金年会-氢能，现代能源体系新密码,中国石油和化工网

氢能是一种来历丰硕、绿色低碳、利用普遍的二次能源，能帮忙可再生能源年夜范围消纳，实现电网年夜范围调峰和跨季候、跨地区储能，加快推动工业、建筑、交通等范畴的低碳化。我国具有杰出的制氢根本与年夜范围的利用市场，成长氢能优势显著。加速氢能财产成长是助力我国实现碳达峰碳中和方针的主要路径。日前，国度成长鼎新委、国度能源局结合印发了《氢能财产成长中持久计划(2021 2035年)》。氢能的开辟与操纵正在激发一场深入的能源革命，氢能成为破解能源危机，构建洁净低碳、平安高效现代能源系统的新暗码。

能源危机开启了氢能开辟和操纵的摸索之路

氢能作为一种替换能源进入人们的视野还要追溯到20世纪70年月。当时，中东战争激发了全球的石油危机，美国为了解脱对进口石油的依靠，初次提出 氢经济 概念，认为将来氢气可以或许代替石油成为支持全球交通的首要能源。1960年至2000年，作为氢能操纵主要东西的燃料电池取得飞速成长，在航天航空、发电和交通范畴的利用实践充实证实了氢能作为二次能源的可行性。氢能财产在2010年前落后入低潮期。但2014年丰田公司 将来 燃料电池汽车的发布激发了又一次氢能高潮。随后，多国前后发布了氢能成长计谋线路，首要环绕发电和交通范畴鞭策氢能和燃料电池财产成长；欧盟在2020年发布了《欧盟氢能计谋》，旨在鞭策氢能在工业、交通、发电等全范畴利用；2020年美国发布《氢能打算成长计划》，制订多项要害手艺经济指标，期望成为氢能财产链中的市场带领者。至此，占全球经济总量75%的国度均已推出氢能成长政策，积极鞭策氢能成长。

我国氢能财产和发财国度比拟仍处在成长低级阶段。最近几年来，我国对氢能行业的正视不竭提高。2019年3金年会月，氢能初次被写入《当局工作陈述》，在公共范畴加速充电、加氢等举措措施扶植；2020年4月，《中华人平易近共和国能源法(收罗定见稿)》拟将氢能列入能源范围；2020年9月，财务部、工业和信息化部等五部分结合展开燃料电池汽车示范利用，对合适前提的城市群展开燃料电池汽车要害焦点手艺财产化攻关和示范利用赐与嘉奖；2021年10月，中共中心、国务院印发《关在完全正确周全贯彻新成长理念做好碳达峰碳中和工作的定见》，兼顾推动氢能 制 储 输 用 全链条成长；2022年3月，国度成长和鼎新委员会发布《氢能财产成长中持久计划(2021 2035年)》，氢能被肯定为将来国度能源系统的主要构成部门和用能终端实现绿色低碳转型的主要载体，氢能财产被肯定为计谋性新兴财产和将来财产重点成长标的目的。

最近几年来，我国氢能财产成长敏捷，根基涵盖了氢气制 储 输 用全链条。

氢能财产链的上游为制氢，我国是世界第一产氢年夜国，氢气产能约3300万吨。按照制取进程的碳排放强度，氢被分为 灰氢 蓝氢 和 绿氢 。灰氢是指经由过程化石燃料燃烧发生的氢气，在出产进程中会有年夜量二氧化碳排放；蓝氢是在灰氢的根本上，利用碳捕集和封存手艺，实现低碳制氢；绿氢是经由过程太阳能、风力等可再生能源发电进行电解水制氢，在制氢进程中没有碳排放。今朝，我国氢气制取以煤制氢体例为主，占比约80%。将来，跟着可再生能源发电本钱延续下降，绿氢占比将逐年上升，估计2050年将到达70%。

氢能财产链的中游是氢储运，高压气态储运手艺已贸易化，是最为普遍的氢能储运体例。长管拖车运输矫捷性高，合用在短距离、小体量输氢；液氢存储和固态储氢无需压力容器，运输便捷，是将来实现年夜范围氢能储运的标的目的。

