“雙碳”背景下的氫能拓進

項鴻

“雙碳”目標對能源行業的供給、消費、技術、體制、合作等方面有著深遠的影響，未來的能源利用將是多維度、多能源的梯級利用，從而構建能量效率最優的能源體系，而綠色氫能是其中的重要組成，眼下“新能源+儲能+氫能”的多元協調開發新模式亦被寄予厚望。

氫能發展熱潮的背后氫能產業面臨諸多挑戰，中國氫能聯盟專家委員會主任余卓平在“十四五”氫能產業論壇上指出，“在低碳發展和能源轉型的大背景下，我國氫能產業迎來全新機遇，‘脫碳成為本輪氫能產業發展第一驅動力。”

實現“雙碳”的最優途徑

國際氫能委員會預計，2050年氫能將承擔全球18%的能源終端需求，創造超過2.5萬億美元的市場價值。當前全球各主要經濟體均圍繞氫能“搶灘部署”，如歐洲在氫能項目數量方面處于領先地位，其涵蓋全產業鏈，于工業應用和交通運輸應用領域重點布局，跨行業的綜合氫經濟項目尤為特色。日本、韓國則在交通運輸應用、綠色氨、液氫和有機液態儲氫項目方面表現不俗。但正如專家所說，“總體看來，全球氫能產業處于全產業鏈關鍵技術初期和商業模式探索階段，我國也大致如此。”氫能雖已被列入我國的“十四五”規劃，且有23個省市自治區相繼發布氫能規劃和指導意見，但氫能的總體專項規劃尚未發布，可見其產業發展仍將持續探索，甚至存在糾偏的可能。

國家能源局監管總監李冶明確指出，“發展氫能必須深刻認識和把握能源革命的核心，從國情和能源發展的實際出發，確定我國的氫能發展戰略。”《中國氫能源及燃料電池產業白皮書2020》的數據顯示，我國氫氣產能約每年4100萬噸，產量約3342萬噸，位居世界第一，其中，氫氣純度達到99%以上的工業氫氣質量標準的產量約為1270萬噸/年。而據測算，為實現2060年碳中和目標，我國氫氣的年需求量將從目前的3342萬噸增加至1.3億噸左右，在終端能源體系中占比達到20%。

中國產業發展促進會氫能分會會長魏鎖表示，“氫能產業需要充分發揮我國規模化市場優勢和內需潛力，通過政策引導，快速形成市場規模，加快產業鏈布局和科技研發，形成強大的技術支撐體系，推動產業發展。”業界人士對此建議，“氫能產業要評估從原料采集、生產運輸、使用、回收的全生命周期碳足跡，制定氫能發展的碳足跡標準和測量指標，引導氫能產業的發展，逐步形成有中國特色的氫能產業鏈。”

我國在氫的生產與使用上，主力仍在工業領域，來源仍是高碳的化石能源，中國工程院院士曹湘洪以重工業為例解析發展氫能可顯著減少化石能源的碳排放，提高化石能源使用效率，“在鋼鐵生產中，氫可以替代焦炭作為還原劑，實現從碳冶金到氫冶金的轉換，數據顯示，全球平均每生產1噸鋼會排放1.8噸二氧化碳，相比傳統的碳冶金，氫冶金最高可減少85%以上的二氧化碳排放。”中國氫能聯盟專家委員會主任余卓平認為氫能將在重工業等難以脫碳的行業發揮重要作用，他將氫能在碳中和目標中的作用劃分為三個層次，“第一是脫碳，實現交通、工業領域的脫碳，這是氫能能夠發揮的重要作用；第二是固碳作用，將碳捕捉與制氫相結合；第三，將生物質制氫與碳捕捉相結合，可形成負碳的概念。”

“氫”裝上陣，技術為要

去年年末，中國氫能聯盟發布《低碳氫、清潔氫與可再生能源氫的標準與評價》，對氫的標準進行量化。我國氫氣主要來源是灰氫，即化石能源制氫，主要是工業副產氫，處于發展第二階段的藍氫和可再生能源制氫的綠氫占比需進一步提升。

激發下游市場需求、促進氫產業鏈的全面發展，讓氫能的應用規模獲得質的飛躍，是我國氫能行業需要持續面對的挑戰。氫能具有能源強度高、能源轉化率高、碳排放量低的“兩高一低”優勢，卻也存在技術難度高、生產成本高、儲存和運輸困難大的“兩高一大”難題，這讓對其的普及應用需要政策的扶持以及相當的技術支撐與精妙的場景營造。

隨著深度脫碳的需求增加和低碳清潔氫經濟性的提升，氫能在工業、交通、建筑與發電等領域逐步滲透，相關行業各方已據此積極應對。于全國碳交易開市首日，據國資委透露，已有超過三分之一的央企在制定包括制氫、儲氫、加氫、用氫等全產業鏈布局，并取得了一批技術研發和示范應用成果。

今年上半年，有近40個氫能產業鏈項目公布落地，各個產業領域的跨界布局屢屢出現，可再生能源制氫（碳中和目標）、液氫及液氫裝備（液氫標準發布）、燃料電池及汽車（示范城市群推動）、加氫站（合建站、綜合站加速布局）等項目備受推崇，氫能發展路線圖更顯清晰的同時，行業層面的監管明確也在某種程度上助推了氫能投資的加速。

在北京大興區，占地20萬平方米的國際氫能示范區正在加緊建設，示范區內全球規模最大的加氫站已進入試運行階段，每天約有10輛測試車在此加氫。大興區將依托大興國際機場、京東“亞洲一號”倉庫等豐富的氫燃料電池車輛應用場景，不斷探索商業化應用，全力構建氫能生態產業鏈。根據年初科技部與山東省簽署的“氫進萬家”科技示范工程，其將通過純氫管道輸送的方式，開展工業園區、社區樓宇和交通移動用能等多場景氫能應用示范，打造全國首條氫能高速走廊、全國首個萬臺套氫能綜合供能裝置示范基地。

在最受關注的氫能和燃料電池汽車產業領域，財政部等5部門也下發通知，擬將京滬粵冀豫等地納入燃料電池汽車示范應用城市群；上海市與蘇州、南通、嘉興、淄博、鄂爾多斯等6座城市簽訂了燃料電池汽車城市群項目合作協議；在政策及市場因素施力情況下，氫能汽車、氫能重卡正迎來又一輪發展契機。