張程

隨著國(guó)家碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的出爐，氫能產(chǎn)業(yè)不斷獲得政策的“加持”。近日，工信部印發(fā)的《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》提出，提升清潔能源消費(fèi)比重，鼓勵(lì)氫能等替代能源在鋼鐵、水泥、化工等行業(yè)的應(yīng)用。這被視為推廣氫能源的又一有力舉措。

以“綠氫”為主的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)降低二氧化碳排放、應(yīng)對(duì)氣候變化的作用，目前已成為全球共識(shí)。美國(guó)、歐洲、俄羅斯、日本等主要工業(yè)化國(guó)家和地區(qū)均已將氫能納入國(guó)家能源戰(zhàn)略規(guī)劃。國(guó)內(nèi)也已有50多個(gè)城市發(fā)布?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)規(guī)劃，提速加碼布局氫能源產(chǎn)業(yè)。據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟預(yù)測(cè)，到2025年，中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)到1萬(wàn)億元，有望成為引領(lǐng)能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新增長(zhǎng)極。

我國(guó)早期氫能政策較少，2019年全國(guó)“兩會(huì)”期間，氫能被首次寫(xiě)進(jìn)《政府工作報(bào)告》，全國(guó)各地掀起了氫能發(fā)展熱潮。隨后，氫燃料電池汽車示范應(yīng)用政策的發(fā)布、《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035）》的發(fā)布以及“雙碳”目標(biāo)的設(shè)定，均為氫能產(chǎn)業(yè)及氫燃料電池汽車的發(fā)展注入了動(dòng)力。

截至目前，全國(guó)已有20余個(gè)省或直轄市發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)政策，其中北京市充分利用研發(fā)實(shí)力突出、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)完備、氫能供給多元、應(yīng)用場(chǎng)景豐富等優(yōu)勢(shì)，在全國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮帶頭示范作用。早在2008年奧運(yùn)會(huì)期間，北京投放了20余輛氫燃料電池汽車，并建設(shè)了一座日加氫20kg的加氫站。經(jīng)過(guò)十余年的產(chǎn)業(yè)培育和發(fā)展，北京市正力爭(zhēng)成為有國(guó)際影響力的氫燃料電池汽車科技創(chuàng)新中心、關(guān)鍵零部件制造中心和高端應(yīng)用示范推廣中心。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2021年北京、山東、河北、河南等省份相繼出臺(tái)“十四五”氫能發(fā)展規(guī)劃或扶持政策，并從產(chǎn)業(yè)規(guī)模、企業(yè)數(shù)量、氫燃料電池汽車、加氫站等方面明確階段目標(biāo)。

國(guó)際上，美國(guó)、歐洲、俄羅斯、日本等主要工業(yè)化國(guó)家和地區(qū)均已將氫能納入國(guó)家能源戰(zhàn)略規(guī)劃，氫能產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化步伐不斷加快。根據(jù)國(guó)際氫能委員會(huì)最近發(fā)布的報(bào)告，自2021年2月以來(lái)，全球范圍內(nèi)已經(jīng)發(fā)布了131個(gè)大型氫能開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，全球項(xiàng)目總數(shù)達(dá)到359個(gè)。預(yù)計(jì)到2030年，全球氫能領(lǐng)域的投資將激增至5000億美元。

國(guó)際氫能委員會(huì)預(yù)測(cè)，到2050年，全球氫能產(chǎn)業(yè)將創(chuàng)造3000萬(wàn)個(gè)工作崗位，減少60億噸二氧化碳排放，創(chuàng)造2.5萬(wàn)億美元的市場(chǎng)規(guī)模，并在全球能源消費(fèi)中占比達(dá)到18%。該報(bào)告特別指出，中國(guó)未來(lái)有望領(lǐng)跑全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。預(yù)計(jì)到2050年，氫能在中國(guó)能源領(lǐng)域的占比有望達(dá)到10%。

氫能源應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，氫燃料電池車便是其中之一。2021年11月30日，四川省和重慶市同時(shí)啟動(dòng)“成渝氫走廊”建設(shè)，兩地規(guī)劃于2025年前投入約1000輛氫燃料物流車，并配套建設(shè)加氫站。