氢能财产链下流为氢的综合利用，氢气作为一种工业原料可普遍利用在石油、化工、冶金、电子、医疗等范畴，另外，氢气还可经由过程氢燃料电池或氢内燃机转化为电能和热能，可笼盖社会出产糊口的各个方面。到2060年，我国氢能需求估计达1.3亿吨，此中工业需求占主导地位，占比约60%，交通运输范畴将逐年扩年夜范围到达31%。

氢能的开辟与操纵正在激发一场深入的能源革命

氢能在交通、工业、建筑和电力等诸多范畴均有广漠利用前景。

在交通范畴，公路远程运输、铁路、航空和航运将氢能视为削减碳排放的主要燃料之一。现阶段我国首要以氢燃料电池客车和重卡为主，数目跨越6000辆。在响应配套根本举措措施方面，我国已累计建成加氢站跨越250座，约占全球数目的40%，居世界第一。按照北京冬奥组委发布的数据，本届冬奥会示范运行超1000辆氢燃料电池汽车，并配备30余个加氢站，是全球最年夜范围的一次燃料电池汽车示范利用。

今朝我国氢能利用占比最年夜的范畴是工业范畴。氢能除具有能源燃料属性外，仍是主要的工业原料。氢气可取代焦炭和自然气作为还原剂，可以消弭炼铁和炼钢进程中的绝年夜部门碳排放。操纵可再生能源电力电解水制氢，然后合成氨、甲醇等化工产物，有益在化工范畴年夜幅度降碳减排。

氢能与建筑融会，是最近几年鼓起的一种绿色建筑新理念。建筑范畴需要耗损年夜量的电能和热能，已与交通范畴、工业范畴并列为我国三年夜 耗能年夜户 。操纵氢燃料电池纯发电效力仅约为50%，而经由过程热电联产体例的综合效力可达85% 氢燃料电池在为建筑发电的同时，余热可收受接管用在供和缓热水。在氢气运输至建筑终端方面，可借助较为完美的家庭自然气管网，以小在20%的比例将氢气掺入自然气，并运输至千家万户。据估量，2050年全球10%的建筑供热和8%的建筑供能将由氢气供给，每一年可减排7亿吨二氧化碳。

在电力范畴，因可再生能源具有不不变性，经由过程电 氢 电的转化体例，氢能可成为一种新型的储能情势。在用电低谷期，操纵充裕的可再生能源电力电解水制取氢气，并以高压气态、低温液态、有机液态或固态材料等情势贮存下来；在用电岑岭期，再将贮存的氢经由过程燃料电池或氢气透平装配进行发电，并入公共电网。而氢储能的存储范围更年夜，可达百万千瓦级，存储时候更长，可按照太阳能、风能、水资本等产出差别实现季候性存储。2019年8月，我国首个兆瓦级氢储能项目在安徽六安落地，并在2022年成功实现并网发电。

同时，电氢耦合，也将在我国构建现代能源系统中阐扬主要感化。

从洁净低碳角度看，年夜范围电气化是我国多个范畴实现降碳的有力抓手，例如交通范畴的电动汽车替换燃油汽车，建筑范畴的电采暖代替传统汽锅采暖等。但是，仍有部门行业是难以经由过程直接电气化实现降碳的，最为坚苦的行业包罗钢铁、化工、公路运输、航运和航空等。氢能具有能源燃料和工业原料两重属性，可以在上述难以深度脱碳的范畴阐扬主要感化。

从平安高效角度看，起首，氢能可以增进更高份额的可再生能源成长，有用削减我国对油气的进口依存度；其次，氢能可以进行化学储能和运输，实现能源的时空转移，增进我国能源供给和消费的区域均衡；另外，跟着可再生能源电力本钱的下降，绿色电能和绿色氢能的经济性将获得晋升，被公共普遍采取和利用；氢能与电能作为能源关键，更轻易耦合热能、冷能、燃料等多种能源，配合成立互联互通的现代能源收集，构成极具韧性的能源供给系统，提高能源供给系统的效力、经济性和平安性。

我国氢能财产成长仍然面对挑战

低本钱低排放绿氢制取是氢能财产面对的主要挑战之一。在不新增碳排放的条件下，解决氢的来历问题是氢能财产成长的条件。化石能源制氢和工业副产制氢工艺成熟、本钱较低，短时间仍将是首要氢源。但化石能源储量有限，且制氢进程仍存在碳排放问题；工业副产制氢产量有限且供给辐射旅程短。

