制氫、儲(chǔ)運(yùn)、應(yīng)用……哪個(gè)才是氫能產(chǎn)業(yè)的突破口？

更新時(shí)間：2022-09-01

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當(dāng)今世界，大量新興能源技術(shù)正以超過之前歷史的速度加速其迭代。包括氫能在內(nèi)的新興能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將決定中國能否在未來全球能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的大國博弈中占據(jù)有利地位。

今年3月，《氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》發(fā)布，為我國氫能的發(fā)展指明了方向。地方政府支持氫能發(fā)展的態(tài)度也非常明確。自今年年初以來，地方政府已經(jīng)發(fā)布了數(shù)百項(xiàng)與氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)的政策。三分之一以上的中央企業(yè)布局了制氫、儲(chǔ)氫、氫加氫、氫利用等整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)鏈，取得了一批技術(shù)研發(fā)和示范應(yīng)用成果。氫能也受到投資基金的青睞。IDG capital、凱輝基金、綠色資本等30多家投資機(jī)構(gòu)提前安排，投資金額也大幅增加。一些企業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了1億元融資的時(shí)代。可以說，中國氫能產(chǎn)業(yè)正處于如火如荼的快速發(fā)展軌道上。

然而，中國氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展的初級(jí)階段。實(shí)現(xiàn)氫能的大規(guī)模商業(yè)利用仍然面臨許多挑戰(zhàn)。本文將從氫能上下游全產(chǎn)業(yè)鏈分析氫能發(fā)展的突破點(diǎn)。

制氫——綠氫的成本降低與規(guī)模化應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)氫能價(jià)值的關(guān)鍵

中國是世界上的制氫大國，其中近80%來自化石能源制氫，近20%是工業(yè)副產(chǎn)品氫。綠色氫僅占1%～2%。降低成本和大規(guī)模應(yīng)用綠色氫氣是實(shí)現(xiàn)氫能綠色低碳價(jià)值的關(guān)鍵。根據(jù)規(guī)劃，到2025年，將初步建立以工業(yè)副產(chǎn)品氫氣和可再生能源制氫為基礎(chǔ)的氫能供應(yīng)體系，可再生能源的制氫量將達(dá)到10-20萬噸/年，成為新氫能源消費(fèi)的重要組成部分。

目前，我國制氫結(jié)構(gòu)以灰色氫氣為主，綠色氫氣比例相對較低。中國是世界上的產(chǎn)氫大國，年產(chǎn)氫量約3300萬噸，其中約1200萬噸達(dá)到工業(yè)氫氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。目前，中國制氫的主要來源是化石能源，即灰色氫氣。據(jù)中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院不*統(tǒng)計(jì)，煤制氫約占全國制氫量的62%；第二種是天然氣重整制氫，約占19%；焦?fàn)t氣、氯堿尾氣和其他工業(yè)副產(chǎn)品的制氫量約占?xì)錃鈨艋褪椭茪淞康?8%；電解水產(chǎn)氫約占1%。

我國氫氣供給結(jié)構(gòu)預(yù)測

不同方法的制氫成本差別很大。目前，煤制氫是我國成熟、最廉價(jià)的制氫方式，其成本約為天然氣制氫成本的70%～80%。電解水制氫成本高，直接關(guān)系到可再生能源發(fā)電成本、電解槽價(jià)格和其他設(shè)備利用率。

我國各類制氫技術(shù)成本對比

大規(guī)模應(yīng)用綠色氫氣是實(shí)現(xiàn)氫能價(jià)值的關(guān)鍵。在“雙碳"背景下，綠色氫氣的制備工藝實(shí)現(xiàn)了“零碳排放"，可以成為高比例可再生能源消費(fèi)的重要支撐，也是交通、建筑、冶金、化工等領(lǐng)域深度脫碳的優(yōu)佳選擇。因此，與灰色氫氣相比，大規(guī)模應(yīng)用綠色氫氣是實(shí)現(xiàn)氫能價(jià)值的關(guān)鍵，這也是中國大力支持氫能發(fā)展的初衷。

