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自巴黎氣候大會以來，“碳達(dá)峰”“碳中和”逐步形成全球共識，各國紛紛發(fā)力推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型。這其中，減少化石燃料，提升清潔能源使用占比已成全球趨勢。而在新能源中，氫能源因高效、安全、儲量大、零污染等諸多優(yōu)點(diǎn)被譽(yù)為“終極能源”，近兩年發(fā)展迅速。

氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)前景巨大，但目前整個產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，面臨關(guān)鍵技術(shù)卡脖子、成本偏高、大規(guī)模應(yīng)用等問題。

業(yè)內(nèi)人士紛紛建言，亟需在實際的標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)定制定及項目審批等環(huán)節(jié)真正“確認(rèn)氫的能源屬性”。而在解決關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化方面，則要以產(chǎn)業(yè)化為導(dǎo)向，“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用”緊密合作。

萬億氫能賽道呼之欲出

“不管是全球還是中國、美國，能源相關(guān)二氧化碳排放占比約90%，其他相關(guān)二氧化碳排放占比約10%。所以碳達(dá)峰碳中和重點(diǎn)在能源，是以能源為主的系統(tǒng)性問題。”德國國家工程院院士、天府新能源研究院院長雷憲章在會上指出，要實現(xiàn)雙碳目標(biāo)，首先是一場能源革命。

氫能被譽(yù)為“終極能源”，是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?。隨著氫能科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，美國、日本等發(fā)達(dá)國家紛紛將氫能上升為國家戰(zhàn)略。數(shù)據(jù)顯示，目前全球氫能市場規(guī)模約為1000多億美元。國際氫能委員會的報告顯示，預(yù)計到2030年，全球氫能領(lǐng)域投資總額將達(dá)到5000億美元。到2050年，氫能在全球終端能源消費(fèi)量中的占比可高達(dá)25%。在近日的“2023世界氫能技術(shù)大會”上，中國科學(xué)院院士歐陽明高更是預(yù)測氫能是有“10萬億”規(guī)模潛力的產(chǎn)業(yè)集群。

及至國內(nèi)，作為推進(jìn)“雙碳”的有效路徑，氫能被推上風(fēng)口。在雷憲章看來，中國與歐洲碳中和脫碳之路類似，后者能源革命主要依靠清潔能源、綠氫和節(jié)能增效三條路徑，即能效、電氣化及綠色氫能。路徑一，以能效為核心、以節(jié)能為重點(diǎn)、以“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”為抓手的循環(huán)能源系統(tǒng)的節(jié)能降碳之路；路徑二，以清潔能源為支撐，大力推進(jìn)終端用能的電氣化；路徑三，對于難以實現(xiàn)電氣化的領(lǐng)域如重工業(yè)、重型卡車、鐵路、航空和海上運(yùn)輸中實施氫能替代。

實際上，時間拉長來看，在雙碳背景下，未來交通、建筑、以及大部分工業(yè)部門，甚至?xí)r下大熱的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，都需要依靠氫能實現(xiàn)深度脫碳，這就意味著氫能的應(yīng)用十分廣泛，未來市場空間巨大。

中國科學(xué)院院士、西安交通大學(xué)教授、博導(dǎo)陶文銓在會上就提到，“在全球數(shù)字化經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的發(fā)展趨勢下，5G、云計算、人工智能和元宇宙等數(shù)字化信息技術(shù)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)深度融合發(fā)展，全球數(shù)據(jù)儲量爆發(fā)式增長。作為數(shù)據(jù)傳遞、處理、分析、存儲的主要載體，數(shù)據(jù)中心的需求量和建設(shè)規(guī)模也在不斷飛速發(fā)展。截至2022年6月底，我國在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架總規(guī)模超過600萬架，耗電量2739億度。數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為我國的一個高耗能行業(yè)，節(jié)能、減排的任務(wù)十分艱巨。”

