在全球積極探索可持續能源發展的大背景下,中國的氫能產業異軍突起,成績斐然。2024 年,我國氫能生產消費規模突破 3650 萬噸,連續多年位居全球第一,占全球總消費量的三分之一以上,這一數字無疑彰顯了中國在氫能領域的強大實力和巨大潛力。
氫能,作為一種清潔、高效、可持續的二次能源,在我國能源轉型的宏偉藍圖中扮演著舉足輕重的角色。我國能源結構長期面臨著 “富煤、貧油、少氣” 的困境,石油和天然氣的進口依賴度較高,能源安全面臨嚴峻挑戰 。同時,傳統化石能源的大量使用帶來了嚴重的環境污染和碳排放問題,給生態環境造成了沉重壓力。而氫能的出現,為破解這些難題提供了新的思路和方向。它不僅燃燒熱值高,能量密度大,而且燃燒產物僅為水,幾乎不產生溫室氣體排放,是實現能源清潔化、低碳化轉型的理想選擇。
政策東風,助力氫能騰飛
中國氫能產業的蓬勃發展,離不開國家政策的大力支持。從頂層設計的高瞻遠矚,到地方政策的精準落地,一系列政策舉措為氫能產業的騰飛提供了強勁動力 。
2021 年,國家發展改革委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃 (2021—2035 年)》,這是我國首個氫能產業中長期規劃,猶如一盞明燈,為氫能產業的長遠發展指明了方向。《規劃》明確了氫能在我國能源綠色低碳轉型中的戰略定位,提出到 2025 年,基本掌握核心技術和制造工藝,燃料電池車輛保有量約 5 萬輛,部署建設一批加氫站,可再生能源制氫量達到 10 - 20 萬噸 / 年 ,實現二氧化碳減排 100 - 200 萬噸 / 年;到 2030 年,形成較為完備的氫能產業技術創新體系、清潔能源制氫及供應體系,有力支撐碳達峰目標實現;到 2035 年,形成氫能多元應用生態,可再生能源制氫在終端能源消費中的比例明顯提升 ,對能源綠色轉型發展起到重要支撐作用。
2025 年 1 月 1 日起施行的《中華人民共和國能源法》,更是具有里程碑意義,氫能首次被明確納入能源管理體系。這從法律層面賦予了氫能源與傳統能源同等重要的地位,為氫能產業的發展提供了堅實的法律保障。《能源法》中積極有序推進氫能開發利用、促進氫能產業高質量發展的相關條款,從宏觀層面引導各地優化氫能產業布局,避免盲目投資和重復建設,促進了氫能資源的合理配置 。
在國家政策的引領下,各地紛紛響應,因地制宜出臺了一系列專項政策,積極推動氫能產業的發展。2024 年,全國共有 22 個省級行政區將氫能寫入政府工作報告,從不同側重點發力,共同奏響了氫能產業發展的激昂樂章。北京以冬奧會和冬殘奧會重大示范工程為依托,在氫能技術創新、產業鏈龍頭企業培育、加氫站建設和燃料電池汽車推廣等方面取得了顯著成效;廣東廣州發布《關于加快推動氫能產業高質量發展的若干措施》,從加大財政資金支持、提升氫氣供應能力、支持加氫站建設和運營等 18 個方面,為氫能產業發展提供了全方位的政策支持;湖北印發《湖北省加快發展氫能產業行動方案 (2024—2027 年)》,提出力爭到 2027 年,建成加氫站 100 座,氫氣年產能達到 150 萬噸 ,并擴大氫能在交通等領域的應用 。這些地方政策的出臺,極大地激發了各地發展氫能產業的積極性和創造性,形成了各具特色的氫能產業發展格局。
技術突破,解鎖發展密碼
技術創新是氫能產業發展的核心驅動力。在政策的引導和市場的推動下,我國在氫能 “制儲輸用” 各環節的技術研發上取得了一系列重大突破,為產業的高質量發展奠定了堅實基礎 。
