1、氫能在“雙碳”目標(biāo)實(shí)施中的角色定位

1.1 我國(guó)實(shí)施“雙碳”目標(biāo)的國(guó)際形勢(shì)

發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)70–80年代已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，美國(guó)和歐盟碳達(dá)峰時(shí)間稍晚，均在2007年前后，碳排放峰值分別為59億噸和51億噸。當(dāng) 前我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程還遠(yuǎn)未結(jié)束，碳排放還處于 增長(zhǎng)期。

數(shù)據(jù)顯示，2013年我國(guó)碳排放達(dá)歷史高點(diǎn)之后曾一度出現(xiàn)下降，但之后隨著經(jīng)濟(jì)刺激政策實(shí)施以及經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)動(dòng)能增強(qiáng)，碳排放重新出現(xiàn)增長(zhǎng)，到2019年排放總量達(dá)到98.3億噸（見圖1）。

圖 1 主要經(jīng)濟(jì)體碳排放情況

資料來源：BP 公司，2020

當(dāng)前我國(guó)提出的碳減排目標(biāo)是到2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，到2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。總體看來我國(guó)提出的碳中和目標(biāo)時(shí)間點(diǎn)和目前多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家提出的時(shí)間點(diǎn)基本接近或略有延后，但是我國(guó)碳中和目標(biāo)是在碳排放還未達(dá)峰的狀態(tài)下提出的，因此實(shí)施起來難度要遠(yuǎn)大于發(fā)達(dá)國(guó)家。特別是我國(guó)目前的一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤的消費(fèi)比重還在58% 左右，遠(yuǎn)高于世界平均水平和發(fā)達(dá)國(guó)家水平。為此需要盡快推進(jìn)去碳減碳。在此形勢(shì)下，氫能的發(fā)展走上歷史舞臺(tái)。

1.2 氫能在我國(guó)生產(chǎn)和生活領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用空間

從能源類型來看，在產(chǎn)生碳排放的傳統(tǒng)化石能源中，我國(guó)與煤炭消費(fèi)相關(guān)的碳排放占比約為80%，與石油和天然氣相關(guān)的碳排放占比分別為 14%和6%；從具體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域來看，火電的碳排放 占比高達(dá)43%，油氣以15%占比居第2位（其中 一半以上與交通運(yùn)輸有關(guān)），鋼鐵和水泥的占比分 別為12%和9%，農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、居民生活等其他 領(lǐng)域的碳排放約占21%。

在上述生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，都可以通過發(fā)展和延伸清潔氫產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)生產(chǎn)生活中的高碳行為實(shí)施不同程度的低碳替代。如通過發(fā)展可再生能源制氫可以有效減少灰氫應(yīng)用，降低冶金用氫及石化行業(yè)加氫帶來的碳排放；通過氫儲(chǔ)能提高可再生能源系統(tǒng)穩(wěn)定從而實(shí)現(xiàn)更大份額的綠電對(duì)火電替代；通過氫能替代傳統(tǒng)交通燃油促進(jìn)交通綠色革命等。

2、全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體趨勢(shì)

2.1 發(fā)達(dá)國(guó)家走在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前列

國(guó)際氫能理事會(huì)發(fā)布的《氫能觀察2021》統(tǒng)計(jì)顯示，截至 2021 年 2 月，全球已有 30 多個(gè)國(guó) 家發(fā)布了國(guó)家層面的氫能路線圖，足見世界對(duì)氫 能產(chǎn)業(yè)的認(rèn)可。

其中日本政府最為積極，日本于2017年12月公布了《基本氫能戰(zhàn)略》，計(jì)劃到2030年形成30 萬噸/年的氫氣商業(yè)化供應(yīng)能力，到2050年實(shí)現(xiàn)“氫能社會(huì)”。2019年日本又對(duì)這一目標(biāo)進(jìn)行了不同程度的修訂，并提出了包含交通運(yùn)輸、民用與商用、制氫能力等在內(nèi)的詳實(shí)的技術(shù)路線圖。

2020年6月，德國(guó)聯(lián)邦政府公布了《國(guó)家氫能戰(zhàn)略》，計(jì)劃到2030年將氫能需求提升至90 ~ 110 TWh，電解制氫能力達(dá)到5GW，可用于制造綠氫的可再生能源發(fā)電裝機(jī)能力為20TW；2035–2040年，德國(guó)將再增建5GW的電解制氫設(shè)備。2019年11月，澳大利亞聯(lián)邦政府公布了《澳大利亞氫能戰(zhàn)略》，確立了15個(gè)發(fā)展目標(biāo)、57項(xiàng)聯(lián)合行動(dòng)，旨在將澳大利亞打造成為向亞洲市場(chǎng)出口氫能的三大基地之一，并計(jì)劃在氫安全、氫經(jīng)濟(jì)以及氫認(rèn)證方面走在全球前列。

