新能源“風(fēng)口”下的中國氫經(jīng)濟(jì)之路

張景新 胡紅梅

氫能是一種發(fā)展?jié)摿薮蟮那鍧嵞茉?，其替代傳統(tǒng)能源的“氫經(jīng)濟(jì)之路”十分值得期待。氫能資源豐富、儲量大、熱值高，具備清潔、高效和大規(guī)模應(yīng)用的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)能源循環(huán)利用，氫能極有可能成為理想能源的終極之選。在當(dāng)今全球能源體系中，以煤炭、石油等為主的傳統(tǒng)化石能源，占據(jù)全球能源消費(fèi)總量的80%以上，按照目前的采儲比，這些傳統(tǒng)石化能源可供人類開發(fā)使用的年限不足120年，因此開發(fā)替代能源是未來能源安全戰(zhàn)略布局的重中之重。

1 發(fā)達(dá)國家競相布局氫能源

美國、日本、歐洲等國家和地區(qū)積極布局氫能源產(chǎn)業(yè)，相繼制定氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和技術(shù)路線圖，特別是美國提出“氫能經(jīng)濟(jì)”時(shí)代和日本構(gòu)建“氫能社會”的氫能發(fā)展戰(zhàn)略，使其走在氫能技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用的前沿。美國率先提出氫能替代燃料與充電網(wǎng)的模式，從國家層面開啟新氫能計(jì)劃，為實(shí)現(xiàn)氫能源經(jīng)濟(jì)優(yōu)先布局。日本也制定了氫能燃料電池汽車和加氫站發(fā)展路線圖，借助2020年東京奧運(yùn)會大力發(fā)展氫能燃料電池汽車，推動氫能產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。歐洲不斷加快氫能上下游產(chǎn)業(yè)布局，特別是英國、法國、德國等持續(xù)擴(kuò)大氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)和加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，通過提高財(cái)政補(bǔ)貼和優(yōu)惠稅收助推氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2 中國氫能源產(chǎn)業(yè)蓄勢薄發(fā)

中國先后發(fā)表《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》等多個(gè)政策性文件，明確提出將“氫能與燃料電池”的發(fā)展作為重點(diǎn)戰(zhàn)略任務(wù)，計(jì)劃到2050年，將氫能作為能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，氫能產(chǎn)業(yè)被納入國家能源戰(zhàn)略。由于制氫工業(yè)發(fā)展較慢，中國氫能產(chǎn)業(yè)正處于從工業(yè)原料到規(guī)?；瘧?yīng)用的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展空間巨大。隨著聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署與科技部共同執(zhí)行“中國燃料電池公共汽車商業(yè)化示范項(xiàng)目”，標(biāo)志著中國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展翻開新的一頁；《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》也明確提出：2020年實(shí)現(xiàn)5 000輛級規(guī)模的公共服務(wù)用車領(lǐng)域的示范應(yīng)用，2030年實(shí)現(xiàn)百萬輛燃料電池汽車的商業(yè)化，建成1 000座加氫站。廣東、江蘇等地紛紛成立氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)基金，支撐當(dāng)?shù)貧淠墚a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，中國氫能源產(chǎn)業(yè)蓄勢薄發(fā)。

3 綠色經(jīng)濟(jì)型氫能技術(shù)發(fā)展路線

安全性、經(jīng)濟(jì)性、可持續(xù)性是氫能技術(shù)路線選擇的核心標(biāo)準(zhǔn)。中國氫能產(chǎn)業(yè)由于起步較慢，產(chǎn)業(yè)鏈相對薄弱，在發(fā)展制氫、儲氫和氫能應(yīng)用中要嚴(yán)格明確降污染、可循環(huán)的綠色經(jīng)濟(jì)型技術(shù)發(fā)展路線。圖1為綠色可循環(huán)式氫能技術(shù)路線圖。

