綠色制氫將成為氫能產業發展的最大受益者 它離我們還有多遠？

綠氫是指使用可再生能源（風能、太陽能等）制備的氫氣，其在制氫過程中幾乎沒有碳排放。

氫是宇宙已知元素中最輕也是最多的元素。從世界能源更替的趨勢來看，脫碳加氫和清潔高效是大趨勢。氫能作為靈活高效和應用場景豐富的二次能源，是推動傳統化石能源清潔高效利用和可再生能源大規模發展的理想互聯媒介，也是實現交通運輸、工業和建筑等領域大規模深度脫碳的最佳選擇。

那么，人們可以如何獲取氫能呢？作為二次能源，氫能不僅可以通過煤炭、石油、天然氣等化石能源重整或生物質熱裂解、微生物發酵等途徑制取，還可以通過焦化、氯堿、鋼鐵、冶金等工業副產氣制取，以及目前最受矚目的綠色制氫，即通過光伏發電、風電等新能源電解水制氫。

盡管國際社會對綠色制氫的呼聲日益高漲，但目前全球仍以化石能源制氫為主。而對于我國來說，隨著“雙碳”目標的提出，圍繞碳達峰、碳中和，能源轉型的步伐進一步加快，氫能高熱值、低污染、來源廣、轉換靈活的優勢正在得到前所未有的關注。如何讓氫能產業更綠色、更低碳，日益成為我國業界關注的焦點。

制氫環節是氫能戰略地圖上的必爭之地

“雙碳”發展目標的提出，標志著我國在能源轉型和應對氣候變化方面開創了新紀元，能源結構和體系繼續向清潔化、低碳化、安全化深度轉型。

其中，可再生電力的大規模供給和消費側全面電氣化進程將加速，與此同時，重工業和船運、航空等高排放行業對化石能源存在一定的依賴，在技術可行性和成本的角度看，難以實現大規模可再生電力替代，其轉型路徑將依靠以氫能、生物質、合成燃料為代表的新型清潔燃料。

曾有研究表明，在零碳時代情景下，上述幾種新型清潔能源在終端能源需求中的占比將達到30%-35%，其中氫能約占15%-20%。可以說，氫能已經成為了全球能源轉型中最重要的“角色”，而制氫則是氫能產業鏈的最前端環節，亦是氫能戰略地圖上的必爭之地。

然而，氫能很難從自然界中直接大量獲取，需要依靠不同的技術路徑和生產工藝進行制備，根據制備過程的低碳、清潔程度，利用不同技術制備的氫氣可分為灰氫、藍氫和綠氫。大量氫能使用的情況下，氫能本身的制取也需要脫碳，灰氫和藍氫制氫方式中，化石能源制氫與工業副產氫仍有碳排放，幾乎零碳的綠氫才是未來主流。

實現“雙碳”目標的道路上發揮關鍵作用

在各界高度關注“綠氫時代”這一概念的當下，“綠氫”到底是一個怎樣的存在？其實，綠氫是指使用可再生能源（風能、太陽能等）制備的氫氣，其在制氫過程中幾乎沒有碳排放。

根據國際能源署的數據，2021年全球氫氣產量達到9400萬噸，基本來自化石能源制氫，綠氫占比僅為0.4‰，由此產生的二氧化碳排放量超過9億噸。而我國則是世界最大的制氫國，年制氫量約3300萬噸，但大部分來自化石能源制氫屬于灰氫，綠氫占比較低。這意味著在氫能高度需求的現實中，綠色制氫將在我國實現“雙碳”目標的道路上發揮關鍵作用。

具體而言，可再生能源制氫主要分為可再生能源電解水制氫、生物質制氫、太陽能光解水制氫，目前，綠氫主要采用電解水技術制備，生物質制氫、光解水制氫仍處于實驗研發階段，尚無規模化應用。我國在堿性電解水技術和設備制造方面，技術水平與國外相近，并擁有完全自主知識產權的設備制造、工藝集成能力。電解水制氫是一種將水分解成氫和氧的電化學過程。

或許這是我國最有可能在綠氫時代“拿下”的第一個“席位”。然而，按照我國目前的發電成本，制氫成本仍然高達20～40元/千克。對此，我國氫能產業界也初步明確重點圍繞“提高電解效率”“耐久性”和“設備的低成本”開展技術優化改進。

我國綠氫技術路線將如何定調？

多種積極的背景和因素，讓綠氫時代受到各界的高度關注。然而，卻有聲音指出，目前我國大規模低成本綠氫技術路線尚不明確。此前，中國國際經濟交流中心科研信息部部長景春梅曾指出，我國目前堿性電解水制氫缺少規模化應用，難以適應風、光電力的間歇性和波動性；質子交換膜制氫成本高，關鍵技術和核心部件受制于人；陰離子交換膜、固體氧化物電解水、光解水制氫、熱化學循環水解制氫技術還處于基礎研發或試點示范階段。

對此，在更高層面，國家發展改革委和國家能源局已經聯合印發了《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》，提出未來要重點發展可再生能源制氫，嚴格控制化石能源制氫，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10萬至20萬噸/年，實現二氧化碳減排100萬至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，構建多元氫能應用生態，可再生能源制氫在終端能源消費中的比重明顯提升。

可以說在全球范圍內，綠色制氫將成為未來氫能產業發展的最大受益者。有數據預測，到2030年，全球氫能產業鏈的投資總量將超過3000億美元。從產業鏈各環節分布來看，制氫項目將占投資的最大份額。

從規模來看，盡管我國當前氫產能主要由化石能源制氫和工業副產氫構成，距離綠色低碳的目標仍有較大差距。但是隨著我國可再生能源發電成本降低、電解水制氫技術繼續突破、綠氫項目規模效應興起，可再生能源制氫將極大概率成為制氫主流，綠色低碳目標的實現也指日可待。