在制氫環節,可再生能源制氫技術成為研究熱點。我國積極推進可再生能源與制氫產業的深度融合,在 “三北” 地區(東北、西北、華北),利用當地豐富的風能、太陽能資源,建設了一批大規模的可再生能源制氫項目。例如,位于內蒙古的鄂爾多斯綠氫示范項目,利用當地的風電資源,通過電解水制氫技術,每年可生產綠氫達數萬噸,不僅實現了清潔能源的高效利用,還為當地的能源轉型和經濟發展注入了新動力。同時,我國在電解水制氫技術方面不斷取得進步,堿性電解槽在能耗等方面達到國際先進水平,單槽產氫量達到國際領先水平,核心材料基本實現國產化替代;質子交換膜(PEM)電解水制氫技術也在快速發展,雖然目前成本較高,但隨著技術的不斷成熟和規模化應用,有望在未來實現成本的大幅降低,提高其市場競爭力。
儲氫和運氫環節,技術創新同樣成果顯著。高壓氣態儲氫技術作為目前應用最廣泛的儲氫方式,我國在儲氫瓶的研發和生產上取得了重要進展,不斷提高儲氫瓶的工作壓力和儲氫容量,降低罐體質量。70MPa 的高壓儲氫容器已經上市,質量儲氫密度可達到 3%,部分企業還在積極研制 100MPa 的高壓儲氫容器 。同時,低溫液態儲氫技術實現了從 0 到 1 的跨越,進入加速發展階段,大型氫液化設備正逐步實現成套裝備的國產化,已完成了具備自主知識產權的首套 10t/d 大型氫液化裝置研制,總容積為 400m3、液氫儲量達 25t 的首臺商用液氫球罐開工建設,首臺民用 40m3 液氫槽車順利下線 ,20000m3 級的液態氫運輸船完成設計工作 。此外,有機液體氫儲運技術和固態儲氫技術也在不斷發展,有機液體氫儲運技術在部分場景與其他技術形成優勢互補,固態儲氫技術有望在固定儲氫場景和兩輪車等特色場景實現規模化應用。
在氫能應用領域,氫燃料電池技術的突破和應用推廣成為關鍵。氫燃料電池作為一種將氫氣和氧氣的化學能直接轉換成電能的發電裝置,具有能量轉換效率高、零排放、噪音低等優點,在交通運輸、分布式發電等領域具有廣闊的應用前景。我國在氫燃料電池技術研發方面投入了大量資源,取得了顯著成效。在交通運輸領域,氫燃料電池汽車發展迅速,不僅有氫燃料電池公交車、物流車、重型卡車等商用車投入運營,氫燃料電池乘用車也逐漸進入市場。2024 年,我國氫燃料電池汽車的保有量持續增長,多個城市的氫燃料電池公交示范線路不斷增加,為市民提供了更加綠色、便捷的出行方式。在分布式發電領域,氫燃料電池作為備用電源或獨立電源,為偏遠地區、數據中心、醫院等場所提供穩定的電力供應 。同時,我國還在積極探索氫燃料電池在航空、船舶等領域的應用,推動氫能在更多領域實現替代和創新。
產業布局,構建發展藍圖
我國地域遼闊,不同地區在資源稟賦、產業基礎和市場需求等方面存在著顯著差異。在氫能產業發展過程中,各地充分發揮自身優勢,因地制宜進行產業布局,形成了各具特色的發展格局 。
“三北” 地區憑借豐富的風能、太陽能資源以及雄厚的工業基礎,成為我國綠氫生產的核心區域。這里的風光資源得天獨厚,年日照時數長,風能資源穩定,為可再生能源發電提供了充足的動力 。同時,“三北” 地區也是我國重要的工業基地,化工、冶金等傳統產業發達,對氫氣有著巨大的需求。據統計,截至 2024 年底,全國累計規劃建設可再生能源電解水制氫項目超 600 個,其中 “三北” 地區占比超過 90% 。內蒙古、新疆、寧夏等地紛紛布局大規模的可再生能源制氫項目,如內蒙古的鄂爾多斯綠氫示范項目、新疆庫車的 2 萬噸 / 年可再生能源制氫項目、寧夏寧東的碳減排示范區可再生氫并入煤制合成氨裝置項目等 。這些項目不僅充分利用了當地的清潔能源,實現了綠氫的規模化生產,還通過 “綠氫 + 化工”“綠氫 + 冶金” 等耦合示范,推動了傳統產業的綠色轉型,有效降低了工業領域的碳排放。
