快速注冊開放開放啦！

氫能產業是對工業高質量發展至關重要。綠氫是未來能源系統不可或缺的構成要素，也是工業和交通等領域脫碳的利器。

2022年以來，我國氫能產業進入快速發展階段，主要表現為四個特點：

一是氫氣產量加速增長、煤炭是制氫的主要來源；

二是國家和地方政府有關氫能發展的政策密集出臺；

三是我國綠氫項目規劃與建設初步呈現多元化格局；

四是“三北”地區（東北、華北北部和西北）有望成為我國綠氫生產基地。

然而，我國氫能產業還存在一些與高質量發展要求不符的問題，主要表現為來自化石燃料制取的氫氣產量大幅增加加大我國碳排放壓力，電解制氫技術與國際先進水平尚有差距，氫能制儲運加用環節部分設備仍有短板，地方氫能政策與融資過于偏向氫燃料電池汽車等三大問題。為推動我國氫能產業良性發展，充分發揮綠氫產業對我國工業高質量發展的貢獻，各級政府需要基于能源轉型邏輯，合理確定綠氫在能源轉型中的作用邊界，合理把握綠氫各種應用場景的優先次序和推廣節奏，并進一步完善以綠氫為導向的氫能融資與監管政策。

國家發改委與國家能源局2022年3月發布《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》以來，在國家和地方政策推動下，“氫能產業”成為各地明星產業，我國氫能產業步入快速發展階段，但同時也暴露出一些影響氫能產業長期健康發展的問題。

工業高質量發展與氫能產業

黨的“十九大”提出我國經濟“由高速增長階段轉向高質量發展階段”，“二十大”進一步提出“建設現代化產業體系”是推動高質量發展的重要支撐。從氣候變化與“雙碳”目標看，低碳轉型是我國經濟和工業高質量發展的必然要求。同時，氫能產業也是現代化產業體系的有機組成部分。

（一）基于能源維度的工業高質量發展內涵

高質量發展的內涵最初從轉變經濟增長方式角度討論，強調我國經濟增長方式應從過去主要依靠資源投入驅動轉變為基于創新驅動。2020年9月，習主席代表中國政府在聯合國大會向國際社會承諾我國“雙碳”目標后，高質量發展在“創新”內涵的基礎上又增加了更多維度。從能源維度看，“能源效率”和“脫碳”是工業高質量發展的不可或缺的構成要素。

1.以更高的“能效”推動工業增長是工業高質量發展的內在特征

能源效率分為能源技術效率與能源經濟效率。能源技術效率是指能源轉換、傳輸和利用過程中能源技術所能實現的利用效率。能源技術效率通常以能源輸入和有用能源輸出之間的比率來衡量。比如，發電廠的能源技術效率可以通過計算發電廠所消耗的燃料與實際發電產出之間的比率來評估。能源經濟效率是指能源利用的經濟效果，單位GDP能耗是衡量能源經濟效率的常用指標。就工業而言，能源經濟效率則表現為單位工業產值的能耗。其中，能源技術效率是影響能源經濟效率的重要因素。能源技術效率越高，工業單位產值能耗越低，意味著工業發展所耗費的能源越少，單位能源消耗創造的工業產值越高，排放的污染物越少，工業發展質量越高。

2.低碳轉型是“雙碳”目標下工業高質量發展的必然要求

在“雙碳”目標約束下，“碳中和”是經濟發展要達到的最終狀態。要實現“碳中和”，不僅需要能源系統實現“零碳”甚至“負碳”，還需要高碳工業向低碳工業轉型。因此，“低碳”是“雙碳”目標下工業高質量發展的必然要求。

