雙碳時(shí)代“綠氫”登場(chǎng)

文 景春梅

作為清潔無(wú)碳的二次能源，氫能在實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)過(guò)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(guó)制氫量占全球1/3，與美國(guó)、歐洲主要國(guó)家和日本形成多級(jí)競(jìng)爭(zhēng)格局。我國(guó)“綠氫”前景廣闊，有望實(shí)現(xiàn)快速趕超，在全球氫能產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中搶占先機(jī)。

近幾年，美洲、歐洲、亞洲、大洋洲的主要經(jīng)濟(jì)體競(jìng)相出臺(tái)氫能戰(zhàn)略，特別是新冠肺炎疫情下，紛紛將氫能作為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)綠色復(fù)蘇、應(yīng)對(duì)氣候變化的重要抓手。中國(guó)雙碳目標(biāo)的提出，以及2020年財(cái)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(tái)，進(jìn)一步激發(fā)了國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展積極性。2020年底，我國(guó)氫燃料電池汽車保有量超過(guò)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(guó)。目前，我國(guó)已基本形成“制-儲(chǔ)-運(yùn)-加-用”的完整產(chǎn)業(yè)鏈，各地產(chǎn)業(yè)布局加速。長(zhǎng)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(jī)構(gòu)，呈現(xiàn)集群化發(fā)展態(tài)勢(shì)。

國(guó)家層面對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展給予高度重視?！吨腥A人民共和國(guó)能源法（征求意見(jiàn)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(dòng)計(jì)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?！笆奈濉币?guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要提出的“前瞻謀劃未來(lái)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(gè)不”

氫源不綠。煤制氫比重過(guò)高制約產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。據(jù)測(cè)算，到2060年實(shí)現(xiàn)碳中和時(shí)，我國(guó)非化石能源消費(fèi)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(lái)必須大幅降低化石能源消費(fèi)。我國(guó)工業(yè)制氫產(chǎn)量每年大約3300萬(wàn)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(wú)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(qiáng)。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(fēng)險(xiǎn)。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(jìn)口；關(guān)鍵組件制備工藝亟須提升，氫氣循環(huán)泵等與國(guó)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(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象比較突出。

成本不菲。核心關(guān)鍵技術(shù)依賴進(jìn)口，導(dǎo)致全產(chǎn)業(yè)鏈成本高企，特別是氫氣制取和存儲(chǔ)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(dá)80萬(wàn)元，終端用氫成本達(dá)每千克50元，應(yīng)用推廣高度依賴政府補(bǔ)貼，商業(yè)化發(fā)展模式尚難建立。

場(chǎng)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(chǎng)景的交通領(lǐng)域，應(yīng)用場(chǎng)景單一，產(chǎn)業(yè)同質(zhì)化突出。實(shí)際上，對(duì)于燃料電池技術(shù)路線更具優(yōu)勢(shì)的中重型卡車的示范運(yùn)營(yíng)尚未真正開(kāi)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(jià)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(dòng)能培育，紛紛開(kāi)展全產(chǎn)業(yè)鏈布局，缺乏對(duì)本地發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)比較優(yōu)勢(shì)的客觀分析，呈現(xiàn)多點(diǎn)開(kāi)花、無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)、發(fā)展過(guò)熱之勢(shì)。據(jù)《2020年氫應(yīng)用發(fā)展白皮書(shū)》，截至2020年8月，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)數(shù)已達(dá)2196家，近5年氫能相關(guān)企業(yè)新增注冊(cè)量增長(zhǎng)457%。截至2021年5月，地方已出臺(tái)氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、實(shí)施方案及指導(dǎo)意見(jiàn)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(gè)氫能產(chǎn)業(yè)園區(qū)，規(guī)劃的燃料電池、車、站數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出市場(chǎng)容量，需警惕產(chǎn)能過(guò)剩風(fēng)險(xiǎn)。

政策不全。氫氣的能源屬性正在明確，氫能產(chǎn)業(yè)缺乏獨(dú)立、完善的支持政策和具有可操作性的實(shí)施細(xì)則。產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系不健全，氫能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于氫品質(zhì)、儲(chǔ)運(yùn)、加氫站和安全標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容較少，高精度氫氣品質(zhì)檢測(cè)和高靈敏度氫氣泄漏等重要測(cè)試裝備欠缺，權(quán)威檢測(cè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)仍未出現(xiàn)。

02 深挖“氫潛力”，實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)國(guó)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(jì)“十四五”時(shí)期，我國(guó)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(biāo)，推動(dòng)實(shí)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(qiáng)化規(guī)劃引導(dǎo)作用，推動(dòng)地方結(jié)合自身基礎(chǔ)條件理性布局氫能產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)健康有序和集聚發(fā)展。推動(dòng)完善氫能制、儲(chǔ)、運(yùn)、加、用標(biāo)準(zhǔn)體系，推進(jìn)氫能產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè)和認(rèn)證公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)，推動(dòng)氫能產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，強(qiáng)化全產(chǎn)業(yè)鏈重大安全風(fēng)險(xiǎn)全過(guò)程防控。

二是發(fā)揮新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)，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(guò)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、創(chuàng)新平臺(tái)等形式，組織產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，集中突破關(guān)鍵核心技術(shù)。加大對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)研發(fā)的財(cái)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(chǔ)氫設(shè)備裝備、超高壓壓縮機(jī)等關(guān)鍵材料和核心技術(shù)，加快國(guó)產(chǎn)化進(jìn)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(dòng)氫能源和新能源耦合發(fā)展。我國(guó)可再生能源裝機(jī)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(jìn)一步降低制氫成本。氫能兼具清潔二次能源與高效儲(chǔ)能載體的雙重角色，是實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模跨季節(jié)儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)淖罴颜w解決方案。一方面因地制宜，鼓勵(lì)具備風(fēng)、光、水等清潔能源優(yōu)勢(shì)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(chǔ)能方面的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)電力瞬時(shí)消費(fèi)、難以儲(chǔ)存的短板，帶動(dòng)可再生能源規(guī)模化和高效利用。