氫能源熱值高，為石油的三倍以上，是理想的化石燃料替代品。相比于傳統(tǒng)汽車，氫能源汽車使用氫燃料電池作為動(dòng)力來(lái)源，具有能量轉(zhuǎn)換效率高和完全無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。相比于鋰電池電動(dòng)車，氫能源汽車除了不受溫度影響、續(xù)航里程更長(zhǎng)以外，還具有能迅速補(bǔ)充燃料的優(yōu)點(diǎn)，5—8分鐘就能加滿。然而，不同于鋰電池電動(dòng)車可以利用現(xiàn)有電網(wǎng)建造充電站，氫能源汽車使用的加氫站目前完全依賴長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸，效率較低且成本較高。加氫站成本高昂、數(shù)量稀少，加上汽車自身成本較高等一系列原因，制約了氫能源汽車的發(fā)展，目前氫能源汽車尚未得到大范圍應(yīng)用。

當(dāng)前氫能源汽車的主要應(yīng)用范圍集中在商用車領(lǐng)域。根據(jù)新能源汽車國(guó)家檢測(cè)與管理平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2019年底，國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車中物流用車占比60.5%，公交、通勤等客車占比39.4%，乘用車僅用于租賃且占比僅0.1%。經(jīng)過(guò)多年的研究和發(fā)展，目前中國(guó)在氫能源制造、儲(chǔ)運(yùn)、燃料電池等方面發(fā)展迅速，為氫能源汽車的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)。雖然整體基數(shù)較小，但近年來(lái)氫能源汽車銷量和保有量都保持了較高的增速，分別由2016年的629輛和639輛上升至2019年的2737輛和6175輛，年復(fù)合增長(zhǎng)率分別為63%和114%。截至2020年底，我國(guó)氫能源汽車保有量為7352輛。

近日，工信部印發(fā)的《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》提出，鼓勵(lì)氫能等替代能源在鋼鐵、水泥、化工等行業(yè)的應(yīng)用，被視為氫能發(fā)展的“突破口”。2021年10月，聯(lián)合國(guó)氣候行動(dòng)高級(jí)別倡導(dǎo)者發(fā)布的《與氣候目標(biāo)一致的氫能部署指導(dǎo)原則》提出，氫能目前的部署應(yīng)主要針對(duì)煉鋼等不存在其他解決方案的領(lǐng)域，氫能將在支持這些領(lǐng)域深度脫碳方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

預(yù)計(jì)到2050年，氫能在中國(guó)能源領(lǐng)域的占比有望達(dá)到10%? （圖/IC? photo）

傳統(tǒng)的冶金、水泥、化工等難以脫碳的領(lǐng)域，正面臨著越來(lái)越大的壓力。一方面，國(guó)家的碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)使其減排壓力越來(lái)越大;另一方面，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家設(shè)置的綠色能源和綠色產(chǎn)品壁壘，已經(jīng)影響到這些行業(yè)企業(yè)的出口和銷售。對(duì)于冶金、水泥、化工等傳統(tǒng)工業(yè)用能領(lǐng)域，能夠替代化石能源降低碳排放的，只有電和氫。目前我國(guó)大約七成的電力是通過(guò)消耗化石能源轉(zhuǎn)化而來(lái)，直接采用電能替代，僅減小了部分碳排放總量?；谇鍧嵞茉粗苽涞摹熬G氫”作為一種零碳二次能源，是替代化石能源，降低大工業(yè)碳排放的更好選擇。

基于氫能的優(yōu)勢(shì)，國(guó)家政策正在頻繁關(guān)注難以脫碳領(lǐng)域的氫能應(yīng)用。此前，國(guó)家發(fā)展改革委出臺(tái)的《“十四五”全國(guó)清潔生產(chǎn)推行方案》多次提出氫在化工、冶金領(lǐng)域的應(yīng)用。