東部地區則依托其強大的科技研發實力、完善的產業配套和廣闊的市場空間,聚焦于氫能技術研發與高端應用。這里匯聚了眾多高校、科研機構和高新技術企業,在氫燃料電池技術、氫能儲運技術等方面的研發能力處于國內領先水平 。京津冀、長三角、珠三角地區已形成了較為完整的燃料電池汽車產業鏈集群,從燃料電池關鍵材料和部件的研發生產,到整車的制造與銷售,再到加氫站等基礎設施的建設運營,各環節協同發展,為燃料電池汽車的推廣應用提供了有力支撐 。山東建成的 “氫進萬家” 示范社區,將氫能應用拓展到居民生活領域,實現了氫能在分布式能源、家庭能源供應等方面的創新應用;廣東開展的液氫跨洋運輸試點,探索了氫能在長距離、大規模運輸領域的新模式,為我國氫能產業的國際化發展開辟了新路徑 。
應用拓展,融入多元場景
隨著技術的不斷進步和產業的逐步成熟,氫能的應用領域日益廣泛,正逐漸融入到交通、工業、能源等多個關鍵領域,為這些領域的綠色發展提供了強大動力 。
在交通領域,氫燃料電池汽車成為了氫能應用的重要突破口。氫燃料電池汽車以氫氣為燃料,通過電化學反應將化學能直接轉化為電能,驅動車輛行駛,其排放物僅為水,實現了真正意義上的零排放 。近年來,我國氫燃料電池汽車的發展勢頭迅猛,不僅在數量上實現了快速增長,在技術和應用場景上也不斷取得新的突破。在公交領域,多個城市紛紛推廣氫燃料電池公交車,如北京、上海、廣州、成都等城市,都已開通了氫燃料電池公交示范線路,為市民提供了更加環保、舒適的出行體驗。在物流和貨運領域,氫燃料電池物流車和重型卡車也開始嶄露頭角,它們憑借著續航里程長、加氫速度快、承載能力強等優勢,在城市物流配送和長途貨物運輸中發揮著越來越重要的作用 。此外,氫能源在軌道交通和航空領域的應用也取得了積極進展。我國首列氫能源智能城際動車組 CINOVA H2 的問世,標志著氫能源在軌道交通領域的應用邁出了重要一步 。該動車組搭載了中國中車自主研發的氫燃料電池系統,具有完全自主知識產權,最高運行時速可達 200 公里,續航里程可達 1200 公里 ,而且行駛全程實現 “零碳” 排放,為非電氣化鐵路客運裝備綠色升級注入了全新動力 。在航空領域,雖然氫能源飛機仍處于研發和試驗階段,但多家企業和科研機構已開展相關研究,致力于解決氫能源在航空領域應用的技術難題,如氫的儲存和運輸、燃料電池的性能和可靠性等 。一旦技術取得突破,氫能源飛機有望成為未來航空運輸的重要發展方向,大幅降低航空業的碳排放。
在工業領域,氫能的應用為傳統產業的綠色轉型帶來了新的機遇。“綠氫 + 化工”“綠氫 + 冶金” 等耦合示范項目在各地紛紛落地,為工業領域的深度脫碳提供了可行路徑 。在化工行業,氫氣是許多化工產品的重要原料,如合成氨、甲醇等 。傳統的化工生產過程中,氫氣的制取大多依賴于化石能源,會產生大量的二氧化碳排放 。而采用綠氫作為原料,可以實現化工生產過程的零碳排放 。例如,中國石化的新疆庫車綠氫示范項目,利用當地豐富的太陽能資源電解水制氫,生產出的綠氫直接用于石油煉化,每年可減少二氧化碳排放約 48.5 萬噸 ,實現了綠氫在化工領域的規模化應用 。在冶金行業,氫能替代傳統的煤炭和焦炭作為還原劑,是實現鋼鐵行業綠色發展的關鍵技術之一 。氫氣與鐵礦石發生反應,生成鐵和水,避免了傳統煉鐵過程中二氧化碳的排放 。目前,我國已有多家鋼鐵企業開展了氫冶金的試驗和示范項目,如寶武集團的 “氫冶金” 試驗基地,通過技術創新和工藝優化,不斷探索氫冶金的產業化路徑 。未來,隨著綠氫成本的進一步降低和技術的不斷成熟,“綠氫 + 化工”“綠氫 + 冶金” 等模式有望在工業領域得到更廣泛的應用,推動傳統工業向綠色低碳方向轉型升級 。