久远来看，电解水制氢易与可再生能源连系，范围潜力更年夜，加倍洁净可延续，是最有潜力的绿氢供给体例。今朝我国碱性电解手艺已与国际程度相接近，是今朝商用电解范畴的主流手艺，但将来降本空间有限。质子互换膜电解水制氢今朝本钱较高，要害装配的国产化水平正在逐年晋升。固体氧化物电解在国际接近贸易化，但国内仍处在追逐阶段。

我国氢能财产链供给系统尚不完整，距离年夜范围贸易化利用还差距。我国已建成加氢站200余座，且以35MPa气态加氢站为主，储氢量更年夜的70MPa高压气态加氢站占比小。液氢加氢站、制氢加氢一体站的扶植和运营经验不足。现阶段氢的运输首要以高压气态长管拖车运输为主，管道运输仍为短板弱项。今朝共有氢气管道里程约400千米，在用管道仅100千米摆布。管道运输还面对管材易产生氢脆现象造成氢气逃逸，将来仍需进一步晋升管道材料的化学机能和力学机能。液态储氢手艺和金属氢化物储氢手艺等获得了较猛进步，但储氢密度、平安性和本钱之间的均衡关系还没有解决，离年夜范围贸易化利用还必然差距。

专门政策系统和多部分多范畴调和合作机制尚不完美。《氢能财产成长中持久计划(2021 2035年)》是首个国度层面的氢能成长计划，但专项计划和政策系统仍需完美，将来需要进一步明白财产成长标的目的、方针和重点。氢能财产链触及多种手艺和行业范畴，今朝还存在跨范畴协作不足，跨部分调和机制不敷完美等问题。好比，加氢站扶植需要资金、手艺、基建和危化品管束等多部分协作，今朝存在主管部分不明白，审批难度较年夜，氢气属性仍仅为危化品等问题，对财产成长构成较年夜制约。

我们认为，手艺、平台和人材是撑持我国氢能财产成长的发展点。

起首，要延续晋升要害焦点手艺程度。手艺立异是氢能财产成长的焦点。将来，我国将延续推动绿色低碳氢能制取、贮存、运输和利用等各环节要害焦点手艺研发。加速推动质子互换膜燃料电池手艺立异，开辟要害材料，提高首要机能指标和批量化出产能力，延续晋升燃料电池靠得住性、不变性、经久性。出力推动焦点零部件和要害设备研发制造。加速提高可再生能源制氢转化效力和单台装配制氢范围，冲破氢能根本举措措施环节要害焦点手艺。延续展开氢能平安根本纪律研究。延续鞭策氢能进步前辈手艺、要害装备、重年夜产物示范利用和财产化成长，构建氢能财产高质量成长手艺系统。

其次，要出力打造财产立异支持平台。氢能财产的成长需聚焦重点范畴和要害环节，构建多条理、多元化立异平台。撑持高校、科研院所、企业加速扶植重点尝试室、前沿交叉研究平台，展开氢能利用根本研究和前沿手艺研究。2022年年头，国度成长和鼎新委员会、教育部发布了《关在华北电力年夜学国度储能手艺产教融会立异平台项目可行性研究陈述的批复》，华北电力年夜学国度储能手艺产教融会立异平台项目正式获批，成为首批 挂帅 高校。随后，华北电力年夜学氢能手艺立异中间正式成立。立异平台和立异中间重点环绕电化学储能、氢能和其在电网中的利用手艺等范畴展开手艺攻关，积极鞭策国度氢能财产的成长。

再次，要鞭策扶植氢能专业人材步队。氢能财产手艺程度和范围不竭获得冲破，但是氢能财产正面对人材步队的较年夜缺口，特殊是高条理立异性人材严重缺少。日前，华北电力年夜学申报的 氢能科学与工程 专业被正式列入通俗高档黉舍本科专业目次， 氢能科学与工程 学科被列入新型交叉学科。该学科将以动力工程和工程热物理、化学工程等学科为牵引，有机融会制氢、氢储运、氢平安、氢动力等多个氢能模块课程，展开全方位跨学科根本和利用研究，将为实现我国能源布局平安转型，和我国氢能行业和能源事业的成长供给有益的人材支持。（光亮日报 作者杨勇平，系华北电力年夜黉舍长、传授）