根據中科院院士丁仲禮和清華大學關大博教授團隊的研究，我國當前二氧化碳年排放量約為100億噸，其中發電和供熱約占45億噸，工業排放約占39億噸，交通排放約占10億噸，建筑物建成后的運行（主要是用煤和用氣）約占5億噸。工業部門是我國終端用能部門中第二大二氧化碳排放部門，排放量占全國的39%。工業部門的二氧化碳排放主要來自于能源消耗，尤其是煤炭、石油和天然氣的燃燒過程，以及工業生產工藝過程中的能源使用和化學反應。比如鋼鐵、水泥等高耗能產品生產工藝過程要排放的大量二氧化碳。

（二）綠氫產業是現代化產業體系的有機組成部分

在碳中和目標約束下，綠氫產業是現代化產業體系的必要組成部分。綠氫對工業部門碳中和的作用主要體現為工業過程脫碳、新型電力系統平衡與交通脫碳等三個方面。

1.綠氫是部分工業過程實現碳中和的利器

“氫氣”是重要的工業原料、材料和燃料，廣泛應用于工業生產過程，目前的工業用氫是“灰氫”，其排放的二氧化碳也是這些工業生產碳排放的重要來源。根據中國氫能聯盟統計，2022年我國氫氣的產量為4000萬噸，其中80%，即3200萬噸用于工業生產過程。所生產的氫氣78%來自煤炭或天然氣。因此，通過可再生能源電解水制取綠氫逐漸取代這些灰氫，就成為這些工業生產過程脫碳的有效途徑。此外，在鋼鐵工業中，目前的工藝技術創新改進難以實現深度脫碳，氫冶金是替代碳還原最為可行的途徑，因此，綠氫對鋼鐵行業深度脫碳起決定性作用。

2.氫儲能在平衡新型電力系統季節性波動中發揮關鍵作用

與目前的電力系統不同，以波動性可再生能源電源為主體的新型電力系統將面臨獨特的季節性平衡問題。比如，歐洲在4-10月期間日照時間長，太陽能發電量大幅增加導致電力過剩，10月到次年4月期間日照時間下降，太陽能發電量大幅下降導致電力供應不足。這一時期的最低發電量甚至只有4-10月期間的最高發電量的一半。從而產生了電力供需的季節性平衡需要。綠氫儲能系統由于具備大容量、長周期、清潔高效的特性，可以在月度或季度的長周期儲存能量，被認為是能夠良好匹配可再生能源電力的儲能方式。而且，相比于抽水蓄能，氫儲能受地理因素限制較小，還可通過增加氫氣儲罐尺寸，以較低的邊際成本擴大其儲能能力。

3.綠氫是實現交通運輸脫碳的重要路徑

交通是氫能的一個重要應用領域。目前，地面交通電氣化和電動化是主要的交通運輸脫碳方式，但仍有一些電動化不占優勢的領域，如重載卡車、遠洋航運和航空的脫碳可能最終需要借助綠氫來實現。

重型運輸、長距離航運和航空運輸的脫碳，目前主要采用從從生物質、廢棄物或其他可再生資源中生產的燃料來部分替代目前使用的來自化石能源的燃料。比如，2023年4月，歐盟規定2025年全部航空煤油中生物航煤的添加比例要達到2%，此后每5年上調一次，直到2050年達到70%。然而，生物基燃料供應量終究有限。從中長期看，這些領域脫碳可能也離不開與氫能有關的技術路線。

我國氫能產業發展現狀與特點

近年來，在國家和地方政府政策的推動下，氫能不僅成為地方政府產業發展規劃不可缺少的內容，還是企業和社會資金投資的熱點方向。

（一）氫氣產量加速增長，煤炭是制氫的主要來源

我國一直是世界主要的氫氣生產大國。2020年以來，我國氫氣產量明顯加速。根據中國煤炭工業協會數據，2021年我國氫氣產量為3300萬噸，2022年3781萬噸，2023年將預計達到4291萬噸。