氫氣生產(chǎn)的布局應(yīng)結(jié)合資源稟賦和市場需求的特點(diǎn)。在選擇制氫技術(shù)路線時(shí)，應(yīng)因地制宜，注重清潔、低碳和降低成本。在焦化、氯堿、丙烷脫氫等行業(yè)集中的地區(qū)，優(yōu)先使用工業(yè)副產(chǎn)氫，鼓勵(lì)就近消費(fèi)，降低工業(yè)副產(chǎn)氫氣的供應(yīng)成本；在風(fēng)能和水電資源豐富的地區(qū)，開展可再生能源制氫示范，逐步擴(kuò)大示范規(guī)模，探索季節(jié)性儲(chǔ)能和電網(wǎng)調(diào)峰；探索在氫能應(yīng)用規(guī)模較大的地區(qū)建立制氫基地。

PEM電解水制氫是未來綠色制氫的發(fā)展方向。目前，電解水制氫技術(shù)主要包括堿性（ALK）、質(zhì)子交換膜（PEM）和固體氧化物（SOEC）。目前，我國烷基制氫技術(shù)最為成熟。它在市場上占據(jù)主導(dǎo)地位，商業(yè)化程度高，成本相對較低。但也存在能耗高、電解效率低等缺點(diǎn)。PEM制氫技術(shù)具有較高的波動(dòng)適應(yīng)性、較寬的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍、環(huán)境友好性和簡單的操作維護(hù)。這些優(yōu)勢更有利于與風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等波動(dòng)間歇發(fā)電耦合，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能和調(diào)峰，更好地促進(jìn)大比例可再生能源的消耗。然而，質(zhì)子交換膜制氫技術(shù)需要高邊界條件和高成本。PEM電解水制氫組件的本地化率低于堿性制氫組件，甚至低于燃料電池。定位率低的環(huán)節(jié)主要包括質(zhì)子交換膜和催化劑。然而，國內(nèi)一些電解槽設(shè)備制造商也開始進(jìn)入這一領(lǐng)域。高投資和運(yùn)行成本是PEM水電解制氫中迫切需要解決的主要問題，這與只有貴金屬材料可以用作析氧和析氫的電催化劑密切相關(guān)。因此，降低催化劑和電解槽的材料成本，特別是陰極和陽極電催化劑的貴金屬負(fù)載，提高電解槽的效率和壽命，是PEM水電解制氫技術(shù)發(fā)展的研究重點(diǎn)。

我國主要電解水制氫技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)對比

儲(chǔ)運(yùn)——通過科技進(jìn)步降低儲(chǔ)運(yùn)成本是氫能商業(yè)化的前提

高昂的儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本是氫能在中國應(yīng)用和推廣的重要瓶頸。氫氣主要用作煉油、甲醇、合成氨等工業(yè)領(lǐng)域的化工原料。其制備是生產(chǎn)過程的一部分，沒有大規(guī)模的儲(chǔ)存和運(yùn)輸需求。然而，隨著我國燃料電池汽車城市示范群示范建設(shè)的不斷推進(jìn)和可再生能源制氫規(guī)模的不斷擴(kuò)大，氫能儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)建設(shè)迫在眉睫。在正常溫度和壓力下，氫的密度極低，單位體積的儲(chǔ)能密度低，并且易燃性和爆炸性等特性使得安全高效地運(yùn)輸和儲(chǔ)存氫能變得困難。目前，我國氫能儲(chǔ)運(yùn)成本高，是氫能應(yīng)用推廣的重要瓶頸。據(jù)測試，在運(yùn)輸領(lǐng)域使用的氫氣價(jià)格構(gòu)成中，儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本約占20%~30%。在某些地區(qū)，儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本幾乎與制氫成本相同。