2020 年 12 月17日，加拿大政府公布了《加拿大氫能戰(zhàn)略》，該戰(zhàn)略針對(duì)加拿大氫能發(fā)展提出8個(gè)方面的32項(xiàng)行動(dòng)，旨在系統(tǒng)提升加拿大的氫能產(chǎn)業(yè)水平。

圖 2 全球已宣布的氫能項(xiàng)目地區(qū)和類型分布

（不含灰氫項(xiàng)目）

2.2 全球氫能消費(fèi)總量及結(jié)構(gòu)判斷

截至目前，全球已宣布的氫能項(xiàng)目共有228個(gè)，其中分布在歐洲和亞洲的項(xiàng)目數(shù)量占到總數(shù)的 75%，約2/3是工業(yè)和交通用氫項(xiàng)目（見圖 2）。《氫能觀察2021》基于全球30多個(gè)國(guó)家制定國(guó)家氫能戰(zhàn)略以及在運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目判斷，溫控 2℃以內(nèi)情景下，到2050年氫在全球終端能源結(jié)構(gòu)中的占比將達(dá)到18%。氫的消費(fèi)增長(zhǎng)很大程度上源于成本的下降，該報(bào)告認(rèn)為到2030年，部分綠氫成本將與藍(lán)氫持平甚至低于藍(lán)氫；同時(shí)提出為確保到2030年要實(shí)現(xiàn)綠氫成本大幅下降，至少需要在2019年基礎(chǔ)上再追加500億美元投資，電解槽產(chǎn)能至少要達(dá)到65GW。

該報(bào)告預(yù)計(jì)到2030年全球氫能投資累計(jì)將達(dá)到3 000億美元；另一咨詢機(jī)構(gòu)雷斯塔公司也持類似觀點(diǎn)，認(rèn)為包括中國(guó)在內(nèi)的全球大規(guī)模可再生能源制氫正在加速普及，到2030年各國(guó)的產(chǎn)業(yè)政 策以及技術(shù)進(jìn)步將使得綠氫成本與藍(lán)氫持平甚至 低于藍(lán)氫；到2050年氫能成本還將進(jìn)一下降，甚至低于灰氫。

綜合上述咨詢機(jī)構(gòu)的觀點(diǎn)判斷，在可再生能源大發(fā)展形勢(shì)下，2030年之后灰氫在全球氫市場(chǎng)的份額將逐漸趨于下降，到2050年可能完全退出市場(chǎng)，屆時(shí)全球氫市場(chǎng)基本是藍(lán)氫和綠氫的天下。由此判斷，2030年將是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上步入綠氫時(shí)代的具有里程碑意義的一年。

3、我國(guó)氫能消費(fèi)及氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑

3.1 氫氣消費(fèi)正處在由化工原料轉(zhuǎn)向能源的過渡期

3.1.1 目前氫氣消費(fèi)主要用作工業(yè)原料

近年我國(guó)氫氣產(chǎn)量規(guī)模逐年遞增。《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書2020》（簡(jiǎn)稱《白皮 書》）數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前我國(guó)氫氣產(chǎn)能約4100萬 噸/年，產(chǎn)量約3342萬噸/年，是世界第一產(chǎn)氫 國(guó)；到2030年，我國(guó)可再生能源制氫有望實(shí)現(xiàn)平 價(jià)；在2060 年碳中和情景下，可再生能源制氫規(guī)模有望達(dá)到1億噸。從氫氣來源看，化石燃料制氫是我國(guó)目前氫氣的主要來源，占比超過 3/4 （見圖 3）。

圖 3 我國(guó)制氫來源構(gòu)成

資料來源：中國(guó)氫能聯(lián)盟，2021

從氫氣的應(yīng)用看，化工、石油煉制和冶金是最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，用氫量占總量的90%~95%，交通燃料用氫目前僅萬噸左右。今后工業(yè)原料用氫還有增長(zhǎng)空間，特別是在冶金領(lǐng)域。氫氣用作冶金還原氣及保護(hù)氣可以有效提升冶金產(chǎn)品質(zhì)量。中國(guó)鋼鐵企業(yè)普遍開始可再生能源制 氫—?dú)淠芤苯鹆㈨?xiàng)，探尋循環(huán)經(jīng)濟(jì)的可行性。

3.1.2 氫氣作為能源正在終端消費(fèi)領(lǐng)域全面鋪開

2020年底我國(guó)有超過7000輛燃料電池商務(wù)車進(jìn)入示范運(yùn)營(yíng)，這些車輛分布在北京、上海、廣州等36個(gè)城市，車輛數(shù)量較 2018年翻番。車型結(jié)構(gòu)也發(fā)生較大變化，2020年之前氫燃料車型以中輕型客車、公交車和中輕型物流車型為主。

