雙碳時代“綠氫”登場

文 景春梅

作為清潔無碳的二次能源，氫能在實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標過程中發(fā)揮重要作用。全球氫能產(chǎn)業(yè)目前尚處于產(chǎn)業(yè)化起始階段，我國制氫量占全球1/3，與美國、歐洲主要國家和日本形成多級競爭格局。我國“綠氫”前景廣闊，有望實現(xiàn)快速趕超，在全球氫能產(chǎn)業(yè)競爭中搶占先機。

近幾年，美洲、歐洲、亞洲、大洋洲的主要經(jīng)濟體競相出臺氫能戰(zhàn)略，特別是新冠肺炎疫情下，紛紛將氫能作為推動經(jīng)濟綠色復(fù)蘇、應(yīng)對氣候變化的重要抓手。中國雙碳目標的提出，以及2020年財政部等五部委關(guān)于燃料電池汽車示范應(yīng)用政策的出臺，進一步激發(fā)了國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展積極性。2020年底，我國氫燃料電池汽車保有量超過7000輛，建成加氫站128座，成為全球最大的燃料電池商用車生產(chǎn)國。目前，我國已基本形成“制-儲-運-加-用”的完整產(chǎn)業(yè)鏈，各地產(chǎn)業(yè)布局加速。長三角、珠三角、環(huán)渤海區(qū)域產(chǎn)業(yè)粗具規(guī)模，匯集多家氫能企業(yè)及研發(fā)機構(gòu)，呈現(xiàn)集群化發(fā)展態(tài)勢。

國家層面對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展給予高度重視。《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》中，首次提出將氫能納入能源體系管理。《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030年）》等文件中，明確支持氫能及燃料電池關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)和示范應(yīng)用。2020年發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，提出突破氫燃料電池汽車應(yīng)用支撐技術(shù)瓶頸。“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要提出的“前瞻謀劃未來產(chǎn)業(yè)”部分，氫能赫然在目。

01 氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚面臨“六個不”

氫源不綠。煤制氫比重過高制約產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。據(jù)測算，到2060年實現(xiàn)碳中和時，我國非化石能源消費占比須從目前不足16%提升至80%以上，非化石能源發(fā)電量需從目前的34%提升至90%左右，這意味著未來必須大幅降低化石能源消費。我國工業(yè)制氫產(chǎn)量每年大約3300萬噸，大多作為工業(yè)原料利用。目前基本上是化石能源制氫，其中煤制氫占比最高，約為62%，技術(shù)也最為成熟，而可再生能源電解水制氫在氫氣供應(yīng)中占比不足1%。由于碳捕捉與封存（CCS）技術(shù)尚不成熟且成本偏高，近期無法與大規(guī)模煤制氫形成有效匹配，難以滿足雙碳要求。

創(chuàng)新不強。一方面，核心技術(shù)和關(guān)鍵材料尚未自主可控，部分環(huán)節(jié)存在“卡脖子”風險。燃料電池的催化劑、質(zhì)子交換膜及碳紙等關(guān)鍵材料大都依賴進口；關(guān)鍵組件制備工藝亟須提升，氫氣循環(huán)泵等與國外存在較大差距。另一方面，缺乏統(tǒng)籌，不少企業(yè)扎堆搞燃料電池核心技術(shù)研發(fā)，人才稀缺、資源分散、各自為戰(zhàn)、重復(fù)建設(shè)和低效競爭現(xiàn)象比較突出。

成本不菲。核心關(guān)鍵技術(shù)依賴進口，導(dǎo)致全產(chǎn)業(yè)鏈成本高企，特別是氫氣制取和存儲成本高昂。光伏制氫綜合成本雖能控制在每立方米1.5元，但仍顯著高于煤制氫和天然氣制氫。3.5噸氫燃料電池物流車制造成本達80萬元，終端用氫成本達每千克50元，應(yīng)用推廣高度依賴政府補貼，商業(yè)化發(fā)展模式尚難建立。

場景不多。各地發(fā)展方向局限于燃料電池汽車，示范應(yīng)用主要集中在以公交車為主要應(yīng)用場景的交通領(lǐng)域，應(yīng)用場景單一，產(chǎn)業(yè)同質(zhì)化突出。實際上，對于燃料電池技術(shù)路線更具優(yōu)勢的中重型卡車的示范運營尚未真正開展，而軌道交通、航空航天、分布式發(fā)電、熱電聯(lián)供等其他領(lǐng)域仍需全面挖掘氫能價值和潛力。

