， 徹底解決冶金過程產生的環境污染和碳排放問題。

2.推進氫燃料電池船舶應用工程， 拓寬氫能在交通領域的應用。 船舶的傳統動力推進裝置大都是通過消耗柴油產生動力， 能量轉換率低， 噪聲大， 船舶的舒適性差， 燃料燃燒產生大量污染物。 氫燃料電池是清潔、高效、 具有可持續發展的新能源，氫能具有能量轉換率高、低噪聲、零排放的優勢，使用氫燃料電池的船舶舒適度高，續航里程長的特點，氫燃料電池是綠色船舶的最佳動力推進裝置。 將氫燃料電池用在清潔郵船、 漁船、 摩托艇、 遠洋液氫運輸船等動力推進裝置上， 打造國際氫能海運航線的重要樞紐。 積極探索氫能源列車、 氫燃料電池飛行車等研發， 推進氫燃料尖端車輛科技發展。