2020年之后由于燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)進(jìn)步以及效率大幅改進(jìn)，適應(yīng)多種場(chǎng)景用途的氫燃料電池車開始投入使用，進(jìn)一步擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。燃料電池汽車數(shù)量的增長(zhǎng)帶動(dòng)相關(guān)加氫站布局。《白皮書》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2020年底國(guó)內(nèi)已建成加氫站128 座，是2018年的近4倍。國(guó)內(nèi)加氫站“東西南北中”布局框架已基本形成。

氫氣能源屬性的界定對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)推廣起到至關(guān)重要的推動(dòng)作用。《中華人民共和國(guó)能源法（征求意見稿）》已將氫列為能源范疇，這是認(rèn)識(shí)的重大突破。2020年10月《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī) 劃（2021–2035年）》也明確提出到2035年實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車商業(yè)化應(yīng)用的發(fā)展愿景，進(jìn)一步明確了氫能源的應(yīng)用路徑。

作為國(guó)內(nèi)最大能源化工企業(yè)之一，中國(guó)石化聯(lián)合國(guó)內(nèi)數(shù)家綠電企業(yè)，提出依托加油站分布優(yōu)勢(shì)，計(jì)劃建立油電氣氫能源站的規(guī)劃目標(biāo)。按照目前各地氫規(guī)劃的部署，以加氫站為代表的氫燃料消費(fèi)終端布局預(yù)計(jì)很快會(huì)在全國(guó)大范圍普及。目前最需要跨越的是成本障礙，國(guó)內(nèi)煤制氫成本9 ~ 11元/kg，工業(yè)副產(chǎn)氣制氫成本10~16元/kg，電解水制氫成本30~40元/ kg，電解水制氫成本最高。由于制氫成本較高，現(xiàn)階段加氫站氫氣售價(jià)遠(yuǎn)高于汽油和柴油售價(jià)，是導(dǎo)致加氫虧損的重要原因之一。

3.1.3 上游企業(yè)開始綠氫布局

國(guó)內(nèi)綠氫生產(chǎn)已經(jīng)以不同形式在各地展開。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2020年全國(guó)有34個(gè)綠氫項(xiàng)目在建，其中21個(gè)位于西北和華北地區(qū)，約占項(xiàng)目 總量的62%。34個(gè)綠氫項(xiàng)目的投資方包含了15家央企、8家地方國(guó)企以及11家民營(yíng)企業(yè)，初步形成了不同所有制企業(yè)組成的綠氫產(chǎn)業(yè)投資群。隨著各地氫能發(fā)展規(guī)劃實(shí)施落地，預(yù)計(jì)還會(huì)有更多企業(yè)進(jìn)入上游氫能領(lǐng)域。

3.2 國(guó)內(nèi)氫能中長(zhǎng)期需求預(yù)測(cè)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線

3.2.1 氫能中長(zhǎng)期需求預(yù)測(cè)

《白皮書》預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)可再生能源制氫有望在 2030年前后實(shí)現(xiàn)平價(jià)，與世界同步。《白皮書》預(yù)測(cè)在2030年碳達(dá)峰情景下，我國(guó)氫氣年產(chǎn)量將達(dá)3715萬噸，其中可再生能源制氫產(chǎn)量約500萬噸，占?xì)錃饪偖a(chǎn)量的15%；在2060年碳中和情景下，我國(guó)氫氣年產(chǎn)量將增至1.3億噸左右，可再生能源制氫產(chǎn)量約1億噸，綠氫占比76%。

3.2.2 氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線

氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)任務(wù)是持續(xù)推進(jìn)供給側(cè)改革與產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)優(yōu)化，探索適合中國(guó)國(guó)情的科學(xué)的氫能發(fā)展模式，同時(shí)為未來的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定技術(shù)與商業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)。加氫站布局在全國(guó)鋪開后，氫能終端需求開始發(fā)力，之后圍繞上游資源供給的項(xiàng)目投資布局及產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)應(yīng)該成為重點(diǎn)。基于中國(guó)當(dāng)前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，預(yù)計(jì)氫能 產(chǎn)業(yè)發(fā)展將經(jīng)歷兩個(gè)重要時(shí)期。

1）灰、藍(lán)、綠氫“三氫并存”時(shí)期

當(dāng)前至 2030 年是灰氫、藍(lán)氫、綠氫并行發(fā)展的多氫源擴(kuò)張時(shí)期。這一時(shí)期全國(guó)氫氣主要供應(yīng)區(qū)域仍維持現(xiàn)有制氫（包括專門制氫企業(yè)以及副產(chǎn)氫企業(yè)）項(xiàng)目地域分布。這一格局下，氫氣的供應(yīng)主要用于滿足本地的工業(yè)原料需求，是在綠氫還沒有大規(guī)模發(fā)展起來的形勢(shì)下滿足工業(yè)發(fā)展對(duì)氫原料剛需的現(xiàn)實(shí)格局；這一時(shí)期滿足快速增長(zhǎng)的交通氫燃料需求的氫源以灰氫為主，其積極意義在于依托灰氫探索氫能交通的商業(yè)經(jīng)營(yíng)模式。