在能源領域,氫能作為一種理想的儲能介質和分布式能源,與風能、太陽能等可再生能源相結合,構建起 “風光氫儲” 一體化的綜合能源體系,為能源的穩定供應和高效利用提供了有力保障 。由于風能和太陽能具有間歇性和波動性的特點,其發電輸出不穩定,難以直接滿足電網的需求 。而氫能可以將多余的可再生能源轉化為化學能儲存起來,在能源需求高峰或可再生能源發電不足時,再將儲存的氫能通過燃料電池等方式轉化為電能,實現能源的平穩供應 。例如,河北工程公司中標奇臺風光氫儲一體化項目,該項目位于新疆昌吉州奇臺縣境內,規劃裝機容量為 250 兆瓦,計劃于 2025 年 12 月 31 日投產 。項目投產后,預計每年平均上網電量 5.87 億千瓦時,與燃煤電廠相比,每年可節約標煤 18.02 萬噸,相應減少二氧化碳排放量 69.06 萬噸 。此外,在分布式能源領域,氫燃料電池作為備用電源或獨立電源,在工業園區、數據中心、醫院等場所得到了應用 。當電網出現故障或電力供應不足時,氫燃料電池可以迅速啟動,為這些重要場所提供穩定的電力保障,確保其正常運行 。
挑戰當前,探尋破局之路
盡管中國氫能產業取得了令人矚目的成績,但在快速發展的過程中,也面臨著一系列嚴峻的挑戰,需要我們冷靜思考,積極探尋破局之路 。
成本問題是制約氫能產業大規模發展的首要瓶頸。目前,可再生能源制氫成本仍然較高,主要原因在于可再生能源發電的成本尚未實現大幅下降,以及電解水制氫設備的投資和運行成本較高 。以電解水制氫為例,其成本主要包括設備投資、電費、運維費用等 。雖然我國在電解水制氫技術方面取得了一定進展,但與傳統化石能源制氫相比,成本仍然缺乏競爭力 。電費在電解水制氫成本中占比較高,約為 70% - 80% ,降低電價成為降低制氫成本的關鍵 。同時,儲氫和運氫成本也居高不下,高壓氣態儲氫雖然技術相對成熟,但儲氫密度較低,運輸效率不高;低溫液態儲氫技術成本高昂,對設備和技術要求極高;管道運輸建設成本巨大,前期投資回收周期長 。此外,氫燃料電池的成本也亟待降低,關鍵材料如質子交換膜、催化劑等依賴進口,價格昂貴,導致燃料電池系統成本居高不下 ,限制了氫燃料電池汽車等終端應用的大規模推廣 。
標準體系不完善也是氫能產業發展面臨的重要問題。目前,我國在氫能領域的標準規范還不夠健全,不同地區、不同企業之間的標準存在差異,這給氫能的生產、儲存、運輸和應用帶來了諸多不便 。在加氫站建設方面,由于缺乏統一的標準,導致加氫站的建設成本高、建設周期長,而且在運營過程中也存在安全隱患 。在燃料電池汽車領域,缺乏統一的技術標準和檢測認證體系,影響了產品的質量和市場的認可度 。此外,標準體系的不完善還制約了氫能產業的國際合作與交流,不利于我國氫能企業拓展國際市場 。
產業鏈協同不足同樣制約著氫能產業的發展。氫能產業鏈涉及制氫、儲氫、運氫、加氫以及燃料電池研發與應用等多個環節,各環節之間需要緊密協同,才能實現產業的高效發展 。然而,目前我國氫能產業鏈各環節之間的協同合作還不夠緊密,存在信息不對稱、利益分配不均等問題 。在制氫環節,可再生能源制氫項目與下游的儲氫、運氫和加氫環節之間缺乏有效的銜接,導致可再生能源制氫的優勢難以充分發揮 。在燃料電池研發與應用環節,燃料電池企業與整車企業之間的合作還不夠深入,存在研發周期長、產品適配性差等問題 。此外,產業鏈上下游企業之間的技術創新合作也有待加強,缺乏有效的創新協同機制,影響了產業整體技術水平的提升 。
面對這些挑戰,我們需要采取一系列針對性的措施,推動氫能產業實現高質量發展 。
降低可再生能源制氫成本是當務之急。一方面,要加大對可再生能源發電技術的研發投入,提高發電效率,降低發電成本 。通過技術創新,推動太陽能光伏、風力發電等可再生能源技術的升級,降低光伏發電和風電的度電成本 。另一方面,要優化電解水制氫技術,提高設備的效率和穩定性,降低設備投資和運維成本 。加快研發新型電解水制氫技術,如質子交換膜電解水制氫技術(PEM)和固體氧化物電解水制氫技術(SOEC),提高電解效率,降低能耗 。同時,通過規模化生產和技術改進,降低電解水制氫設備的成本 。此外,還可以通過政策引導,降低可再生能源制氫的用電成本,如給予可再生能源制氫項目電價優惠、推行綠證交易等政策,提高可再生能源制氫的經濟性 。