應(yīng)根據(jù)氫能的不同發(fā)展階段選擇最合適的儲(chǔ)存和運(yùn)輸方式。目前，儲(chǔ)氫方法主要有高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、有機(jī)氫化物儲(chǔ)氫和固態(tài)儲(chǔ)氫。氫氣運(yùn)輸主要包括氣氫拖車、液氫罐車和管道運(yùn)輸。在選擇哪種方法時(shí)，必須考慮氫的運(yùn)輸距離、規(guī)模和最終用途，并且必須考慮儲(chǔ)存容量和時(shí)間、所需的氫釋放速度和地理?xiàng)l件。在氫能發(fā)展的不同階段，經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)存和運(yùn)輸方式將有所不同。在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期，氫氣消耗量和運(yùn)輸半徑相對較小。此時(shí)，高壓輸氣的轉(zhuǎn)換成本較低且更具成本效益；隨著中期氫能市場的發(fā)展，對氫氣的需求和運(yùn)輸半徑將逐漸增加，低溫液體儲(chǔ)存和運(yùn)輸方式的成本優(yōu)勢將突出。儲(chǔ)存和運(yùn)輸方式主要為氣態(tài)和低溫液體；從長遠(yuǎn)來看，氫能生產(chǎn)能力和應(yīng)用將逐步擴(kuò)大并穩(wěn)定。屆時(shí)，高密度、安全的儲(chǔ)氫將成為現(xiàn)實(shí)，管道輸氫的優(yōu)勢將得到充分發(fā)揮。

不同運(yùn)輸方式的技術(shù)比較注：體積和重量儲(chǔ)氫密度均以儲(chǔ)氫裝置計(jì)算

高壓氣體儲(chǔ)氫輸送運(yùn)行成本低，能耗相對較低，氫氣充放電響應(yīng)速度快，適合短距離、分散的用戶。它是目前常用的儲(chǔ)存和運(yùn)輸方式，但對設(shè)備壓力要求高，單位體積儲(chǔ)氫密度低，安全性低。隨著運(yùn)輸距離的增加，運(yùn)輸成本將顯著上升。低溫液氫儲(chǔ)存和運(yùn)輸具有高能量密度和高運(yùn)輸效率。適用于中長途運(yùn)輸。目前，它主要用作航空運(yùn)載火箭的推進(jìn)劑燃料。對儲(chǔ)氫裝置的真空隔熱、減振、抗沖擊和抗泄漏要求高，低溫液化消耗大，成本高。管道輸氫成本低、能耗低，可實(shí)現(xiàn)氫能的連續(xù)、大規(guī)模、長距離輸送。氫能大規(guī)模利用是未來氫能發(fā)展的必然趨勢。但是，由于管道鋪設(shè)難度大，一次性投資成本高，目前應(yīng)用不大。

通過技術(shù)進(jìn)步降低氫能儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本。目前，我國氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)與國外發(fā)達(dá)國家相比還有很大差距。通過技術(shù)進(jìn)步，氫能儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本可以大大降低。

在高壓氣體儲(chǔ)氫和運(yùn)輸方面，我國用于儲(chǔ)氫和輸送的長管拖車仍以20MPa為主。單輛車運(yùn)輸?shù)臍錃怏w積為260-460kg，儲(chǔ)存和運(yùn)輸效率低。當(dāng)壓力為45MPa時(shí)，單輛車儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)臍錃怏w積可達(dá)到700kg。50兆帕的氫長管拖車已在國際上推出，每次可運(yùn)輸1000-1500千克氫。然而，目前我國氫壓縮管束的主流是I型氣缸，不能承受超過20MPa的壓力。如果壓力為50 MPa，則需要加載III型氣缸或IV型氣缸管束。從儲(chǔ)氫密度和重量輕的角度來看，IV型儲(chǔ)氫瓶和高壓儲(chǔ)運(yùn)的優(yōu)勢更加明顯。與日本、韓國、法國和挪威已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)的IV型儲(chǔ)氫瓶相比，這項(xiàng)技術(shù)在中國仍處于起步階段。