目前，我國制氫原料中，煤炭使用最為廣泛，占比達到64%，其次是工業副產品占比達21%，天然氣占比達14%，電解水使用最少，占比僅為1%。不過，電解水制氫項目增加較快。據不完全統計，2022年1-11月，我國共投資制氫項目73個，為2021年全年的3倍；氫氣產能達161萬噸/年，較2021年翻倍。其中電解水制氫項目的數量占比接近60%。

（二）有關氫能發展的政策密集出臺

2022年以來，國家層面和地方政策出臺了大量的氫能政策。國家層面的主要氫能政策如表1所示。

（三）我國綠氫項目規劃與建設呈現多元化格局

國內綠氫發展近兩年開始提速。從項目布局上看，目前已建成綠氫項目分別應用在石油煉化、化工、交通、儲能、冶金等領域，呈現多元化格局。據勢銀（TrendBank）公司統計，截至2022年底，國內處于規劃、在建、建成等不同階段的的綠氫項目累計達151項，2023年1-10月新增綠氫項目更是達到了126項。其中，石油煉化是國內目前已建成綠氫項目中應用規模最大的領域，占所有綠氫項目產能的44%。化工領域對綠氫的需求也很高，目前主要集中合成氨和合成甲醇領域。2023年以來，新增綠醇項目的產能已經遠遠超過綠氨。這主要是由于國際海事組織2023年1月1日強制實施現有船舶能效指數和營運碳強度指標后，綠色甲醇已經成為很多國際船運公司脫碳的首選方案。

氫能交通中最受關注的終端應用是燃料電池汽車。氫燃料電池重卡作為燃料電池汽車應用的重要方向，已經成為氫燃料電池未來主要的應用場景和商業化應用的突破口。相比之下，我國目前綠氫在儲能和發電方面的應用進展相對緩慢。

（四）“三北”地區有望成為我國綠氫生產基地

我國“三北”地區是指東北的東北平原、華北的內蒙古高原、西北的天山山脈到阿爾泰山脈之間的廣闊地區。“三北”地區因其獨特優勢最有可能成為我國綠氫生產基地：一是這些地方地形平臺開闊，風能資源開發條件好，日照時間長。二是這些地區有大量的合成氨/合成甲醇制造和煉化企業可以作為綠氫的終端應用場景，實現綠氫短距離運輸應用或就地消納。根據公開信息不完全統計，2023年在“三北”地區開工、環評公示或簽約的可再生能源制取綠氫及綠氫合成燃料（氨、甲醇、甲烷、合成氣等）項目27項，投資金額合計高達2200多億元。這些項目預計從2025年開始逐漸開始投產，規劃綠氫產能約80萬噸，綠氨和綠色甲醇產能約656萬噸。

從高質量發展看我國氫能產業存在的問題

當前，我國氫能產業還存在一些不符合高質量發展要求的問題，一些地方在鼓勵氫能發展過程中甚至存在“為氫而氫”的傾向。這些不符合高質量發展要求的問題主要表現在如下三個方面。

（一）氫能大發展加大我國碳排放壓力問題不容忽視

“氫”在當前之所以受到重視，是因為在應對氣候變化的背景下，綠氫是能源轉型與工業脫碳必不可少的能源載體。然而，近年來灰氫產量也在這一政策氛圍中快速增長。2020-2023年，我國氫產量從2500萬噸快速增加到4291萬噸，三年間氫產量增加了1791萬噸，其中絕大部分是以化石燃料為原料制取的灰氫。

化石燃料制氫會排放大量CO2。如表2所示，不同制氫技術路線的全生命周期碳排放差別很大。目前氫產量中，煤炭制氫占64%，天然氣制氫占14%。因此，三年增加的1791萬噸氫氣中，有1146萬噸是煤炭制取的，250萬噸是天然氣制取的。這些增加的氫氣全生命周期CO2排放總計達2.96億噸。

從這個意義上看，氫能政策產生了某種“回旋鏢”效應：氫能政策的目標是通過發展“綠氫”推動能源、工業和交通領域脫碳，但化石燃料制取的氫氣產量在這一政策環境下快速增長進一步增加了碳排放，加大這些部門的減排壓力。