國(guó)內(nèi)的加氫站布局進(jìn)入快速擴(kuò)張期，將帶動(dòng)氫能交通燃料需求快速增長(zhǎng)。風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)容量密集的“三北”地區(qū)由于存在一定程度的棄風(fēng)、棄光、棄水現(xiàn)象，業(yè)界會(huì)考慮依托這些“廢棄”電量發(fā)展一批小型綠電制氫示范項(xiàng)目。示范項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)一方面可以部分替代產(chǎn)地附近的灰氫應(yīng)用，另一方面也是為將來綠氫大規(guī)模推廣應(yīng)用做好技術(shù)和商業(yè)準(zhǔn)備，屬于“探路工程”。

考慮到這一時(shí)期的堿性電解槽等綠氫制備關(guān)鍵設(shè)備還不完全具備大規(guī)模量產(chǎn)的條件，故業(yè)界將發(fā)展重點(diǎn)聚焦在建設(shè)示范項(xiàng)目上比較穩(wěn)妥。從地域分布看，這一時(shí)期的氫能基本以“自給自足”式的就近供應(yīng)為主。氫能項(xiàng)目雖然可能會(huì)“遍地開花”，但氫氣的集輸將僅限于小規(guī)模近距離。

2）藍(lán)氫和綠氫技術(shù)迎來10年的同頻共振“窗口期”

“雙碳”目標(biāo)提出后，CCS/CCUS技術(shù)的研發(fā)和項(xiàng)目推廣進(jìn)程顯著加快，碳交易和碳稅制度設(shè)計(jì)保持跟進(jìn)，助推藍(lán)氫技術(shù)應(yīng)用。綜合國(guó)家發(fā)改委CCS課題研究成果、《白皮書》、世界氫能理事會(huì)以及雷斯塔公司有關(guān)氫能技術(shù)公司的結(jié)論，到2030年我國(guó)的藍(lán)氫和綠氫制備技術(shù)基本上同時(shí)達(dá)到商業(yè)應(yīng)用階段，見圖4。

圖 4 不同途徑的制氫成本

資料來源：IEA，2019

4、綠氫時(shí)代的重點(diǎn)工程布局

要開辟綠氫時(shí)代，氫能行業(yè)在當(dāng)前及今后必須建設(shè)一批重點(diǎn)工程和特色工程，使之成為氫能產(chǎn)業(yè)的主體。從氫能發(fā)展趨勢(shì)看，以下 5 個(gè)方面涉及到氫的產(chǎn)供儲(chǔ)銷體系建設(shè)，可以將其稱為綠 氫“五大工程”。

4.1 建設(shè)水陸結(jié)合的綠電制氫工程

西北、華北和東北組成的“三北”地區(qū)橫跨東西方向，同時(shí)具備豐富的風(fēng)力、太陽能資源；太陽能資源除“三北”地區(qū)富集之外，在地理上呈南北縱向分布的東中部地區(qū)亦有大量分布。基于此資源分布格局，我國(guó)可構(gòu)建三北與東部“縱橫結(jié)合”的兩大陸上綠氫經(jīng)濟(jì)帶，這是未來中國(guó)綠氫產(chǎn)業(yè)的核心，目前甘肅、寧夏及吉林已有相關(guān)規(guī)劃。山西和河北及其周邊地處“縱橫”交匯處，是兩大綠氫帶的交匯地，在未來中國(guó)陸上氫經(jīng)濟(jì)帶中可以發(fā)揮重要影響。

此外西南水電、東部沿海地區(qū)海上風(fēng)電制氫也是重要的制氫選項(xiàng)。未來海上風(fēng)電輸送至陸上電網(wǎng)具有一定難度，可考慮風(fēng)電制氫。2020年中國(guó)海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)6.7GW，占全球23%。海上風(fēng)電采用電解水方式，通過管道或船舶將氫氣運(yùn)輸?shù)接脷涞兀诔杀竞椭芷谏隙季邆湟欢▋?yōu)勢(shì)；若能利用天然氣管道，成本還會(huì)進(jìn)一步降低。目前英國(guó)、荷蘭等部分歐洲國(guó)都已經(jīng)開始了海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目的探索。

4.2 依托天然氣管網(wǎng)跨區(qū)域輸氫工程

1）氫氣跨區(qū)域流動(dòng)包含四大流向

未來除綠氫產(chǎn)地自身消費(fèi)之外，資源稟賦及發(fā)展水平差異導(dǎo)致的跨區(qū)域流動(dòng)可能發(fā)生，具體包括北氫東輸、西氫東輸、海氫上岸以及東氫外送4個(gè)流向，形成全國(guó)范圍的氫資源保障體系。