低溫液氫儲(chǔ)運(yùn)效率高，但技術(shù)門檻高。中國民用液氫市場仍處于示范階段。中國液氫的關(guān)鍵設(shè)備（如透平膨脹機(jī)、3000立方米以上的大型液氫儲(chǔ)罐、液氫泵等）遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，在很大程度上依賴進(jìn)口。縮小與國外液氫技術(shù)水平的差距，實(shí)現(xiàn)核心設(shè)備和材料的國產(chǎn)化，是實(shí)現(xiàn)低溫液氫儲(chǔ)運(yùn)優(yōu)勢的關(guān)鍵。美國、日本、德國和其他國家已經(jīng)將液氫的運(yùn)輸成本降低到高壓氣體儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本的八分之一。

管道輸送氫氣的成本較低，但前提是穩(wěn)定的氫氣供需。長距離氫傳輸已有80多年的歷史。美國和歐洲是世界上早開發(fā)氫管道的地方。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球輸氫管道總里程約為5000公里。中國的氫氣管道總里程約為400公里，而在用的管道僅為100公里左右。我國輸氫管道主要分布在渤海灣、長三角等地，輸氫管網(wǎng)布局有很大的改進(jìn)空間。為了避免新建輸氫管道建設(shè)成本過高，有可能探索天然氣管道的氫混合輸送。但天然氣摻氫安全標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范不明確等問題依然存在，需要加大研究力度，開展論證、探索和驗(yàn)證。

加氫——完善規(guī)劃制度標(biāo)準(zhǔn)，降低建設(shè)運(yùn)營成本

加氫站是氫能下游交通領(lǐng)域（燃料電池汽車）應(yīng)用發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。要堅(jiān)持需求導(dǎo)向，統(tǒng)籌布局加氫站建設(shè)，有序推進(jìn)加氫網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)。要完善加氫站建設(shè)規(guī)劃、管理制度、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，可探索合建站、站內(nèi)制氫等多元建站模式，多渠道降低建站運(yùn)營成本。

我國加氫站數(shù)量居世界靠前。加氫站是氫能下游交通領(lǐng)域（燃料電池汽車）應(yīng)用發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)中極其關(guān)鍵的重要環(huán)節(jié)。我國加氫站數(shù)量居世界靠前，廣東省是目前加氫站最多的省份，已建成50余座，山東擁有近30座，數(shù)量暫居國內(nèi)第二，江蘇、浙江兩省份均建成20余座，居國內(nèi)第三，除西藏、青海、甘肅等地區(qū)外，全國各省份基本上都有加氫站。根據(jù)2020年10月發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》，預(yù)計(jì)到2025年，我國氫燃料電池汽車保有量達(dá)到10萬輛左右，加氫站數(shù)量達(dá)到1000座，到2035年，氫燃料電池汽車保有量達(dá)到100萬輛左右，加氫站數(shù)量5000座。

加氫站建設(shè)規(guī)劃、管理制度、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等亟待完善。目前，國家層面針對加氫站的頂層規(guī)劃還沒有出臺(tái)，很多地方加氫站建設(shè)運(yùn)營管理辦法沒有明確或并不詳細(xì)，導(dǎo)致加氫站獲得規(guī)劃許可等審批、驗(yàn)收流程困難重重。加氫站主管單位不明確，管理制度缺失，地方政府專項(xiàng)規(guī)劃不夠明晰，影響加氫站的落地和運(yùn)營。加氫站安全、建設(shè)運(yùn)營等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有待完善，需要政府、標(biāo)準(zhǔn)化組織和企業(yè)共同推動(dòng)，嚴(yán)把安全和質(zhì)量管理關(guān)，預(yù)防個(gè)別安全事件影響全產(chǎn)業(yè)發(fā)展。相關(guān)法規(guī)將氫氣定性為“危化品"的同時(shí)還沒有明確賦予其用于交通工具的“能源"屬性，一般危化品設(shè)施的建設(shè)，必須在化工園區(qū)內(nèi)，或者是遠(yuǎn)離居民，所以選址比較難。