到2060年，中國氫能年需求將超過1.3億噸。

當(dāng)然，當(dāng)前氫能最為人關(guān)注的應(yīng)用還是在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，其商業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)落地。根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)，2020年-2022年，我國燃料電池汽車產(chǎn)量分別為1199輛、1777輛、3626輛，銷量分別為1177輛、1586輛和3367輛。中國氫能聯(lián)盟研究院的統(tǒng)計顯示，截至2022年底全球燃料電池車保有量達(dá)到6.7萬輛，同比增長36.6%，其中我國燃料電池車保有量為12682輛。

至2050年，氫能在我國終端能源體系中占比至少達(dá)到10%，氫氣需求量接近6000萬噸。其中，交通運(yùn)輸領(lǐng)域用氫2458萬噸，約占該領(lǐng)域用能比例的19%；氫燃料電池車產(chǎn)量達(dá)到每年520萬輛。

多方獻(xiàn)策解決產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)

氫能應(yīng)用大有可為，但整個產(chǎn)業(yè)目前仍處于起步階段，面臨的掣肘和挑戰(zhàn)頗多。在會上，專家們紛紛呼吁，“真正確認(rèn)氫的能源屬性”。

陶文銓談到，“我們國家《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》中雖已確認(rèn)氫的能源屬性，但是許多實際審批及具體標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定中，氫只有?；返膶傩远鴽]有能源的屬性，這不利于氫能產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。”其建議將氫參照燃?xì)?，在其能源屬性方面，按照燃?xì)鈦磉M(jìn)行管理，這樣可為氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)I造一個良好的政策環(huán)境。

其次，則是關(guān)鍵技術(shù)“卡脖子”及如何降成本的問題。根據(jù)生產(chǎn)來源和碳排放量的不同，氫又分為灰氫、藍(lán)氫和綠氫。其中，綠氫是由太陽能、風(fēng)能等可再生能源電解水制得的氫氣，過程中幾乎不產(chǎn)生碳排放，所以被認(rèn)為是未來主流，但其制取成本較高。

如果是按照目前電耗5千瓦時/標(biāo)方，電價0.3元/千瓦時來測算，堿性電解水制氫的合計成本為25元/kg，而煤制氫的成本為9.6元/kg，天然氣制氫成本為15元/kg。由此可見，綠氫的成本將近煤制氫成本的兩倍多。

“綠氫的成本主要是受電價、電耗和制氫設(shè)備等影響，其中電力成本約占到六七成以上。”在活動現(xiàn)場，一位氫能從業(yè)人士告訴記者，雖然當(dāng)前綠氫成本有所下降，但目前比較主流的觀點(diǎn)都認(rèn)為，綠氫要與藍(lán)氫具備競爭力起碼要到2025年之后，要與灰氫平價則需要更長的時間。

預(yù)計至2025年，綠氫制備單位成本有望下降至14.46元/kg，；至2030年，綠氫制備單位成本有望進(jìn)一步下降至8.88元/kg，分維度對比綠氫與藍(lán)氫、灰氫的經(jīng)濟(jì)性看，綠氫與藍(lán)氫有望在2025年平價，與灰氫有望在2025-2027年平價。

氫能替代不會一蹴而就，降成本亦非一朝一夕，隨著氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，由綠電與綠氫耦合而形成的“電氫體系”被視為氫能創(chuàng)新的主要方向。

雷憲章就在會上表示，“要力爭實現(xiàn)以電網(wǎng)為主，氫能（氫基能源）為輔的電氫耦合協(xié)同的清潔能源的新型能源供給模式，保證綠色能源安全供應(yīng)和消費(fèi)。”

他建議建設(shè)分布式主動供電系統(tǒng)，通過固體氧化物燃料電池技術(shù)及固體氧化物燃料電池蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，以充分保障新型電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和提高能源綜合使用效率，為經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展提供堅強(qiáng)的能源保障。

