陜西省氫能產業發展對策研究

許一博

（中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司，陜西 西安 710075）

0 引言

氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續的二次能源，獲取途徑廣泛，可應用于工業、建筑、交通、電力等多領域。氫能產業快速發展有望帶動全球就業、促進經濟發展、減少碳排放、保障國家能源安全等。近年來，隨著國家和省級各項政策出臺，陜西省氫能產業呈現出快速發展的趨勢，但是相較于其他先進省份，仍存在政策引導不夠、統籌協調不足、關鍵零部件未完全自給、基礎設施建設不充分、產業經濟性較差等方面的挑戰。本文基于對國內氫能產業發展現狀及趨勢的分析，通過SWOT工具重點梳理了陜西氫能產業的優勢、劣勢、機會、威脅，并提出針對性的建議，以期對陜西省氫能產業的可持續發展提供參考。

1 國內氫能產業發展現狀

1.1 規劃和政策

我國在氫能及氫燃料電池方面布局較晚。2016年，國家發改委、能源局編制了《能源技術革命創新行動計劃（2016-2030年）》，將氫能列為15項能源技術革命重點任務之一，提出發展氫燃料等替代燃料技術，實現大規模、低成本氫氣的制儲運用一體化。2020年，財政部、工信部、科技部、發改委、能源局五部委聯合印發了《關于開展燃料電池汽車示范推廣的通知》，確定上海、廣東、京津冀、河南、河北五個示范城市群，開展燃料電池關鍵核心技術產業化攻關和示范。2022年3月國家發改委、能源局聯合印發了《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》[1]，明確了氫能的能源屬性，提出了我國氫能產業發展的戰略定位、總體要求、發展目標、重點任務、保障措施（如表1所示）。隨后各地方積極跟進，全國進入氫能政策出臺高峰期，2022年各省市累計發布氫能相關規劃及政策300余條。

表1 2016-2022年國家層面氫能產業相關政策內容

1.2 發展現狀

1.2.1 制氫方面

中國是世界上最大的制氫國，2022年我國氫氣產能約為4100萬噸/年，產量為3781萬噸/年。基于我國“富煤、缺油、少氣”的資源稟賦，目前氫制取幾乎都來自化石能源制氫和工業副產氫，以煤制氫為主，占比達62%，天然氣制氫占比19%，石油制氫、工業副產氣制氫占比18%，而電解水制氫僅占1%?；茉粗茪浜凸I副產氫雖然路徑技術成熟、產量大且產能分布廣、成本低，但是其碳排放比較高[2,3]。可再生能源電解水主要受成本過高限制，其中電價占總成本的60%～70%。雖然近年來，我國風、光發電成本出現了較大幅度的下降，部分地區已經實現了平價上網，但是目前可再生能源電解水制氫的綜合成本仍然約是煤制氫的三倍，是煤制氫+CCS綜合成本的二倍，因此，短期內，我國氫源主要還是以灰氫為主，中遠期可展望綠氫替代[4]。

1.2.2 氫儲存方面

根據氫氣的物理特性，目前可將各類儲氫方式分為：高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫、有機液態儲氫和固態儲氫等。目前，國內儲氫路線主要采用高壓氣態，常用的儲氫容器為35MPa的III型儲氫鋼瓶，優點是結構簡單、壓縮氫氣能耗低、充裝和排放速度快。但是存在存儲密度低、氫脆泄漏安全性能較差等缺點。近年氣態儲氫正在向為重量更輕、塑料內膽的70MPa的IV型儲氫瓶迭代。

低溫液態儲能低溫液態儲氫是將氫氣壓縮后冷卻到-252 ℃以下，使之液化并存放在絕熱真空儲存器中。優點是低溫液態儲氫的儲氫質量和體積儲氫能量密度都有大幅度提高。它的運輸能力是氫氣運輸的十倍以上，可配合大規模風電、水電、光電或核電電解水制氫儲運。但是，液態儲氫存在技術成本高、易揮發、設備運行環境苛刻等問題，商業化難度大，目前主要應用于航空航天領域[5]。