探索合建站、站內(nèi)制氫等多元建站模式。加氫站建設(shè)模式可分為單一加氫站和合建式加氫站，合建式加氫站主要包括油氫合建站、氣氫合建站、油氣電氫綜合站等形式。在現(xiàn)有加油加氣站基礎(chǔ)上改擴(kuò)建成合建式加氫站，不僅安全且成本低，同時(shí)省去了選址的麻煩。油氫合建站可節(jié)約土地成本，也很好地規(guī)避了建設(shè)加氫站的首要難題——土地批復(fù)。此外，依靠現(xiàn)有的加油站銷售網(wǎng)絡(luò)格局，加氫站也會(huì)擁有較為穩(wěn)定的客戶來源。同時(shí)，現(xiàn)有加油站已有多年運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)備維護(hù)、安全管理以及人員素質(zhì)方面都有得天獨(dú)厚的條件，為油氫合建站的建設(shè)和示范運(yùn)行提供了基本保障。中石化廣東樟坑油氫合建是我國實(shí)現(xiàn)盈利的加氫站，2020年12月，該站實(shí)現(xiàn)盈利96萬元。之后，中石化河滘油氫合建站也實(shí)現(xiàn)盈利。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前油氫合建站的占比超過了50%，或?qū)⒊蔀槲磥砑託湔镜闹髁鳌?/span>

儲(chǔ)運(yùn)成本在整個(gè)氫氣成本中所占比重較大，站內(nèi)制氫實(shí)現(xiàn)了制氫加氫“0距離"，壓縮產(chǎn)業(yè)鏈長度，降低用氫成本。由于我國仍把氫氣列為危險(xiǎn)化學(xué)品，要求必須在化工園區(qū)內(nèi)生產(chǎn)，導(dǎo)致我國加氫站絕大多數(shù)為站外供氫。建議盡快將氫氣納入能源類產(chǎn)品管理，優(yōu)先在有條件的地區(qū)實(shí)現(xiàn)站內(nèi)制氫，利用小型化制氫裝置，如撬裝式天然氣制氫設(shè)備或光伏發(fā)電耦合電解水制氫，省掉運(yùn)輸成本。

多渠道降低建站運(yùn)營成本。目前，我國加氫站建設(shè)費(fèi)用較高，每個(gè)加氫站成本高達(dá)1200萬元到1500萬元，是加油站的數(shù)倍。正因如此，多地出臺(tái)加氫站補(bǔ)貼政策，補(bǔ)貼額200萬～600萬元/站不等，同時(shí)還有給予加氫站銷售補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠等扶持政策。

雖然目前我國加氫站技術(shù)趨于成熟，關(guān)鍵設(shè)備基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，但氫氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫裝置、加注機(jī)、站控系統(tǒng)等仍占加氫站總投資約60%，技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)量的增加可降低設(shè)備成本。

由于當(dāng)前氫燃料電池汽車數(shù)量不多，每日加氫量有限，造成折舊及公攤成本較高。如果加氫量翻一番，則單位加氫成本可以降低一倍，極大降低加注環(huán)節(jié)的成本。隨著燃料電池車數(shù)量的增加，加氫站的成本也有望下降。

提高站內(nèi)日常管理運(yùn)營水平也可以降低氫氣成本。目前我國加氫站在穩(wěn)定性和可靠性上與國外相比仍有很大提升空間，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)且保持運(yùn)行狀況的平穩(wěn)仍需大量改進(jìn)工作。研究表明，如果加氫站連續(xù)故障為0加氫次數(shù)提高1倍，可以降低氫氣成本1.5元/千克，如果日加氫能力提高15%，會(huì)降低成本1.0元/千克，如果電耗降低50%，會(huì)降低氫氣1.0元/千克。因此應(yīng)優(yōu)化加氫站配置，提高設(shè)備壽命，降低運(yùn)行能耗，增強(qiáng)可靠性，由此帶來的收益可能高于單純建設(shè)成本的降低。

當(dāng)然，合建站和站內(nèi)加氫同樣也可以降低建站成本和氫氣成本。

應(yīng)用——拓展交通用氫，推進(jìn)工業(yè)深度脫碳，助力新型電力系統(tǒng)