北氫東輸工程主要輸送“三北”地區(qū)氫氣至東中 部地區(qū)，西氫東輸工程主要輸送西南的水電制氫 至東中部，海氫上岸工程主要考慮海上風(fēng)電制氫 在東部發(fā)達(dá)地區(qū)直接消費(fèi)。但是理論上講上述輸 氫通道運(yùn)輸方向應(yīng)該都是可逆的。如果外部條件 發(fā)生變化，東部的氫氣也有輸送至中部、西部的 可能。

類似天然氣西氣東輸工程運(yùn)行至今，出現(xiàn)了南氣北輸。天然氣管網(wǎng)輸送方向變更的主因在于東部地區(qū)的氣源隨著國(guó)際市場(chǎng)變化供應(yīng)變得更加充分，將來的氫氣輸送也存在類似動(dòng)因。東部地區(qū)同樣也有較為豐富的可再生能源，若再考慮天然氣制氫以及海上風(fēng)電制氫力度加大等因素，東部出現(xiàn)氫氣供應(yīng)富足的可能性存在。

2）建設(shè)氣氫一體化輸送管網(wǎng)工程

目前我國(guó)氣氫拖車運(yùn)輸技術(shù)成熟，是普遍采用的運(yùn)氫方式，但這種運(yùn)輸技術(shù)效率低，僅適用于小規(guī)模及200公里以內(nèi)的短途運(yùn)輸。目前40噸長(zhǎng)管拖車一次只能運(yùn)輸400 kg氫氣，不能滿足大規(guī)模、長(zhǎng)距離運(yùn)氫需求。一旦產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模擴(kuò)大，管道輸氫就成了首選，但專門的氫氣管道建 設(shè)成本巨大。因此將氫氣摻入到天然氣，組成摻 氫天然氣（HCNG），再通過現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)輸送至目的地之后再行分離的方式被認(rèn)為是未來大規(guī)模輸氫的最佳選擇之一，這應(yīng)該也是將來中國(guó)綠氫經(jīng)濟(jì)時(shí)代的主流氫氣輸送方式。

世界氫能理事會(huì)的研究報(bào)告顯示，管道輸氫提供了最具成本效益的輸氫方式。管道輸氫能夠以輸電線路 1/8 的成本輸送10倍的能量，并可有效利用天然氣基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)前至2030年是我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的關(guān)鍵時(shí)期，這一時(shí)期的系列“煤改氣”對(duì)于碳排放的達(dá)峰有重要影響。與之相關(guān)的天然氣輸送工程包括干線、支線以及村村通、縣縣通工程計(jì)劃會(huì)進(jìn)入快速實(shí)施期。

天然氣管網(wǎng)的豐富和完善事實(shí)上為將來的輸氫創(chuàng)造了條件。特別需要指出的是，國(guó)內(nèi)的東北、西北、華北是重要天然氣產(chǎn)地，也是天然氣中亞管線、中俄東線以及未來可能建立的過境蒙古的中俄天然氣管線的必經(jīng)之地，是未來的綠氫富集地，應(yīng)統(tǒng)籌地區(qū)天然氣與氫輸送，按照輸氫輸氣管網(wǎng)一體化要求建設(shè)天然氣管網(wǎng)工程。

4.3 上馬氫儲(chǔ)能成為重點(diǎn)工程之一

1）氫儲(chǔ)能是支撐綠電系統(tǒng)穩(wěn)定的重要途徑

國(guó)家提出建立新能源為主體的新型電力系統(tǒng)之后，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的建設(shè)成為重中之重。增強(qiáng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性舉措應(yīng)來自以下幾個(gè)方面：第一層保障是新能源系統(tǒng)自身體系的穩(wěn)定能力提升，包括發(fā)展核電、地?zé)岚l(fā)電等穩(wěn)定性新能源以彌補(bǔ)風(fēng)電、太陽能發(fā)電的間歇性不足；第二層保障是發(fā)展各種儲(chǔ)能項(xiàng)目；第三層保障是依托以氣電為主的火電調(diào)峰。儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用可以有效進(jìn)行能源余缺調(diào)劑，同時(shí)提高新能源的滲透率，被稱為電力系統(tǒng)的“調(diào)節(jié)劑”。