有機液態儲能和固態儲氫原理類似，均是利用氫氣與儲氫材料之前發生物理或者化學變化轉化為固溶物或氫化物進行氫儲存的一種方式。目前相關技術裝備均在技術攻關及設備試產中，暫無商業化應用案例。

1.2.3 氫運輸方面

目前主流的運輸方式主要有高壓氣氫拖車、液氫槽車、管道輸氫三種。我國目前主要采取高壓氣氫拖車運輸的方式，液氫槽車運輸方式相較于高壓氣氫拖車，可使單車儲運量提高約九倍，還能提高氫氣純度，但是氫氣液化過程的能耗和固定投資較大，液化過程的成本占到整個液氫儲運環節的90%以上，目前僅應用于航空航天領域。管道輸氫方式，包括純氫（氣氫和液氫）管道輸送和天然氣摻氫管道輸送。目前我國氫氣輸送管網建設里程不足，僅僅只有400公里[6]，尚未建成完善的氫氣管道輸送體系。天然氣摻氫管道輸送方面，目前還處于探索示范階段。

1.2.4 氫應用方面

目前氫氣主要應用于石油化工、交通等領域[6]，其他領域應用規模有限。在石油化工領域氫氣已經有長期、大量的應用，場景包括煉油化工加氫、化工合成氨、尿素、甲醇等。這些領域技術路線成熟，目前面臨的主要挑戰為，在碳排放約束下，如何改進工藝，降低能耗及碳排放，降低成本[7]。綠氫化工是實現石化、化工行業脫碳的重要途徑，但目前仍面臨經濟性挑戰。

交通領域，以珠三角、長三角、京津冀、三大“城市集群”為典型代表引領發展，截至2022年底，國內共建成加氫站310座，從建設趨勢看，2022年共計建成22座，建設進度慢于2021年的112座。從數量分布看，有50%集中在5大示范城市群，前10省份累計達到215座。累計推廣氫燃料電池汽車8198輛。京津冀城市群、上海城市群、廣東城市群、河北城市群、河南城市群累計接入5853輛氫燃料電池汽車，占全國氫燃料電池汽車接入量的71.40%[8]。

2 陜西省氫能產業發展現狀

2.1 規劃和政策

2022年8月，陜西省發展改革委印發陜西省“十四五”氫能產業發展規劃，完善了陜西省氫能產業頂層設計。規劃明確了陜西省氫能產業“百千萬”發展目標，即建成投運加氫站100座左右，力爭推廣各型燃料電池汽車1萬輛左右，全產業鏈規模達1000億元以上[9]。及“一核兩軸三心”發展布局，即西咸新區燃料電池產業核心區；榆林-延安-西安，西安-渭南-韓城兩條城際氫能廊道；以西安為中心的關中氫能裝備研發制造中心，以榆林為核心的氫能重卡裝備制造及陜北氫能供應和應用中心，以渭南為核心的關中氫能供應及應用中心。同時出臺了三年行動方案、保障措施配套文件，按照規劃藍圖制定了產業發展重點任務，十二條舉措支持任務實施。

2.2 發展現狀

2.2.1 制氫方面

陜西省是能源和基礎化工大省，煤、油、天然氣資源豐富，煤化工、石油化工、氯堿化工項目發達且基礎雄厚，具備豐富的石化能源制氫和工業副產氣制氫資源，主要分布在榆林、延安、咸陽、渭南等地。全省化工副產氫資源超200萬噸/年，氫氣產能約30萬噸/年，以化工副產氫、煤制氫為主，其中化工副產氫約占46.7%，煤制氫約占40%，天然氣制氫約占13.3%，暫無電解水制氫（如表2所示）。車規級高純氫約8600噸/年，主要分布在咸陽、渭南、韓城等市。