（二）電解水制氫技術與國際先進水平尚有差距，氫能制儲運加用環節部分設備仍有短板

我國電解水技術以堿性電解水制氫為主、質子交換膜電解制氫技術為輔。其中我國堿性電解水制氫設備量全球占有率第一。隨著可再生能源電解水制氫有望成為未來主流制氫方式，堿性電解水制氫技術逐步向大容量（單體設備產氫量大于或等于1000m3/h）方向發展。

近年來，我國堿性電解水制氫技術進步很快。我國堿性電解槽壽命已經達到8萬小時以上，生產成本更低，但總體與國外先進技術仍有一定差距，質子交換膜電解制氫技術方面，我國仍處于研發攻關階段，技術性能尤其是壽命尚缺乏市場驗證，技術整體性能與國外差距較大；國產催化劑的壽命、均一性、分散穩定性等與國外高性能催化劑存在差距等等。

此外，我國氫能設備在儲、運、加、用等環節依然存在部分短板。在加氫站方面，大容積IV型儲氫瓶組、高壓大流量氫氣壓縮機、緊湊型氫氣預冷器、高壓臨氫閥門尚不能自主設計制造；氫液化方面，我國大規模低能耗氫液化工藝、氫膨脹機仍存在技術瓶頸，緊湊型冷箱換熱器、深冷液氫球罐還處在開發階段；液氫站方面，液氫潛液泵、往復泵、閥門、汽化器等關鍵裝備尚不能自主設計制造；車載用氫方面，70MPa車載IV型瓶及瓶口組合閥、車載液氫瓶在國內尚處于產品樣機階段。

（三）氫能政策與融資過于向車用領域或道路交通傾斜，不利于氫能產業良性發展

氫目前主要應用是在工業部門。根據國際能源署的數據顯示，目前全球用氫結構，煉化用氫占42%，合成氨和甲醇等化工用氫占51%，鋼鐵用氫占6%。我國則是煉化用氫10%，合成氨和甲醇用氫共計56%，其他工業用氫19%，直接燃燒15%。由于這些領域目前使用的“氫”制取原料都是化石能源，其生產要排放大量的二氧化碳。在碳中和目標的約束下，綠氫的最大和最迫切的需求顯然來自上述工業部門。

從綠氫未來的應用場景看，除了上述工業部門外，交通、電力、建筑等都是其重要的應用場景。然而，我國目前氫能政策對“氫交通”格外重視和關注。比如，無論是國家還是地方的氫能政策都無一例外的專門列出了“氫燃料電池汽車”的近期規劃目標，一些地方還特別列出了加氫站的規劃目標。國家發展改革委和國家能源局發布的《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》中，明確規定我國到2025年燃料電池車保有量達到約5萬輛。各省、直轄市和自治區的氫能規劃則將氫燃料電池汽車發展置于更為重要的地位。根據不完全統計，目前僅12個省市的氫能規劃中確定的2025年氫交通發展目標，氫燃料電池汽車就達到了6.45萬輛，1000座以上。

氫能政策過于偏重“氫交通”對氫能融資投向也產生重要影響。據不完全統計，2021-2023年期間我國氫能領域投融資總額，燃料電池系統領域融資占比超過60%，其次是燃料電池電堆占10%左右，而質子交換膜、膜電極、雙極板等領域融資各自占比僅在5%-8%之間。

政策和實踐均向“氫交通”過度傾斜，對我國氫能產業的良性發展實際上是不利的。一是因為對綠氫需要最迫切的煉油、合成氨與甲醇等化工領域規模化制氫設備，如電解槽、質子交換膜、雙極板等獲得的融資比燃料電池少得多；二是氫交通并不是交通領域脫碳的唯一路徑。目前電動汽車脫碳技術路線的成熟度遠超氫燃料電池汽車。相比之下，目前只有很少的資金投向綠氫產業發展最急需規模化制綠氫的相關設備，從而導致投資與市場需求的錯配。

