2月25日，川崎重工宣布世界上第一艘液化氫運(yùn)輸船Suiso Frontier帶著第一批來自澳大利亞的氫氣成功運(yùn)抵日本。這是全球氫儲運(yùn)技術(shù)的重大進(jìn)展。當(dāng)前，包括氫儲運(yùn)在內(nèi)的氫能全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)不斷突破，正推動全球氫能產(chǎn)業(yè)快速增長。中國、日本、美國、德國等國的氫能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平處于世界前列。根據(jù)區(qū)位和本土資源優(yōu)勢等，各國氫能技術(shù)發(fā)展因地制宜，呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢。

　　

　　

　　氫能作為一種能量密度高、轉(zhuǎn)化效率高、來源廣泛、清潔無污染的燃料和能源載體，在工業(yè)生產(chǎn)和能源轉(zhuǎn)型中得以廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗俏磥砘茉聪蚩稍偕茉催^渡和轉(zhuǎn)化的橋梁。在全球加速邁向凈零未來的背景下，氫能也迎來了巨大的發(fā)展機(jī)遇，進(jìn)入快速增長期。

　　

　　面對保障能源供應(yīng)和碳減排的雙重壓力，世界對氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展高度重視。當(dāng)前，已有30多個國家相繼頒布了國家層面的氫能發(fā)展戰(zhàn)略、計(jì)劃和路線圖，確立了氫能在國家能源體系中的戰(zhàn)略地位。彭博新能源財(cái)經(jīng)2月統(tǒng)計(jì)顯示，有13個國家在去年公布了氫戰(zhàn)略，而今年可能還有多達(dá)22個國家發(fā)布?xì)鋺?zhàn)略。同時，政府對氫能的資金支持也大幅增長。自去年7月以來，這個數(shù)據(jù)增加了40%，預(yù)計(jì)2022年—2030年，各國政府對低碳?xì)漤?xiàng)目的年均資金支持規(guī)模將達(dá)到161億美元。

　　

　　在政策與投資推動下，氫能技術(shù)不斷發(fā)展，逐漸走向工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化。在制氫方面，化石能源重整制氫、工業(yè)副產(chǎn)氣制氫以及電解水制氫技術(shù)已比較成熟，太陽能制氫、生物質(zhì)制氫、核能制氫等技術(shù)已進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室研究階段。在儲氫方面，高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)比較成熟，低溫液態(tài)儲氫技術(shù)在美國、日本等發(fā)達(dá)國家已有商業(yè)化應(yīng)用。氫燃料電池技術(shù)日益走向成熟并加快應(yīng)用，2021年全球氫燃料電池汽車銷量超1.7萬輛，同比增長83%。

　　

　　與此同時，氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大。根據(jù)GlobalData數(shù)據(jù)，截至去年年底，低碳?xì)漤?xiàng)目潛在年產(chǎn)能超過4200萬噸，其中大部分來自綠氫。彭博新能源財(cái)經(jīng)數(shù)據(jù)顯示，2021年全球電解槽銷量達(dá)458兆瓦，遠(yuǎn)高于2020年的200兆瓦，今年銷量可能升至1.8—2.5吉瓦。

　　

　　

　　目前，中國、日本、美國、德國、韓國、澳大利亞等國家的氫能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平處于世界前列。根據(jù)區(qū)位和本土資源優(yōu)勢等，各國的氫能技術(shù)研發(fā)、氫源選擇和氫氣利用呈現(xiàn)出多元化趨勢。

　　

　　由于氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用是我國能源轉(zhuǎn)型計(jì)劃中的關(guān)鍵，在已公布的53個大型項(xiàng)目中，約一半涉及交通領(lǐng)域。我國在氫燃料電池產(chǎn)業(yè)，尤其是氫燃料電池車輛領(lǐng)域的發(fā)展取得了較大進(jìn)步，以捷氫科技、新源動力、濰柴動力等為主的電堆供應(yīng)商在電堆自主研發(fā)方面取得了較大進(jìn)展。今年北京冬奧會期間，賽區(qū)共供應(yīng)3種氫燃料電池汽車816輛。在極限測試中，氫燃料電池公交車?yán)m(xù)航可達(dá)406公里。隨著國家和地方政策的支持，以及氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，不久的將來中國有望成為引領(lǐng)全球氫能產(chǎn)業(yè)的國家之一。

　　

