自2020年正式提出“3060”的目標(biāo)以來，能源低碳化就成為了我國能源發(fā)展的重要路線，能源轉(zhuǎn)型也迫在眉睫。而在能源轉(zhuǎn)型工作中，氫能扮演著重要角色。

近日，北京市發(fā)改委印發(fā)了《北京市可再生能源替代行動方案（2023-2025年）》，文件從四方面提出了氫能項目建設(shè)，建設(shè)目標(biāo)為到2025年，全市氫能應(yīng)用規(guī)模達到2萬噸左右。文件對氫能產(chǎn)業(yè)提供政策上的指導(dǎo)和支持。

為何氫能在能源轉(zhuǎn)型過程中能脫穎而出，需要從以下幾方面來看。

環(huán)境因素

當(dāng)前我國能源結(jié)構(gòu)不平衡。我國能源富煤缺油少氣現(xiàn)象突出，能源結(jié)構(gòu)“一煤獨大”，天然氣和石油依賴進口。

 

 

由圖可見，全球范圍內(nèi)，石油和天然氣消費的比重已經(jīng)超過50%，而我國煤炭消費仍高達60%以上。化石能源的過多會增加碳排放量，引發(fā)溫室效應(yīng)，出現(xiàn)極端惡劣天氣，破壞生態(tài)平衡。有數(shù)據(jù)顯示，2021年全球地表平均溫度比19世紀(jì)的基線高出1.25℃。

2022年，中國碳排放總量位110億噸，約占全球碳排放總量的28.87%，仍占世界第一，其中電力行業(yè)排放51億噸，占比46.37%，工業(yè)排放量42億噸，占比38.18%。建立多元化、清潔化、低碳化的能源供應(yīng)體系是我國能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標(biāo)。

發(fā)展經(jīng)濟合理、穩(wěn)定安全、綠色低碳的能源是轉(zhuǎn)型的主要目的。但現(xiàn)實情況是能源轉(zhuǎn)型遇到重重困難，如北方供暖“煤改氣”供需脫節(jié)，可再生能源發(fā)電“上網(wǎng)難”等，更有學(xué)者將“經(jīng)濟合理、穩(wěn)定安全、綠色低碳”稱為“不可能三角”。

在此背景下，氫能憑借零污染、高熱值、資源豐富、用途廣泛等優(yōu)點受到國家重視，并積極引導(dǎo)氫能發(fā)展。

政策因素

2021年，氫能被列入《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2023年遠景目標(biāo)綱要》未來產(chǎn)業(yè)布局。2022年，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035）》，明確了氫氣的能源屬性，肯定了氫能的戰(zhàn)略地位，對氫能的后續(xù)發(fā)展做出指導(dǎo)，氫能行業(yè)也在政策的支持下快速發(fā)展。

 

 

氫能發(fā)展中長期政策明確（資料來源：中央政府網(wǎng)，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，國信證券經(jīng)濟研究所整理）

同時，各地方也在對氫能發(fā)展提出政策上的支持，主要分為發(fā)展規(guī)劃類、財政支持類、管理辦法類、項目安全類、氫能安全類與標(biāo)準(zhǔn)體系類。截至2023年1月，我國個地方發(fā)布氫能政策324項，氫能發(fā)展取得長足進步。數(shù)據(jù)顯示，至2023年1月，我國燃料電池車保有量超10000輛，已建成運營的加氫站達358座。

 

 

國外也大力發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)布局，截至目前，多國政府以出臺氫能及燃料電池發(fā)展戰(zhàn)略路線圖，日本、德國等國家已將氫能規(guī)劃上升至國家能源戰(zhàn)略高度。

 

 

國外氫能發(fā)展情況時間梳理

氫能自身優(yōu)勢

氫能為什么如此受重視，與氫能源本身的優(yōu)勢有很大關(guān)系。

氫能不僅清潔低碳，且來源多樣，可以通過化石能源制氫、生物質(zhì)裂解制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫等方式制氫，還可以與可再生能源發(fā)電結(jié)合，電解水制氫是全路線零碳的制氫方式。

氫能能量密度高，氫氣熱值要是同質(zhì)量的汽油、天然氣燃料的熱值3-4倍，燃料電池的能量密度是鋰電池的130倍，另一方面明，氫能可以作為連接不同能源的橋梁，與電力系統(tǒng)互相協(xié)同，是實現(xiàn)跨能源網(wǎng)絡(luò)協(xié)同優(yōu)化的媒介。

相比其他新能源，氫能儲存時間更長。氫能有氣液固三種儲存形式，儲存時間無限制，但當(dāng)前氫能儲存成本依然很高。

能源轉(zhuǎn)型中的氫能應(yīng)用

在能源轉(zhuǎn)型過程中，氫能的應(yīng)用場景豐富，除作為生產(chǎn)原料應(yīng)用與工業(yè)領(lǐng)域外，近年來在交通領(lǐng)域、電力領(lǐng)域氫能也有出色表現(xiàn)。

交通領(lǐng)域，燃料電池汽車是推廣重點。當(dāng)前燃料電池汽車示范應(yīng)用主要集中在物流、客車等商用車領(lǐng)域，氫燃料電池重卡受到重視。我國氫燃料電池車呈商用車先行，乘用車后發(fā)展的特點。據(jù)《中國氫能發(fā)展報告2020》測算，至2030年前，燃料電池客車、物流車、重卡等車型將會取得與純電動車型相當(dāng)?shù)娜芷诮?jīng)濟性。

2022年北京冬奧會是氫燃料電池汽車至今為止全球最大規(guī)模的示范應(yīng)用，對氫能產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)加速落地有推動效果。

 

 

工業(yè)領(lǐng)域，氫氣在合成氨、合成甲醇、原有提煉等方面均有應(yīng)用。此外，理論上氫氣還可以在高爐煉鐵中代替焦炭。雖然全氫直接還原工藝在我國仍處于試驗階段，但富氫高爐冶煉工藝作為過渡技術(shù)，將在相當(dāng)長的時間內(nèi)占據(jù)氫冶金的主體地位。

2019年1月15日，中國寶武已與中核基團、清華大學(xué)簽訂《核能-制氫-冶金耦合技術(shù)戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，目標(biāo)是基本解決煉鐵燃煤限制問題，降低二氧化碳排放30%，形成寶武特有的低碳煉鐵技術(shù)。

氣基直接還原技術(shù)也引人注目，2020年12月山西中晉科技集團宣布其氫基直接還原鐵項目點火試車，標(biāo)志著氫基直接還原鐵項目（CSDRI）工藝正式開始工業(yè)應(yīng)用階段。

電力領(lǐng)域，氫儲能有望作為電網(wǎng)的“穩(wěn)定器”。在電力生產(chǎn)過剩時，通過電解水制氫，可以消耗不能上網(wǎng)的冗余電量，降低可再生能源發(fā)電波動性、隨機性的影響。

結(jié)語

國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展早期，要徹底做到能源轉(zhuǎn)型還任重道遠。在整體氫能發(fā)展的戰(zhàn)略布局中，要分步發(fā)展，首先利用成本較低的化石能源制氫、副產(chǎn)氫培養(yǎng)氫能上下游產(chǎn)業(yè)鏈，后通過市場化手段和政策引導(dǎo)向多場景過渡，最后隨著成本和技術(shù)的優(yōu)化完善產(chǎn)業(yè)鏈條，替代化石能源，全面實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型。