氫能產業高質量發展的思路建議

筆者認為，氫能產業發展應以綠氫發展為核心內容，合理確定其在我國能源轉型與工業、交通等領域脫碳中的地位和作用。

（一）基于能源轉型邏輯合理確定綠氫在能源轉型中的作用邊界

氫氣作為能源有諸多優點，比如燃燒性能好、熱值高、無污染。早在1970年，美國化學家約翰·博克瑞斯（John Bockris）就提出用氫能源系統替代油氣能源系統，發展氫經濟。美國未來學家里夫金在其2002年出版的《氫經濟》一書中也提出，當礦物燃料耗盡之后，氫有望成為人類“永久燃料”或終極能源。

無論是博克瑞斯提出氫能系統，還是里夫金認為的氫作為“永久燃料”，其背景都是基于對化石能源枯竭和化石能利用導致的環境問題的擔憂，而氫能從技術上的確有取代化石能源提供各種能源服務的可能性。然而，在推動能源系統向零碳系統轉型以減緩全球變暖成為當前主流價值觀的背景下，獨立的氫能源系統和氫作為“終極能源”基本前提已不復存在。這是因為，近10年來光伏發電和風力發電技術進步提供了成本快速下降的零碳電力，并且未來成本還有相當大的下降空間。碳中和下的新型電力系統以風光電為主體已經逐漸成為共識。因此，氫能在未來電力系統中的作用不是取決于它在技術上能做什么，而是實現碳中和與新型電力系統“需要”它做什么。因為用可再生能源電力制取“綠氫”，然后再發電和制熱的成本永遠也不可能比可再生能源發電成本更低。

認識綠氫在交通運輸領域的作用邊界也遵循同樣的邏輯。隨著電動汽車技術進步與成本下降，充電基礎設施的逐步完善，以及針對汽車碳排放標準日益嚴格，電動汽車在中短途交通和中小型汽車上的競爭優勢將日益突出，氫燃料電池車在這一領域很難與電動汽車競爭。因為無論是電動汽車，還是氫燃料電池汽車都是交通運輸脫碳的工具。兩者競爭的關鍵不在車本身，而在電動車和氫燃料電池汽車所依賴的交通基礎設施。建設兩套同樣以脫碳為目的、且相互競爭的交通基礎設施顯然是一種浪費。因此，綠氫在交通領域更合適的應用場景是那些難以電動化和電氣化的長途陸地與運輸、遠洋航運和航空。

（二）把握綠氫應用的優先次序和推廣節奏至關重要

綠氫主要應用場景有作為化工原料、交通燃料、電力系統長周期平衡、建筑分布式供熱和發電等。由于綠氫制取、儲存和運輸成本很高，我國必須在綜合考慮各種影響綠氫終端使用成本因素的基礎上，把握綠氫不同應用場景的優先次序和推廣節奏。否則，很容易陷于“為氫而氫”的發展模式，導致投資的巨大浪費。

筆者認為，把握綠氫不同應用場景的優先次序需要綜合考慮如下四個因素：

一是可再生能源的發電成本。綠電是制取綠氫的關鍵要素。電解1kg氫氣耗電40-50度。因而風光資源和土地資源豐富的地區在綠氫制取環節更有優勢。比如，我國西北、東北和華北地區，具有成為規模化綠氫制取未來生產基地的潛質。

二是儲運成本。氫作為最輕的氣體，其體積能量密度最低。這導致氫的儲存和運輸面臨更多的問題和困難，并最終反映到高昂的成本上，并決定了儲運環節具有規模經濟性，且分銷成本低的應用場景推廣難度更小。煉油、化工等綠氫應用場景顯然屬于儲運具有規模經濟、分銷成本低的場景，而氫燃料電池汽車中的乘用車顯然屬于“分銷成本”極大的應用場景。相比之下，在氫交通領域，一些封閉場所交通，比如礦產、碼頭的專用車輛，重卡、遠洋航運等，氫能的“分銷成本”都要比乘用車低得多。