　　日本對能源進(jìn)口的高度依賴和多發(fā)的自然災(zāi)害使其亟須優(yōu)化能源進(jìn)口格局和渠道，尋找保障能源安全的突破口。日本傾向于構(gòu)建國際氫能供應(yīng)鏈，并將氫能戰(zhàn)略聚焦于車用、家用領(lǐng)域，在材料、技術(shù)和設(shè)備等方面取得的成果遙遙領(lǐng)先。其在氫能和燃料電池領(lǐng)域所擁有的核心技術(shù)專利數(shù)量占全球的50%以上，在燃料電池國際標(biāo)準(zhǔn)中占據(jù)絕對優(yōu)勢和引領(lǐng)地位。目前，日本已經(jīng)初步形成了相對完整的氫能產(chǎn)業(yè)鏈體系。

　　

　　在過去的20年里，美國政府針對氫能領(lǐng)域的投資超過40億美元，主要用于氫氣生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲存以及燃料電池和氫能渦輪機(jī)發(fā)電等技術(shù)的研發(fā)。2020年底，美國發(fā)布了《氫能項(xiàng)目計(jì)劃2020》，致力于氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)研發(fā)，以及逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)模化。總體來說，因?yàn)橛姓恼叻ㄒ?guī)扶持、雄厚的科研資金支持，美國在技術(shù)研發(fā)、示范應(yīng)用和商業(yè)推廣方面齊頭并進(jìn)，在核心技術(shù)、關(guān)鍵材料領(lǐng)域居世界領(lǐng)先地位。

　　

　　歐盟2003年就開展了“歐洲氫能和燃料電池技術(shù)平臺”研究，對燃料電池和氫能技術(shù)發(fā)展進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)。其中，德國是具有代表性的國家。2020年6月，德國聯(lián)邦政府公布了《國家氫能戰(zhàn)略》，提出了38項(xiàng)具體措施為德國的氫能技術(shù)轉(zhuǎn)型做指引，并計(jì)劃投資90億歐元資金支持。基于2021年風(fēng)電不穩(wěn)、核電比重下降，德國進(jìn)一步出臺政策對可再生能源進(jìn)行大量投資，并開發(fā)用于短時儲能和季節(jié)性儲能的綜合性儲能容量用以應(yīng)對預(yù)期的電力缺口。

　　

　　

　　氫能被公認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型與碳中和的重要抓手，盡管氫能技術(shù)已有巨大進(jìn)步，氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期，但隨著氣候變化的壓力持續(xù)增大，氫能仍然面臨加快突破技術(shù)瓶頸、加速制氫過程清潔化轉(zhuǎn)型以及拓寬氫能應(yīng)用領(lǐng)域等多方面挑戰(zhàn)。

　　

　　從發(fā)展的眼光看，可再生能源電解水產(chǎn)生的綠氫才是助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的最理想技術(shù)。當(dāng)前，綠氫只占全球氫氣產(chǎn)量的4%左右，高成本依舊是電解水制氫技術(shù)發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)。據(jù)了解，電解水制氫的成本比化石燃料制氫和工業(yè)副產(chǎn)制氫高出2—3倍。加快技術(shù)進(jìn)步可有效降低成本，促進(jìn)綠氫規(guī)模化、商業(yè)化發(fā)展。

　　

　　當(dāng)前，氫能技術(shù)迎來新的發(fā)展機(jī)遇。據(jù)媒體3月3日報道，分析人士認(rèn)為，汽油、柴油和其他原油產(chǎn)品的價格飆升，將促使注重成本的消費(fèi)者加快轉(zhuǎn)向購買電動汽車，并推動對氫等競爭性清潔技術(shù)的投資。挪威船級社近日表示，能源行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者認(rèn)為能源轉(zhuǎn)型速度比以往任何時候都快，綠氫是大多數(shù)能源公司在今年增加投資的領(lǐng)域，其次是太陽能、海上浮式風(fēng)能以及碳捕集與封存。

　　

　　在化石能源價格高企、能源供應(yīng)緊張的情況下，一些國家加快向包括氫能在內(nèi)的可再生能源轉(zhuǎn)型。英國政府2月23日宣布，將向該國新的儲氫項(xiàng)目提供670萬英鎊資金，以支持新能源儲存技術(shù)的發(fā)展。能源儲存技術(shù)對世界向廉價、清潔和安全的可再生能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。2月底，德國宣布計(jì)劃到2035年實(shí)現(xiàn)100%的可再生能源發(fā)電，比此前的目標(biāo)時間提前了5年。

　　

　　在國內(nèi)，北京冬奧會的示范效應(yīng)一定程度上加速了氫能產(chǎn)業(yè)落地的進(jìn)程。針對在冬奧會上一展身手的氫能等低碳技術(shù)，北京市科學(xué)技術(shù)研究院研究員苗潤蓮認(rèn)為，應(yīng)積極推動科技成果產(chǎn)業(yè)化，為新技術(shù)應(yīng)用提供更加包容開放的政策環(huán)境，提供展示平臺和應(yīng)用場景，鼓勵技術(shù)研發(fā)單位積極參與，以檢驗(yàn)并進(jìn)一步推動先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。（李建明 中國石油勘探開發(fā)研究院）（李小松采寫）