氫能作為綠色能源載體，可以一次性獲得并可以長(zhǎng)期儲(chǔ)存，可以通過氫能燃料電池的技術(shù)整合成為電、熱、氣網(wǎng)一體化的結(jié)合點(diǎn)，是大規(guī)模消納新能源，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和氣網(wǎng)互聯(lián)互通且具柔性的重要途徑。目前歐盟、加拿大、美國(guó)等都在開展氫儲(chǔ)能項(xiàng)目試驗(yàn)，我國(guó)在安徽六安等地區(qū)也建立了相關(guān)示范項(xiàng)目。2020年全球氫總儲(chǔ)量達(dá)到1億立方米左右，總功率達(dá)100MW，預(yù)計(jì)2030年全球氫總儲(chǔ)量達(dá)到400億立方米，功率總量達(dá)1×105 MW。

出于保持新型電力系統(tǒng)“硬穩(wěn)定”考慮，我國(guó)應(yīng)該發(fā)展依托棄風(fēng)、棄光、棄水電量以及需求谷電量的氫儲(chǔ)能工程。氫儲(chǔ)能較其他儲(chǔ)能方式雖然具有轉(zhuǎn)換效率低的不足，但其儲(chǔ)能規(guī)模大、周期長(zhǎng)且穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)則是其他物理、化學(xué)儲(chǔ)能形式所無法比擬的。因此，當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定與效率出現(xiàn)矛盾的時(shí)候，必要的效率犧牲換來的是整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定，產(chǎn)生的社會(huì)效益同樣具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。若考慮棄電制氫則不存在效率損失問題。

2）氫儲(chǔ)能工程布局方向：建設(shè)布局西北、華 北、華東、西南地區(qū)的氫儲(chǔ)能工程

按照2019年度全國(guó)棄風(fēng)、棄光、棄水電量1000 TWh估算，被棄電量至少可以制得200億 ~300 億立方米氫氣。“三北”、東部以及西南地區(qū)是未來中國(guó)綠電的主力供應(yīng)地，保障新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定很大程度是保障“三北”地區(qū)風(fēng)光電、東部光伏以及西南水電系統(tǒng)穩(wěn)定性。在上述地區(qū)建設(shè)一定數(shù)量的氫儲(chǔ)能工程是理論上的系統(tǒng)穩(wěn)定舉措之一。

氫儲(chǔ)能工程選址應(yīng)堅(jiān)持資源導(dǎo)向和區(qū)域協(xié)調(diào)原則，在“三北”與東部交匯地河北及山西等地區(qū)，在風(fēng)電大省內(nèi)蒙古、河北、山西、新疆等地，在光伏大省山東、河北以及水電大省四川、云南、廣西等地均可以考慮建設(shè)一批氫儲(chǔ)能項(xiàng)目，東部沿海地區(qū)也應(yīng)考慮建設(shè)一批氫儲(chǔ)能項(xiàng)目。由于氫儲(chǔ)能發(fā)電在能量轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生損失，因此氫儲(chǔ)能工程氫源應(yīng)嚴(yán)格遵守來自綠氫原則，徹底杜絕藍(lán)氫轉(zhuǎn)換帶來化石能源增長(zhǎng)壓力。我國(guó)重點(diǎn)地區(qū)非化石能源發(fā)電裝機(jī)容量分布見圖5。

圖 5 我國(guó)重點(diǎn)地區(qū)非化石能源發(fā)電裝機(jī)容量分布

4.4 重分布式天然氣制氫工程

1）依托天然氣制氫豐富氫源供應(yīng)具有可行性

綠氫成為主體氫源之后，藍(lán)氫并不會(huì)完全失 去市場(chǎng)，理想的格局應(yīng)是形成綠氫為主，“藍(lán) 綠”互動(dòng)的良性格局。未來隨著非化石能源發(fā)展 力度加大以及全球能效水平的持續(xù)提升，天然氣價(jià)格最終呈下行態(tài)勢(shì)，依托天然氣外加CCUS技術(shù)制取一定數(shù)量的藍(lán)氫可能性完全存在。

2）布局一批天然氣管線沿線分布式制氫項(xiàng)目

布局基于天然氣制氫的藍(lán)氫項(xiàng)目重點(diǎn)考慮兩個(gè)區(qū)域。一是依托國(guó)內(nèi)天然氣管網(wǎng)沿線地區(qū)氣源供應(yīng)的管網(wǎng)沿線布局項(xiàng)目，如西氣東輸、川氣東送工程等中東部管網(wǎng)沿線地區(qū)。西部及華北、東北有大量可再生電力項(xiàng)目，沒有發(fā)展藍(lán)氫的必要。制氫的基本思路應(yīng)該是盡可能通過綠電制取綠氫， 藍(lán)氫在某種程度上是一種補(bǔ)充。

二是依托東部沿海的LNG接收站氣源優(yōu)勢(shì)，根據(jù)需要建設(shè)一定數(shù)量的天然氣制氫項(xiàng)目，同時(shí)基于制氫帶動(dòng)近距離氫氣運(yùn)輸及消費(fèi)。將來在內(nèi)地的中部地區(qū)及上海、廣東、山東、福建、江蘇等LNG氣源供應(yīng)充分地區(qū)均可建立起相應(yīng)的基于天然氣制氫的藍(lán)氫項(xiàng)目，形成氫氣供應(yīng)“藍(lán)綠”互動(dòng)格局。