三是碳價是影響綠氫替代灰氫進程的重要因素。隨著石化、鋼鐵等高耗能行業納入碳排放權交易市場的速度加快，與這些行業相關的應用場景將迎來新的發展機遇。

四是競爭路線的發展情況。沒有競爭路線的應用場景可以優先推廣，而有競爭路線的應用場景需要在比較相對于競爭路線的優劣勢之后決定。從典型應用場景看，綠氫替代化肥和煉油等生產用灰氫目前看不存在競爭路線；交通領域，地面交通面臨電氣化和電池的競爭，航空與航運面臨生物基燃料的競爭，工業、建筑和家庭供熱也面臨電氣化和電池的競爭。

綜上所述，筆者認為，短期內綠氫優先推廣方向宜以風光基地就地消納為主，主要應用場景是合成氨制備化肥、合成甲醇；隨著氫儲運設施建設推進和成本下降，可以在儲運成本具有經濟性范圍內推動綠氫對化工用灰氫/藍氫的替代，交通領域的重卡、航運等場景對化石燃料的逐步替代，最后是化工端冶金用氫，以及氫儲能在平衡電力系統跨季節供需方面的應用。

（三）進一步完善以綠氫為導向的氫能融資與監管政策

目前我國的促進氫能產業發展的政策方向過于狹窄，基本圍繞氫燃料電池汽車而展開。從我國氫能產業良性發展的目標出發，需要進一步完善以綠氫為導向的氫能融資與監管政策，主要包括如下幾個方面：

一是借鑒歐盟和美國的做法，創新氫能補貼模式。比如，在2022年7月美國參議院通過《2022通脹消減法案》根據制氫碳排放水平確定稅收抵免金額，規定制取1公斤氫氣二氧化碳排放為0.45公斤、0.45-1.5公斤、1.5-2.5公斤、2.5-4公斤時，可獲得的稅收抵免金額分別為3美元、1美元、0.75美元、0.6美元。歐盟委員會2023年11月以競拍方式給予可再生能源氫試點項目補貼。

二是拓寬融資渠道，改變氫能項目融資過度集中于氫燃料電池項目的局面。2023年3月，國家發改委對《綠色產業指導目錄》進行修訂，新增了氫能全鏈條裝備制造、基礎設施建設和運營等環節。隨著新版《指導目錄》落地，對綠氫產業投資將起到良好的指導作用。積極推動私募、風投、證券基金等機構參與氫能企業投資，鼓勵符合條件的企業和項目通過發行綠色債券、股票、REITs等方式融資。

三是加快制定高質量的氫能產業鏈行業標準。2023年8月，國家標準委與國家發展改革委、工業和信息化部、生態環境部、應急管理部、國家能源局六部門聯合發布《氫能產業標準體系建設指南（2023版）》，解決了我國氫能全產業鏈標準從無到有的問題。然而，這些標準與美國、日本等氫能產業標準相比仍有差距，特別是儲存、運輸和加氫等環節的技術標準差距明顯。加快制定我國高質量氫能產業鏈行業標準，對規范和引領我國氫能產業高質量發展至關重要。

四是制定統一氫能產業監管標準與程序。我國目前監管框架下，氫能被歸類為一種能源來源和一種危險化學品，因而現行法律規定氫能基礎設施必須建在化工產業園區內，并要獲得多項行政許可。同時，由于氫能價值鏈的復雜性，負責制定標準和監管的行政架構涵蓋多個部委，不能滿足綠氫等新興產業進行快速認證的需要。因此，有必要盡快明確一個專門的行政機構負責相關監管職責，并盡快制定統一的氫能產業監管標準與程序。

來源：《中國能源》2024年第六期