熱度不減。一些地方政府把氫能產(chǎn)業(yè)作為重要的新動能培育，紛紛開展全產(chǎn)業(yè)鏈布局，缺乏對本地發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢的客觀分析，呈現(xiàn)多點開花、無序競爭、發(fā)展過熱之勢。據(jù)《2020年氫應(yīng)用發(fā)展白皮書》，截至2020年8月，我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)數(shù)已達2196家，近5年氫能相關(guān)企業(yè)新增注冊量增長457%。截至2021年5月，地方已出臺氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、實施方案及指導(dǎo)意見近百份，氫能產(chǎn)業(yè)扶持政策近40份，已建成（或規(guī)劃）30余個氫能產(chǎn)業(yè)園區(qū)，規(guī)劃的燃料電池、車、站數(shù)量遠遠超出市場容量，需警惕產(chǎn)能過剩風險。

政策不全。氫氣的能源屬性正在明確，氫能產(chǎn)業(yè)缺乏獨立、完善的支持政策和具有可操作性的實施細則。產(chǎn)業(yè)標準體系不健全，氫能技術(shù)標準中關(guān)于氫品質(zhì)、儲運、加氫站和安全標準的內(nèi)容較少，高精度氫氣品質(zhì)檢測和高靈敏度氫氣泄漏等重要測試裝備欠缺，權(quán)威檢測認證機構(gòu)仍未出現(xiàn)。

02 深挖“氫潛力”，實現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)國內(nèi)大循環(huán)

根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和基礎(chǔ)，預(yù)計“十四五”時期，我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展將以健全產(chǎn)業(yè)鏈和突破核心關(guān)鍵技術(shù)為主線，產(chǎn)業(yè)政策應(yīng)服務(wù)主線，并圍繞雙碳目標，推動實現(xiàn)氫能與可再生能源融合發(fā)展。

一是完善政策體系，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)理性發(fā)展。強化規(guī)劃引導(dǎo)作用，推動地方結(jié)合自身基礎(chǔ)條件理性布局氫能產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)健康有序和集聚發(fā)展。推動完善氫能制、儲、運、加、用標準體系，推進氫能產(chǎn)品檢驗檢測和認證公共服務(wù)平臺建設(shè)，推動氫能產(chǎn)品質(zhì)量認證體系建設(shè)。在安全前提下布局產(chǎn)業(yè)發(fā)展，建立健全氫能安全監(jiān)管制度和標準規(guī)范，強化全產(chǎn)業(yè)鏈重大安全風險全過程防控。

二是發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，矯正分散研發(fā)弊病。全面提升基礎(chǔ)研究、前沿技術(shù)和原始創(chuàng)新能力，通過產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、創(chuàng)新平臺等形式，組織產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)進行聯(lián)合攻關(guān)，集中突破關(guān)鍵核心技術(shù)。加大對氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)研發(fā)的財政資金投入，優(yōu)先支持自主創(chuàng)新。組織科研力量攻克膜電極、雙極板、碳紙、儲氫設(shè)備裝備、超高壓壓縮機等關(guān)鍵材料和核心技術(shù)，加快國產(chǎn)化進程，有效降低終端用氫成本。

三是以“綠氫”（由可再生能源、核能制取）為導(dǎo)向，推動氫能源和新能源耦合發(fā)展。我國可再生能源裝機居全球第一，在“綠氫”供給上具有巨大潛力。隨著可再生能源大規(guī)模推廣，用電成本有望持續(xù)下降，從而進一步降低制氫成本。氫能兼具清潔二次能源與高效儲能載體的雙重角色，是實現(xiàn)可再生能源大規(guī)模跨季節(jié)儲存、運輸?shù)淖罴颜w解決方案。一方面因地制宜，鼓勵具備風、光、水等清潔能源優(yōu)勢的地區(qū)，優(yōu)先發(fā)展制氫產(chǎn)業(yè)；另一方面，充分發(fā)揮氫在儲能方面的優(yōu)勢，彌補電力瞬時消費、難以儲存的短板，帶動可再生能源規(guī)模化和高效利用。