表2 陜西省內主要制氫方式及成本

2.2.2 氫儲存方面

陜西省主要以高壓氣態儲存為主。擬建在建儲氫項目主要分布在陜北氫供應中心、關中氫供應中心。榆林學院、西安科技大學、陜煤研究院、西安工業大學正在推進有機液態儲氫、鎂基固態儲氫裝備研發和示范項目建設，部分設備在中試放大階段。

2.2.3 氫運輸方面

陜西省主要以20MPa氫氣管束拖車運輸為主，單車運輸能力350kg左右，約占運輸量的84%，運輸成本較高，每百公里氫氣運輸成本為8元/公斤左右。管道氣氫運輸主要在化工園區內，約占16%，暫未形成規模輸氫管網。天然氣管道摻氫和液氫槽車方面具有一定基礎，延長石油擁有覆蓋全省所有市區的燃氣輸配網絡，所屬陜燃集團在天然氣管道摻氫方面有所布局，航天推進研究院在液氫儲運加裝備方面有多年積累，擁有液氫槽車運輸牌照，正在積極推進液氫裝備軍轉民應用。

2.2.4 氫應用方面

陜西省目前氫氣應用主要在化工、交通、發電領域。其中化工用氫約占97.1%，大多作為原料氣在化工生產中消化，此部分灰氫存在綠氫替代需求。

對于交通領域，目前陜北地區現有約15萬輛燃油、燃氣卡車從事能源化工產品運輸，特有的高寒、重載的“短倒運輸”是燃料電池重卡的理想應用場景，以燃料電池重卡置換燃油、燃氣卡車，能夠有效降低運輸碳排放，助力綠色礦區（園區）建設。此外，依托陜北能源供給中心和關中城市群之間的大量城際物流運輸需求，開展氫能物流運輸具有良好的發展前景。全省重卡存量約30萬輛，中長期約有15萬輛重卡替換需求，短期約有1～3萬輛替換需求，市場潛力巨大。

3 陜西省氫能產業發展SWOT分析

3.1 發展優勢

（1）氫氣資源優勢。全省化工副產氫資源超200萬噸/年，高品質副產氫資源約20萬噸/年，兩百公里內終端用氫成本低于35元/公斤。綠氫潛在產能約8萬噸/年，可為氫能產業發展提供豐富的資源保障；

（2）科技研發優勢。全省擁有近百所高校，各類科研院所近千家；西安交通大學、西北工業大學等院校在光催化制氫、電解水制氫、先進儲氫材料、固態儲氫領域等具有較強研發實力；中國石油集團管材研究所在氣態儲氫材料領域形成了完整的技術體系；延長石油集團、陜煤化集團組建了專業的技術研發工程中心，可為氫能產業發展提供強大科研支撐；

（3）地理區位優勢。陜西省位于中國西北地區，交通便利，臨近華北地區、西南地區和西北地區，具有較好的區位優勢，便于氫能產品的銷售和跨區域合作。

3.2 發展劣勢

（1）發展基礎相對薄弱：與發達的沿海地區相比，陜西省在氫能技術、市場開拓等方面的發展基礎和經驗相對薄弱。氫能技術布局晚，基礎設施建設滯后，應用場景單一，發展氫能的市場活力不強，缺乏龍頭企業；

（2）相對滯后的產業鏈：陜西省在氫能產業鏈上的各個環節相對滯后，包括氫燃料電池環節、氫能儲存和運輸環節等，需要加大力度在這些方面的研發和引進。

3.3 發展機會

（1）政策支持：國家和地方政府對氫能產業的重視度逐漸提升。陜西省政府出臺陜西省“十四五”氫能產業發展規劃、三年行動方案、保障措施等一系列政策文件，為促進氫能產業的發展提供了良好的政策環境；

（2）市場需求增長：陜西省作為能源大省，存在能源轉型發展的需求。氫能作為一種清潔能源的可持續發展潛力巨大，在交通領域重卡商用車替代、化工領域灰氫替代等市場需求有望迅速增長；