完善標準體系是氫能產業健康發展的重要保障。政府部門應加強對氫能標準體系建設的統籌規劃,組織行業專家、企業和科研機構,共同制定涵蓋氫能全產業鏈的標準規范 。在加氫站建設方面,制定統一的設計、建設和運營標準,規范加氫站的建設和管理,降低建設成本,提高運營安全性 。在燃料電池汽車領域,建立統一的技術標準和檢測認證體系,加強對產品質量的監管,提高市場認可度 。同時,要積極參與國際標準的制定,加強與國際標準的接軌,提升我國氫能產業在國際市場的話語權 。
加強產業鏈協同是提升氫能產業競爭力的關鍵。產業鏈上下游企業應加強溝通與合作,建立緊密的產業聯盟,實現資源共享、優勢互補 。在制氫環節,可再生能源發電企業與制氫企業應加強合作,實現能源的高效轉化和利用 。儲氫、運氫和加氫企業之間應加強協同,優化氫氣的儲運和加注網絡,提高氫氣的供應效率 。在燃料電池研發與應用環節,燃料電池企業與整車企業應加強深度合作,共同開展技術研發和產品創新,提高燃料電池汽車的性能和質量 。此外,政府應發揮引導作用,搭建產業鏈協同創新平臺,促進企業之間的技術交流與合作,推動產業鏈整體技術水平的提升 。
前景展望,駛向光明未來
回首過往,中國氫能產業在政策支持、技術突破、產業布局和應用拓展等方面取得了令人矚目的成就,已然成為全球氫能發展的重要力量 。展望未來,氫能產業的發展前景更加廣闊,潛力無限 。
隨著全球對氣候變化問題的關注度不斷提高,“雙碳” 目標成為世界各國共同追求的目標 。氫能作為一種零碳能源,在實現全球能源轉型和應對氣候變化方面將發揮不可替代的作用 。未來,中國氫能產業將在 “雙碳” 目標的引領下,迎來更加迅猛的發展機遇 。政策支持力度將持續加大,技術創新將不斷加速,產業規模將持續擴大,應用領域也將更加廣泛 。
在技術創新方面,我們有理由期待更多的突破。可再生能源制氫技術將不斷完善,成本將進一步降低,綠氫將成為未來制氫的主流方向 。儲氫和運氫技術將取得更大進展,高壓氣態儲氫技術將更加成熟,液態儲氫和固態儲氫技術將實現規模化應用,管道運輸將逐步成為氫氣運輸的重要方式 。氫燃料電池技術將持續升級,性能將更加穩定,成本將大幅下降,應用場景將不斷拓展 。
在產業發展方面,氫能產業鏈將更加完善,各環節之間的協同合作將更加緊密 。制氫、儲氫、運氫、加氫以及燃料電池研發與應用等企業將形成強大的產業集群,共同推動氫能產業的發展 。同時,氫能產業與其他相關產業的融合發展也將成為趨勢,如與新能源汽車、智能電網、儲能等產業的深度融合,將為氫能產業的發展開辟新的空間 。
在應用領域方面,氫能將在交通、工業、能源等領域實現更加廣泛的應用 。氫燃料電池汽車將逐漸成為市場的主流車型之一,在城市公交、物流配送、長途運輸等領域得到大規模推廣 。工業領域將加速實現綠色轉型,“綠氫 + 化工”“綠氫 + 冶金” 等模式將得到更廣泛的應用 。在能源領域,氫能將作為儲能介質和分布式能源,與可再生能源共同構建起更加穩定、高效的能源體系 。
中國氫能產業正站在新的歷史起點上,向著光明的未來疾馳 。讓我們共同期待氫能產業在未來能夠創造更多的奇跡,為我國能源轉型和經濟社會的可持續發展做出更大的貢獻 。在這個充滿機遇與挑戰的時代,讓我們持續關注和支持氫能產業的發展,共同見證氫能時代的輝煌 。
轉自百家號云燚,原文鏈接:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1834245750737361526&wfr=spider&for=pc