3.1 “電制氫”技術(shù)前景光明

氫能作為典型的二次能源不可直接獲得，需要上游進(jìn)行氫氣的制取，即傳統(tǒng)化石資源制氫和可再生資源制氫。目前，盡管化石資源重整制氫技術(shù)十分成熟，但制備過程中仍然存在環(huán)保問題，制取方式值得商榷。中國太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿惹鍧嵖稍偕茉捶浅ＸS富，但其制電利用率不高，而電解水制氫技術(shù)是將能量儲存和轉(zhuǎn)化的綠色途徑，可以加速零污染、可循環(huán)氫經(jīng)濟(jì)的推廣。隨著電解水技術(shù)進(jìn)一步的成熟化、規(guī)?；?，制氫成本將不斷降低，“電制氫”技術(shù)將是氫能可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。圖2為綠色可持續(xù)電解水制氫技術(shù)示意圖。

3.2 復(fù)合儲氫技術(shù)值得關(guān)注

儲氫環(huán)節(jié)在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中作用十分關(guān)鍵，氫能的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用必須依靠儲氫技術(shù)的支撐，技術(shù)的安全性、經(jīng)濟(jì)型是氫能產(chǎn)業(yè)化的重要保障。目前儲氫技術(shù)主要有高壓氣態(tài)、液態(tài)儲氫和固態(tài)儲氫3種方式，相比已經(jīng)規(guī)?；瘧?yīng)用的高壓氣態(tài)、液態(tài)儲氫技術(shù)，固態(tài)儲氫技術(shù)以金屬氫化物、化學(xué)氫化物等多孔材料為儲氫載體，做到氫氣的高效吸附儲存，具有安全性高、儲氫密度大等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展?jié)摿^強(qiáng)，但儲氫率低、充氫速度慢、放氫溫度高的問題仍有待解決，而新型高壓/低溫復(fù)合儲氫技術(shù)可以保證氫氣儲存、運(yùn)輸、加注的安全性和高效性，產(chǎn)業(yè)化前景值得關(guān)注。

3.3 分布式能源網(wǎng)絡(luò)前景突出

氫能儲運(yùn)具有運(yùn)輸成本高、技術(shù)難度大、安全性較低的特點(diǎn)，一定程度上限制氫能的大規(guī)模應(yīng)用，借助氫燃料電池技術(shù)，建立分布式能源網(wǎng)絡(luò)，搭建區(qū)域電力、熱能和冷能綜合供應(yīng)系統(tǒng)，可有效提高氫能利用效率。相比傳統(tǒng)天然氣發(fā)電鍋爐68.7%的能源轉(zhuǎn)換效率，燃料電池由于自身轉(zhuǎn)化效率高，且分布式能源系統(tǒng)的能源輸送距離短，以氫燃料電池為核心的分布式能源網(wǎng)絡(luò)的能源利用率可達(dá)到90%以上，且二氧化碳排放量明顯降低，是氫能應(yīng)用的典型示范。

4 多點(diǎn)聯(lián)動式氫能產(chǎn)業(yè)布局

氫能源產(chǎn)業(yè)鏈長、涉及領(lǐng)域多，中國氫能產(chǎn)業(yè)呈多區(qū)域、多領(lǐng)域、多方位產(chǎn)業(yè)化布局。同時(shí)，中國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重視市場時(shí)效性，針對不同行業(yè)和地域，在技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和市場培育上形成產(chǎn)業(yè)聯(lián)動效應(yīng)。

4.1 多區(qū)域產(chǎn)業(yè)化布局

氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要優(yōu)先培育有政策、資源和人才優(yōu)勢的地區(qū)，以點(diǎn)匯面，帶動中國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，廣東省、江蘇省、山東省、上海市、北京市的制氫企業(yè)較為集中，共占全國年均制氫總量的66%左右；在北京、上海、鄭州、深圳、大連等10余個(gè)大中城市建成運(yùn)營加氫站，繼續(xù)加大氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，在全國形成網(wǎng)絡(luò)化的氫能源產(chǎn)業(yè)布局模式；廣東佛山、云浮2市大力發(fā)展制氫裝備、氫燃料電推動力系統(tǒng)和加氫基礎(chǔ)設(shè)施，在氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)體系和氫能汽車領(lǐng)域都做到了示范應(yīng)用；江蘇如皋市更是走在氫能在工業(yè)園區(qū)、社區(qū)等應(yīng)用示范的前列，努力打造中國首個(gè)“氫能經(jīng)濟(jì)示范城市”，中國氫能產(chǎn)業(yè)呈多區(qū)域聯(lián)動發(fā)展。