“新型電力系統(tǒng)面臨的最大挑戰(zhàn)是高比例間歇性和波動性的可再生能源與剛性負(fù)荷的矛盾。”雷憲章認(rèn)為，不同時段的電力系統(tǒng)負(fù)荷平衡需求可通過不同的儲能技術(shù)來滿足。面對以分鐘小時為時間尺度的調(diào)度需求，可利用電池充放電實現(xiàn)調(diào)峰、調(diào)頻；以天為時間尺度，則可利用抽水蓄能、壓縮空氣儲能、SOFC (固體氧化物燃料電池)等實現(xiàn)功率平衡；中長期時間尺度下，可利用電解水制氫消納新能源發(fā)電，以氫燃料SOFC發(fā)電技術(shù)匹配功率波動，確保電網(wǎng)高比例清潔電力條件下的全時域功率平衡和動態(tài)穩(wěn)定。

同樣面臨嚴(yán)峻成本挑戰(zhàn)的還有氫燃料電池。加拿大國家工程院院士、廣州大學(xué)教授葉思宇在現(xiàn)場表示：“燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈非常長，比如終端的汽車、飛機(jī)到上游的膜電極，再到上游的催化劑。而在我國，燃料電池的一些關(guān)鍵核心技術(shù)環(huán)節(jié)亟待實現(xiàn)技術(shù)突破，其中一個非常重要的材料就是膜電極。”

葉思宇介紹，膜電極材料的一些研制環(huán)節(jié)依然是被國外技術(shù)壟斷的，整個燃料電池電堆的研制成本中，膜電極所占的成本非常高。從某種意義上說，膜電極在整個燃料電池降成本過程中承擔(dān)著最艱巨的任務(wù)。

如何解決？葉思宇稱，要提升膜電極的研發(fā)水平，往上游看，需要提升膜電極所需的原材料技術(shù)水平和規(guī)模化水平。

“氫行業(yè)的快速發(fā)展依賴于跨行業(yè)、跨區(qū)域的合作、整合和創(chuàng)新，氫燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈多層級工程化驗證尤其需要上下游產(chǎn)業(yè)鏈密切配合。”葉思宇建議，以產(chǎn)業(yè)化為導(dǎo)向的政、產(chǎn)、學(xué)、研、用的緊密合作是推動燃料電池關(guān)鍵材料不斷更新?lián)Q代的最佳路徑。

針對氫燃料電池發(fā)展，陶文銓則更多從底層研發(fā)給出建議：一是深度研究并掌握催化層內(nèi)部復(fù)雜的物理與電化學(xué)過程，查明與掌握催化層中復(fù)雜的多尺度、氣液固、物理化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律、優(yōu)化結(jié)構(gòu)及掌握與制造工藝的關(guān)系；二是發(fā)展應(yīng)用相似原理的高效的實驗研究方法，只有利用相似原理才能大大減少實驗測試次數(shù)而又能得到有較寬應(yīng)用范圍的結(jié)果；三是研發(fā)燃料電池堆全數(shù)字化多尺度仿真設(shè)計平臺。

成渝氫能發(fā)展已上路

可喜的是，隨著從國家到地方各級政府的重視和支持，上述的問題正在逐步化解。

2022年3月23日，國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，提出要建立“1+N”政策體系，明確氫能戰(zhàn)略定位，部署產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)任務(wù)。

之后，各地方政府紛紛跟進(jìn)，相繼推出各類支持政策。截至2022年底，我國各地方政府發(fā)布?xì)淠苷叱?00項，政策類型多方面，支持方向以氫能交通應(yīng)用向跨行業(yè)耦合應(yīng)用場景拓展。

以川渝為例，兩地先后出臺氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和指導(dǎo)意見，簽訂《打造成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈氫走廊戰(zhàn)略合作協(xié)議》，出臺《成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量協(xié)同發(fā)展實施方案》等相關(guān)政策文件60余項，形成較為完整的政策體系。2021年11月，總體規(guī)劃了兩條城際線路和一條直達(dá)干線的“成渝氫走廊”正式貫通。