氫能在工業(yè)和交通這兩大領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，都能達(dá)到大量減排的效果。但交通領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、涉及環(huán)節(jié)多，環(huán)境復(fù)雜，一定時(shí)期內(nèi)氫能規(guī)?；茝V不易，而工業(yè)領(lǐng)域?qū)I(yè)化程度高、較獨(dú)立，氫能替代相對(duì)易于實(shí)現(xiàn)。在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，“綠氫”煉化、二氧化碳加氫制甲醇將得到規(guī)?；l(fā)展，氫冶金將迎來(lái)工業(yè)示范應(yīng)用。

當(dāng)前，全球氫能需求旺盛，氫能產(chǎn)量約達(dá)每年7000萬(wàn)噸，96%的氫氣直接由化石燃料制成，即“灰氫”或“藍(lán)氫”。雖然“灰氫”具有成本低廉、技術(shù)成熟、可大規(guī)模應(yīng)用等優(yōu)勢(shì)，但制備過(guò)程伴隨著二氧化碳等溫室氣體的排放，不利于實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)。而將“灰氫”生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行捕集、利用和封存，進(jìn)而間接達(dá)成碳中和目標(biāo)所獲得的“藍(lán)氫”，則存在生產(chǎn)成本仍然較高，制備系統(tǒng)成熟度較低，暫時(shí)無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用等問(wèn)題。因此，通過(guò)零污染、低成本、可持續(xù)的方式制取“綠氫”是未來(lái)氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。

“綠氫”是指通過(guò)使用可再生能源（例如太陽(yáng)能、風(fēng)能等）制造的氫氣，在生產(chǎn)“綠氫”的過(guò)程中，完全沒(méi)有碳排放。我國(guó)氫氣產(chǎn)量及消費(fèi)量已居世界首位多年，絕大部分氫氣通過(guò)化石原料制備，超過(guò)九成應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域。從深度脫碳的角度來(lái)看，采用“綠氫”替代的潛力非常巨大，主要有原材料、保護(hù)氣、燃料、還原劑等幾大方向。

然而，阻礙“綠氫”發(fā)展的核心因素是制氫成本的居高不下，同樣制取1立方米氫氣，目前“綠氫”的成本是“灰氫”的3—5倍，是“藍(lán)氫”的2倍以上。因此對(duì)于當(dāng)下的氫能市場(chǎng)，成本依舊是氫能獲得廣泛使用的最大障礙。

此外，氫氣生產(chǎn)和運(yùn)輸技術(shù)還面臨一系列瓶頸。由于氫氣會(huì)腐蝕金屬，這對(duì)氫氣的輸送構(gòu)成挑戰(zhàn);由于氫氣點(diǎn)火能量小，使氫不論在空氣中或者氧氣中，都很容易點(diǎn)燃，因此對(duì)氫氣的儲(chǔ)存與運(yùn)輸都提出了極高的安全要求。這也推升了氫能源的使用成本。

對(duì)于部分精細(xì)化工領(lǐng)域，其產(chǎn)品附加值較高，且對(duì)氫能的需求總量不大，現(xiàn)階段就能夠?qū)崿F(xiàn)“綠氫”替代，國(guó)內(nèi)已有多個(gè)相關(guān)項(xiàng)目落地投產(chǎn)。而在大宗商品生產(chǎn)如鋼鐵、水泥和需氫化工等領(lǐng)域，對(duì)成本更加敏感，采用“綠氫”會(huì)顯著推高產(chǎn)品價(jià)格，現(xiàn)階段尚不具備大規(guī)?！熬G氫”替代的條件。

目前氫能源主要依靠政府補(bǔ)貼來(lái)進(jìn)行推廣。2021年8月，英國(guó)宣布2030年前啟動(dòng)40億英鎊資金投入“綠氫”生產(chǎn)。彭博新能源財(cái)經(jīng)估計(jì)，未來(lái)10年全球?qū)⑿枰度?500億美元才能將制氫成本降低到具有競(jìng)爭(zhēng)力的水平。未來(lái)隨著技術(shù)的進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，氫能必將成為減碳時(shí)代的重要替代能源之一。