4.5 打造全國(guó)范圍氫走廊干線工程

首先建議依托陸上高速公路網(wǎng)，形成跨區(qū)域的氫走廊主線。在主線帶動(dòng)下，發(fā)展支線。創(chuàng)建跨區(qū)域氫走廊應(yīng)充分依托資源分布優(yōu)勢(shì)，盡可能因地制宜實(shí)現(xiàn)資源就近消費(fèi)，節(jié)省氫的使用成本。

結(jié)合陸上資源分布，可以考慮以下4條線：創(chuàng)建 “橫貫三北”地區(qū)交通氫走廊工程，依托使之成為連接西北、華北、東北氫交通線，并繼續(xù)向海外絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)延伸，不久前全線貫通的京新高速就是很好的氫走廊選擇；建設(shè)東部沿海地區(qū)氫走廊，實(shí)現(xiàn)交通能源升級(jí)，助力東部跨越；創(chuàng)建長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶氫走廊，將長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶氫走廊延伸至大西南地區(qū)，與“三北走廊”形成呼應(yīng)；創(chuàng)建連接西南、西北的氫走廊，形成全國(guó)陸上氫走廊閉環(huán)。

其次是建設(shè)水上氫走廊。《國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》數(shù)據(jù)顯示，到2035年，全國(guó)“四縱 四橫兩網(wǎng)”高等級(jí)航道將達(dá)到2.5萬公里左右。“四 縱”主要包括京杭運(yùn)河、江淮干線、浙贛粵、漢湘桂4條跨流域水運(yùn)通道；“四橫”主要包括長(zhǎng)江干線及主要支流、西江干線及主要支流、淮河干線及主要支流、黑龍江及主要支流4條跨區(qū)域水運(yùn)通道；“兩網(wǎng)”包括長(zhǎng)三角高等級(jí)航道網(wǎng)和珠三角高等級(jí)航道網(wǎng)。中長(zhǎng)期內(nèi)氫作為交通能源，可在水運(yùn)發(fā)揮重大影響，應(yīng)同時(shí)建設(shè)陸上和水上氫走廊。

5、發(fā)展我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的建議

氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是一項(xiàng)全新事業(yè)，需要國(guó)家、企業(yè)、民眾共同積極參與。針對(duì)目前氫能產(chǎn)業(yè)在我國(guó)的發(fā)展基礎(chǔ)、能源發(fā)展目標(biāo)等多項(xiàng)因素考慮， 需要政策支持并開展相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)組織形式調(diào)整， 為此建議如下：

5.1制定氫能發(fā)展規(guī)劃，做好頂層設(shè)計(jì)安排，協(xié)調(diào)好區(qū)域發(fā)展規(guī)劃

做好2030年前后綠氫進(jìn)入快速發(fā)展期的準(zhǔn)備，將綠氫產(chǎn)供儲(chǔ)銷體系建設(shè)全面納入近期規(guī)劃，相關(guān)工程發(fā)展提前規(guī)劃實(shí)施。《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展 戰(zhàn)略綱要》《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016 – 2030年）》等國(guó)家級(jí)規(guī)劃明確了氫能產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略地位，有必要通過規(guī)劃予以進(jìn)一步落實(shí)。

目前國(guó)內(nèi)氫能規(guī)劃呈“自下而上”特點(diǎn)，地方對(duì)發(fā)展氫能非常積極，但國(guó)家層面規(guī)劃欠缺。建議國(guó)家出臺(tái)《氫能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，針對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展優(yōu)劣勢(shì)作出系統(tǒng)評(píng)估，就未來氫能產(chǎn)供儲(chǔ)銷體系作出系統(tǒng)部署安排，對(duì)照2030年作為綠氫時(shí)代分界線，提出各個(gè)階段氫能的發(fā)展目標(biāo)和地方分解重點(diǎn)工程計(jì)劃。盡快制定國(guó)家層面氫能發(fā)展規(guī)劃也有利于對(duì)地方發(fā)展氫能發(fā)展規(guī)劃作出統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，防止出現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)低水平重復(fù)建設(shè)。

5.2加大科技創(chuàng)新與政策扶持力度

當(dāng)前氫能產(chǎn)供儲(chǔ)銷各環(huán)節(jié)均不同程度存在技術(shù)短板。加強(qiáng)氫能產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，如低成本制綠氫技術(shù)、氫儲(chǔ)能發(fā)電技術(shù)、天然氣摻氫運(yùn)輸及分離技術(shù)、燃料電池技術(shù)等。氫產(chǎn)業(yè)涉及制氫、儲(chǔ)能發(fā)電、電網(wǎng)氣網(wǎng)耦合等諸多環(huán)節(jié)，對(duì)氣候波動(dòng)高度敏感，系統(tǒng)運(yùn)行非常復(fù)雜，需要高水平的智能優(yōu)化集成技術(shù)支撐。