　　

　　

　　從全球能源發(fā)展看，氫能將在控制溫室氣體排放中發(fā)揮越來越重要的作用。國際氫能委員會聯(lián)合麥肯錫發(fā)布的《凈零氫報告》認(rèn)為，氫在實(shí)現(xiàn)凈零排放，將全球變暖限制在1.5攝氏度方面將起核心作用。到2050年，氫能可累計(jì)減少800億噸二氧化碳排放，占目標(biāo)總減排量的20%。這一過程要使用6.6億噸氫，相當(dāng)于全球終端能源需求的22%。

　　

　　從國內(nèi)氫能市場看，脫碳是氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第一驅(qū)動力，氫能在我國終端能源消費(fèi)中占比將逐步提高。據(jù)中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》預(yù)測，在2030年碳達(dá)峰情景下，我國氫氣的年需求量將達(dá)到3715萬噸，在終端能源消費(fèi)中占比約為5%，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，并在終端能源消費(fèi)中占比達(dá)到20%。《凈零氫報告》認(rèn)為，到2050年，中國將成為全球最大的氫市場，其次為歐洲和北美，三個區(qū)域共占全球氫需求的60%左右。

　　

　　當(dāng)前，我國主要有三種制氫方式。其一，以煤炭、天然氣為代表的化石能源重整制氫；其二，以焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為代表的工業(yè)副產(chǎn)氣制氫；其三是電解水制氫，此外還有生物質(zhì)制氫、太陽能光催化分解水制氫、核能制氫等。據(jù)中國煤炭加工利用協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2020年我國氫氣產(chǎn)量2050萬噸，煤制氫占62%、天然氣制氫占19%，工業(yè)副產(chǎn)氣制氫占18%，電解水制氫僅占1%。

　　

　　前兩種制氫方式生產(chǎn)的氫氣俗稱“灰氫”，但如果使用CCUS技術(shù)進(jìn)行脫碳，就是“藍(lán)氫”。這種方式可使碳排放減少90%以上，但也將大幅增加制氫成本。電解水制氫就是“綠氫”，這種方式制氫過程中二氧化碳的排放為零，然而技術(shù)要求和成本都很高。目前，中國家電網(wǎng)有限公司、國家電力投資集團(tuán)、中國節(jié)能環(huán)保投資集團(tuán)、上海電氣集團(tuán)等大型企業(yè)都參與了“綠氫”項(xiàng)目。

　　

　　從我國氫能生產(chǎn)看，未來氫能技術(shù)攻關(guān)主要有兩大路線。從“藍(lán)氫”路線來看，國外對CCUS技術(shù)進(jìn)行了能耗優(yōu)化提升和新工藝開發(fā)，并在碳捕集、利用與封存方面開展了廣泛的項(xiàng)目示范，積累了百萬噸級碳捕集、利用與封存經(jīng)驗(yàn)，部分技術(shù)已經(jīng)具備商業(yè)化應(yīng)用潛力。我國應(yīng)借鑒相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，在技術(shù)集成、海底封存和工業(yè)應(yīng)用方面持續(xù)發(fā)力。

　　

　　從“綠氫”路線來看，電解水制氫主要有堿性水電解槽（ALK）、質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)（PEM）和固體氧化物水電解槽（SOEC）三種。就我國而言，ALK技術(shù)已相對成熟，市場份額高，PEM技術(shù)剛剛起步，SOEC仍處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，因此未來商業(yè)化主要集中在ALK和PEM兩種技術(shù)，成本將是兩條技術(shù)路線的重要競爭因素之一。

　　

　　我國可再生能源制氫潛力巨大，已連續(xù)8年成為全球可再生能源最大投資國，風(fēng)電、光伏等可再生能源裝機(jī)容量均為世界第一。2060年風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到66億千瓦，按照可再生能源電解水制氫5%—10%配置，可支撐我國清潔氫的供給需求。

　　

　　展望未來，隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，“綠氫”生產(chǎn)成本將逐漸下降，競爭力將不斷提升。據(jù)《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》預(yù)測，2025年光伏與風(fēng)電新增裝機(jī)發(fā)電成本預(yù)計(jì)為0.3元/千瓦時，可再生能源電解水制氫成本將低至25元/千克，將具備與天然氣制氫進(jìn)行競爭的條件；2030年，光伏與風(fēng)電新增裝機(jī)發(fā)電成本預(yù)計(jì)為0.2元/千瓦時，可再生能源電解水制氫成本將降低至15元/千克，具備與配套CCUS的煤制氫競爭的條件。