四川省經(jīng)信廳汽車產(chǎn)業(yè)處處長劉珂在會上發(fā)布的川渝氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況顯示，川渝地區(qū)發(fā)展氫能的政策力度大、氫能來源優(yōu)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)鏈條全、應(yīng)用場景廣，目前聚集產(chǎn)業(yè)鏈上下游及科研院所200余家，基本打通了產(chǎn)業(yè)鏈上下游。成渝氫走廊現(xiàn)已投入燃料電池汽車695輛，建成加氫站24座。力爭到2025年，累計投入燃料電池1000輛，建成加氫站30座。

劉珂表示，“下一步，川渝兩地將進(jìn)一步加強(qiáng)協(xié)作，共同支持產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)、高校和科研院所協(xié)同創(chuàng)新；關(guān)鍵零部件和原材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更多國產(chǎn)化替代，降低全產(chǎn)業(yè)鏈成本，引進(jìn)培育碳紙等關(guān)鍵零部件企業(yè)；不斷延鏈強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈，加大示范應(yīng)用，推動成渝‘氫走廊’提質(zhì)擴(kuò)容。”

當(dāng)然，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展也離不開產(chǎn)業(yè)鏈上各鏈主的主動作為。據(jù)央視新聞報道，當(dāng)前，已有超過1/3的中央企業(yè)在氫產(chǎn)業(yè)鏈上布局發(fā)展，覆蓋了煤炭、電力、石油天然氣、核能等各個重要的能源領(lǐng)域。

典型的如東方電氣，據(jù)東方電氣氫能科技有限公司（以下簡稱“東方氫能”）副總經(jīng)理謝光有介紹，早在2010年東方電氣集團(tuán)就瞄準(zhǔn)了氫燃料電池研究，將氫能產(chǎn)業(yè)納入集團(tuán)戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃，并于2015年設(shè)立東方氫能前身東方電氣（成都）清能科技有限公司；“十三五”期間，又將氫能作為重點(diǎn)培育發(fā)展的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。“經(jīng)過多年的發(fā)展，公司不斷夯實燃料電池系統(tǒng)發(fā)電技術(shù)優(yōu)勢，逐步開展工程應(yīng)用示范，針對長時發(fā)電需求的高效率設(shè)計方案，額定點(diǎn)氫耗降低20%；基于多種氫源的燃料電池聯(lián)合供能整體解決方案；并開展熱-電聯(lián)供、冷-熱-電綜合功能等多種方式的應(yīng)用和示范。”

且如上所述，產(chǎn)業(yè)鏈上各主體協(xié)同發(fā)展已成行業(yè)共識。以東方電氣、一汽解放、蜀都客車、億華通等為代表的川渝氫能產(chǎn)業(yè)鏈主企業(yè)就共同發(fā)布了“氫聚川渝，共繪藍(lán)圖”川渝氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展共識，它們將強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新協(xié)同，聯(lián)合突破新技術(shù)推出新產(chǎn)品；強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)集群協(xié)同，打造高質(zhì)量氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)集群；強(qiáng)化基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同，建設(shè)互聯(lián)互通的氫能基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)；強(qiáng)化示范效應(yīng)協(xié)同，構(gòu)建多元?dú)淠軕?yīng)用場景。

值得一提的是，各類氫能政策的催化和企業(yè)協(xié)同發(fā)展，已經(jīng)驅(qū)動一批氫能項目落地或加速推進(jìn)。

6月30日，中石化宣布，新疆庫車綠氫示范項目順利產(chǎn)氫，產(chǎn)出的氫氣通過管道輸送到中國石化塔河煉化，替代現(xiàn)有天然氣化石能源制氫。至此，該項目實現(xiàn)綠氫生產(chǎn)到利用全流程貫通，標(biāo)志著我國首次實現(xiàn)萬噸級綠氫煉化項目全產(chǎn)業(yè)鏈貫通。

時間往前推，6月21日，四川能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司剛剛與攀枝花市簽署投資協(xié)議，前者擬投資30億元在攀枝花市打造氫能全產(chǎn)業(yè)鏈基地…… 

原標(biāo)題：萬億氫能賽道一觸即發(fā)，距離“終極能源”還有多遠(yuǎn)？