目前業(yè)界熱議且在部分地區(qū)發(fā)展規(guī)劃中已有涉及的基于智能化的新能源云技術(shù)就是當(dāng)前及今后一個(gè)時(shí)期重點(diǎn)攻關(guān)方向。加快核心關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)突破是氫能產(chǎn)業(yè)能否實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重中之重，為此需要?jiǎng)?chuàng)建產(chǎn)學(xué)研用主體聯(lián)合攻關(guān)機(jī)制。完善財(cái)政補(bǔ)貼和科技攻關(guān)支持政策，加大氫能關(guān)鍵材料及核心技術(shù)研究，加快核心技術(shù)成果轉(zhuǎn)化；建立氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金，探索氫能產(chǎn)業(yè)支持政策；在綠氫資源富集區(qū)加大燃料電池汽車、加氫站、氫走廊的推廣建設(shè)。

5.3繼續(xù)加強(qiáng)氫能標(biāo)準(zhǔn)體系制定和推廣

我國(guó)近些年出臺(tái)近100 項(xiàng)氫能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量高出日本、韓國(guó)、美國(guó)等氫能發(fā)達(dá)國(guó)家。但這些標(biāo)準(zhǔn)多集中在終端的燃料電池技術(shù)、檢測(cè)、安全等相關(guān)領(lǐng)域，制氫、儲(chǔ)運(yùn)、加注等關(guān)鍵領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)缺乏，對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)突破形成制約。

氫能全產(chǎn)業(yè)鏈管理涉及國(guó)家多個(gè)職能部門， 需統(tǒng)籌各部門予以系統(tǒng)推進(jìn)，建立完整、先進(jìn)的 涵蓋制氫、儲(chǔ)運(yùn)、終端消費(fèi)全產(chǎn)業(yè)鏈氫能規(guī)范標(biāo) 準(zhǔn)。特別是今后的發(fā)展涉及氫氣身份由化工原料 向能源轉(zhuǎn)變，需要在能源消費(fèi)諸多領(lǐng)域明確操作 和運(yùn)行規(guī)則，需要有系列標(biāo)準(zhǔn)支持。一旦標(biāo)準(zhǔn)規(guī) 則發(fā)展起來了，氫能產(chǎn)業(yè)化便可實(shí)現(xiàn)在管理和技 術(shù)方面“有法可依”，這對(duì)于今后的產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)非常重要。

5.4組建央企牽頭的氫能產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

央企是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，業(yè)務(wù)覆蓋了氫能產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，理當(dāng)是未來氫能革命的重要推動(dòng)者。國(guó)務(wù)院國(guó)資委監(jiān)管的97家央企中，開展氫能相關(guān)業(yè)務(wù)或布局的央企已有26家，數(shù)量占比達(dá)1/4。

目前的綠氫項(xiàng)目試點(diǎn)中，央企已經(jīng)位居前列。借鑒美國(guó)和日本等氫能領(lǐng)先國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)制度優(yōu)勢(shì)，組建氫能產(chǎn)供儲(chǔ)銷跨產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，進(jìn)一步加大氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)協(xié)作力度，打造氫能產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新生力軍，共同提升氫能產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵材料、設(shè)備和技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化率。借助聯(lián)盟的力量，聯(lián)合油氣、煤炭、新能源發(fā)電、電網(wǎng)企業(yè)、氫能裝備等領(lǐng)域行業(yè)龍頭企業(yè)，形成依托生產(chǎn)要素共享的發(fā)展合力，縮短重點(diǎn)技術(shù)的研發(fā)周期以及投資項(xiàng)目投運(yùn)周期，促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展。

6、結(jié)語

氫作為終極能源，其生產(chǎn)和消費(fèi)水平提升是我國(guó)和世界能源革命的重要組成部分，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略的現(xiàn)實(shí)選擇。我國(guó)能源結(jié)構(gòu)低碳化程度低，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)形勢(shì)嚴(yán)峻，大力發(fā)展包括氫能在內(nèi)的清潔能源，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)低碳化、零碳化的任務(wù)非常迫切。為此需要制定國(guó)家層面的氫能發(fā)展規(guī)劃，就氫氣產(chǎn)供儲(chǔ)銷做出部署，協(xié)調(diào)和統(tǒng)籌全國(guó)氫能發(fā)展。在此形勢(shì)下，明確氫能發(fā)展目標(biāo)，制定氫能發(fā)展路線， 規(guī)劃重點(diǎn)工程具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。