能源轉型迫在眉睫 氫能如何脫穎而出

自2020年正式提出“3060”的目標以來，能源低碳化就成為了我國能源發展的重要路線，能源轉型也迫在眉睫。而在能源轉型工作中，氫能扮演著重要角色。

近日，北京市發改委印發了《北京市可再生能源替代行動方案（2023-2025年）》，文件從四方面提出了氫能項目建設，建設目標為到2025年，全市氫能應用規模達到2萬噸左右。文件對氫能產業提供政策上的指導和支持。

為何氫能在能源轉型過程中能脫穎而出，需要從以下幾方面來看。

環境因素

當前我國能源結構不平衡。我國能源富煤缺油少氣現象突出，能源結構“一煤獨大”，天然氣和石油依賴進口。

 

 

由圖可見，全球范圍內，石油和天然氣消費的比重已經超過50%，而我國煤炭消費仍高達60%以上。化石能源的過多會增加碳排放量，引發溫室效應，出現極端惡劣天氣，破壞生態平衡。有數據顯示，2021年全球地表平均溫度比19世紀的基線高出1.25℃。

2022年，中國碳排放總量位110億噸，約占全球碳排放總量的28.87%，仍占世界第一，其中電力行業排放51億噸，占比46.37%，工業排放量42億噸，占比38.18%。建立多元化、清潔化、低碳化的能源供應體系是我國能源轉型的戰略目標。

發展經濟合理、穩定安全、綠色低碳的能源是轉型的主要目的。但現實情況是能源轉型遇到重重困難，如北方供暖“煤改氣”供需脫節，可再生能源發電“上網難”等，更有學者將“經濟合理、穩定安全、綠色低碳”稱為“不可能三角”。

在此背景下，氫能憑借零污染、高熱值、資源豐富、用途廣泛等優點受到國家重視，并積極引導氫能發展。

政策因素

2021年，氫能被列入《國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2023年遠景目標綱要》未來產業布局。2022年，國家發改委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035）》，明確了氫氣的能源屬性，肯定了氫能的戰略地位，對氫能的后續發展做出指導，氫能行業也在政策的支持下快速發展。

 

 

氫能發展中長期政策明確（資料來源：中央政府網，前瞻產業研究院，國信證券經濟研究所整理）

同時，各地方也在對氫能發展提出政策上的支持，主要分為發展規劃類、財政支持類、管理辦法類、項目安全類、氫能安全類與標準體系類。截至2023年1月，我國個地方發布氫能政策324項，氫能發展取得長足進步。數據顯示，至2023年1月，我國燃料電池車保有量超10000輛，已建成運營的加氫站達358座。

 

 

國外也大力發展氫能產業布局，截至目前，多國政府以出臺氫能及燃料電池發展戰略路線圖，日本、德國等國家已將氫能規劃上升至國家能源戰略高度。

 

 

國外氫能發展情況時間梳理

氫能自身優勢

氫能為什么如此受重視，與氫能源本身的優勢有很大關系。

氫能不僅清潔低碳，且來源多樣，可以通過化石能源制氫、生物質裂解制氫、工業副產氫等方式制氫，還可以與可再生能源發電結合，電解水制氫是全路線零碳的制氫方式。

氫能能量密度高，氫氣熱值要是同質量的汽油、天然氣燃料的熱值3-4倍，燃料電池的能量密度是鋰電池的130倍，另一方面明，氫能可以作為連接不同能源的橋梁，與電力系統互相協同，是實現跨能源網絡協同優化的媒介。

相比其他新能源，氫能儲存時間更長。氫能有氣液固三種儲存形式，儲存時間無限制，但當前氫能儲存成本依然很高。

能源轉型中的氫能應用

在能源轉型過程中，氫能的應用場景豐富，除作為生產原料應用與工業領域外，近年來在交通領域、電力領域氫能也有出色表現。

交通領域，燃料電池汽車是推廣重點。當前燃料電池汽車示范應用主要集中在物流、客車等商用車領域，氫燃料電池重卡受到重視。我國氫燃料電池車呈商用車先行，乘用車后發展的特點。據《中國氫能發展報告2020》測算，至2030年前，燃料電池客車、物流車、重卡等車型將會取得與純電動車型相當的全生命周期經濟性。

2022年北京冬奧會是氫燃料電池汽車至今為止全球最大規模的示范應用，對氫能產業在國內加速落地有推動效果。

 

 

工業領域，氫氣在合成氨、合成甲醇、原有提煉等方面均有應用。此外，理論上氫氣還可以在高爐煉鐵中代替焦炭。雖然全氫直接還原工藝在我國仍處于試驗階段，但富氫高爐冶煉工藝作為過渡技術，將在相當長的時間內占據氫冶金的主體地位。

2019年1月15日，中國寶武已與中核基團、清華大學簽訂《核能-制氫-冶金耦合技術戰略合作框架協議》，目標是基本解決煉鐵燃煤限制問題，降低二氧化碳排放30%，形成寶武特有的低碳煉鐵技術。

氣基直接還原技術也引人注目，2020年12月山西中晉科技集團宣布其氫基直接還原鐵項目點火試車，標志著氫基直接還原鐵項目（CSDRI）工藝正式開始工業應用階段。

電力領域，氫儲能有望作為電網的“穩定器”。在電力生產過剩時，通過電解水制氫，可以消耗不能上網的冗余電量，降低可再生能源發電波動性、隨機性的影響。

結語

國內氫能產業仍處于發展早期，要徹底做到能源轉型還任重道遠。在整體氫能發展的戰略布局中，要分步發展，首先利用成本較低的化石能源制氫、副產氫培養氫能上下游產業鏈，后通過市場化手段和政策引導向多場景過渡，最后隨著成本和技術的優化完善產業鏈條，替代化石能源，全面實現能源轉型。