（3）潛在合作機會：陜西省擁有豐富的資源和地理優勢，可以與周邊地區和國內外企業開展合作，共同發展氫能產業，引進先進技術和資本。

3.4 挑戰威脅

（1）競爭壓力增加：隨著氫能產業的發展，競爭對手逐漸增多，可能面臨來自其他地區和國際市場的競爭壓力。新疆、內蒙綠氫資源豐富，山西灰氫資源豐富；成渝城市群，河南安徽城市群氫裝備、應用發展迅速。陜西省需要加快提高自身的競爭力；

（2）技術和市場風險：氫能產業鏈條長、涉及范圍廣、關鍵技術尚未完全成熟，可能面臨技術風險。市場用氫價格高、氫應用暫不具備經濟性，市場需求存在不確定性；

（3）政策風險：雖然國家在氫能產業發展規劃中明確氫能源屬性，但是全國大部分地區對于氫氣還是按照危化品管理。氫氣制取必須在化工園區內進行，加氫站行業管理部門、管理流程不明確，阻礙氫能基礎設施建設。

4 陜西氫能產業發展建議

（1）建議進一步加強政策保障，建立氫能作為能源自上而下統一的管理監管體制機制，規范涉氫項目審批流程與主體監管責任。一是從省級層面明確加氫站主管部門，加強加氫站的管理，出臺統一的加氫站審批辦法，制定加氫站用地保障政策，加快西安、渭南、榆林等重點城市和高速公路沿線加氫站建設，推動氫能交通領域應用推廣。二是適當放寬政策限制，允許不對外運營制氫項目在非化工園區建設，保障產業園區企業獲得低廉、充足氫源。促進陜北、關中等新能源富集地區，棄風棄光制綠氫項目應用推廣；

（2）建議加快建立健全氫能標準體系，打造氫氣質量檢測中心和氫交易中心。研究建立氫氣質量檢測中心，明確氫能基于能源屬性的質量評定流程。健全產業鏈重點技術裝備的計量-檢測-認證標準及體系，開發快速高效的氫燃料檢測與計量方法。利用區位優勢及氫資源優勢，統籌協同鄰近省份，打造西部氫能交易中心，掌握氫能上游定價權；

（3）建議加強對氫能產業基礎研發投入，效仿“隆基”模式，以關鍵技術創新引領產業發展。支持陜西相關企業組建國家級氫能創新平臺、研發中心，利用陜西省所具有的科研優勢，加強校企產學研結合，實施“卡脖子”工程和難點堵點工程“揭榜掛帥”，形成合力，集中攻克膜電極、雙極板、碳紙、儲氫設備裝備、氫壓縮機等關鍵材料及核心技術，補齊產業鏈短板，以技術成果產業化帶動產業發展；

（4）建議對氫應用示范項目予以補貼，推動氫應用多元化發展。參照電動汽車制定氫燃料電池汽車補貼政策及稅費減免、過路費減免等政策。同時拓寬氫能應用領域，推動氫能在化工、冶金、工業等領域多元化應用，對于可復制、可推廣突出示范項目，予以固定投資補貼，擴大用氫端需求，幫助氫能產業由導入期平穩過渡到商業推廣期；

（5）建議提升綠氫價值。一是將綠氫管理納入到能源管理體系，制定綠氫標準，提出綠氫產業發展路徑，明確十五五期間綠氫占比，制定綠氫價格政策。二是將氫能納入全國碳排放權市場化交易，提高“綠氫”在工業脫碳中的作用和價值，支持專業化國有企業研究完善相關政策措施、標準，探索氫交易及綠氫交易、價格指數、溯源認證、氫儲能參與電力市場和氫能碳減排市場化交易機制，建立氫能碳減排市場化交易機制，推動綠氫產生的減排量納入碳減排市場交易。