4.2 多領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化布局

中國氫能產(chǎn)業(yè)注重發(fā)展的平衡性，通過優(yōu)勢互補(bǔ)做到多領(lǐng)域協(xié)同發(fā)展。氫燃料電池以其能量轉(zhuǎn)化率高、低排放等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是未來理想動力源之一，在交通運(yùn)輸應(yīng)用前景十分廣闊，發(fā)展初期以交通運(yùn)輸領(lǐng)域作為突破口，大力推動氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化；通過拓展氫能在燃料電池和儲能領(lǐng)域的應(yīng)用，將燃料電池乘用車和商用車、氫氣車載儲存和站內(nèi)儲存系統(tǒng)等作為氫能產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的重要方向。目前國家能源集團(tuán)、華能集團(tuán)、國家電網(wǎng)有限公司、長城汽車等能源、電力和汽車供應(yīng)商在制氫、儲氫設(shè)備，加氫站等領(lǐng)域的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中都積極布局，中國氫能產(chǎn)業(yè)呈多領(lǐng)域聯(lián)動發(fā)展。

4.3 多方位產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型

中國氫能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中要緊密聯(lián)系傳統(tǒng)能源企業(yè)，推進(jìn)傳統(tǒng)能源企業(yè)加快“氫經(jīng)濟(jì)”產(chǎn)業(yè)鏈布局。隨著荷蘭皇家殼牌集團(tuán)、英國石油公司（BP）等國際知名能源企業(yè)積極介入“氫經(jīng)濟(jì)”產(chǎn)業(yè)鏈，證明傳統(tǒng)石化企業(yè)在原料制取、儲運(yùn)技術(shù)、終端應(yīng)用及消費(fèi)等方面具有突出優(yōu)勢。傳統(tǒng)能源企業(yè)借助在天然氣、油田伴生氣等方面的資源優(yōu)勢，在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，為下游氫氣生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)原料，通過建設(shè)氫氣回收裝置降低制氫成本；利用下游在碳纖維復(fù)合材料方面的技術(shù)優(yōu)勢，開發(fā)儲氫瓶等相關(guān)產(chǎn)品；利用建成并運(yùn)營的天然氣管線資源，為大規(guī)模、長距離氫能輸送優(yōu)先布局；借助已有的加油站體系，推進(jìn)加油加氫站混合改造，助推傳統(tǒng)能源企業(yè)轉(zhuǎn)型和低成本化改造。

5 建議

綜上，在我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的起步階段，要堅(jiān)持以完善產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)政策、產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線、產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)及布局作為重要保障。我國擁有發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的資源優(yōu)勢和市場優(yōu)勢，易于率先形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng)，新能源汽車市場容量巨大，對拓展氫能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用具有促進(jìn)作用。中國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要先從優(yōu)化產(chǎn)業(yè)政策入手，加強(qiáng)政策的引導(dǎo)和扶持力度，不斷規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化我國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動，以開放合作的姿態(tài)對接全球優(yōu)勢創(chuàng)新資源，加強(qiáng)氫能產(chǎn)業(yè)人才的引入和培養(yǎng)，探索創(chuàng)新研發(fā)模式；發(fā)揮市場主導(dǎo)作用，營造良性競爭的市場環(huán)境，不斷拓寬在軌道交通、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用；發(fā)揮社會資本、地方資本等優(yōu)勢資源，加大在氫能技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新方面的投資，促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展；始終以能源戰(zhàn)略的標(biāo)準(zhǔn)，為21世紀(jì)新能源“風(fēng)口”下的中國氫經(jīng)濟(jì)之路繪制產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)圖。