技術(shù)進(jìn)步、工業(yè)產(chǎn)能提升和基礎(chǔ)設(shè)施瓶頸逐步緩解，為氫能的多樣化應(yīng)用提供了條件。目前，中國正在大力推進(jìn)氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，與電動(dòng)汽車形成互補(bǔ)優(yōu)勢，推動(dòng)交通領(lǐng)域的減排和碳減排。工業(yè)領(lǐng)域是氫能應(yīng)用的主要領(lǐng)域，可以促進(jìn)高能耗、高碳產(chǎn)業(yè)的深度脫碳。應(yīng)繼續(xù)改進(jìn)氫能在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)從灰色氫向綠色氫的轉(zhuǎn)變。氫能在儲(chǔ)能和發(fā)電中的應(yīng)用可以支持高比例可再生能源的大規(guī)模消費(fèi)，并有助于新電力系統(tǒng)的建設(shè)。

（一）交通領(lǐng)域：未來氫能使用重點(diǎn)增量行業(yè)

該政策支持氫能在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用。目前，從國家和地方氫能鼓勵(lì)政策的角度來看，大部分支持集中在氫燃料電池在交通領(lǐng)域的應(yīng)用上。2021，五大燃料電池汽車城市群名單發(fā)布，目前已進(jìn)入實(shí)施階段。地方政府入選示范組后，迅速出臺(tái)了相應(yīng)的補(bǔ)貼和引導(dǎo)政策。目前，五大城市群已經(jīng)發(fā)布了相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。在其他地區(qū)，江蘇、浙江、四川等16個(gè)省市也出臺(tái)了具體的扶持政策，力爭在氫能領(lǐng)域取得優(yōu)勢。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2021全國氫燃料電池汽車產(chǎn)銷數(shù)據(jù)分別為1777輛和1586輛，同比增長48.2%和34.7%。這也激發(fā)了地方政府加快發(fā)展燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的積極性。

我國氫氣消費(fèi)需求預(yù)測

燃料電池汽車在重型卡車、物流車輛和公共汽車等商用車輛中具有廣闊的應(yīng)用前景。在“雙碳"背景下，燃料電池汽車和純電動(dòng)汽車可以成為未來燃料汽車的良好替代品，成為交通領(lǐng)域減排和減碳的重要方向。與純電動(dòng)汽車相比，燃料電池汽車在低溫環(huán)境、整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的環(huán)境保護(hù)、續(xù)航里程和加注時(shí)間方面更加突出。燃料電池車輛適用于中長距離、高負(fù)載和固定路線貨運(yùn)場景。規(guī)劃還明確提出，要重點(diǎn)推進(jìn)氫燃料電池在中重型車輛上的應(yīng)用，有序拓展氫燃料電池等新能源客貨兩用車的市場應(yīng)用空間。

我國氫能源車產(chǎn)量銷量情況

（二）工業(yè)領(lǐng)域：應(yīng)用規(guī)模大，可實(shí)現(xiàn)深度脫碳

工業(yè)領(lǐng)域是氫能應(yīng)用的領(lǐng)域。目前，中國的氫氣基本用于工業(yè)領(lǐng)域，主要用于合成氨、甲醇、煉油等生產(chǎn)。氫氣主要用于工業(yè)原料或還原劑。包括合成氨和煉油在內(nèi)的化工部門的氫消耗量正在迅速上升。與此同時(shí)，中國冶金工業(yè)正在積極改造和探索氫冶金。從生產(chǎn)方式來看，基本上是灰色氫氣。因此，為了實(shí)現(xiàn)綠色和低碳發(fā)展，將灰色氫轉(zhuǎn)化為綠色是一大發(fā)展趨勢。根據(jù)車白智庫和百人協(xié)會(huì)氫能中心的預(yù)測，到2060年，工業(yè)領(lǐng)域使用的氫氣比例仍將，占總需求的60%。

氫能將有助于高耗能行業(yè)的深度脫碳。為了應(yīng)對氣候變化，許多國家正在研究引入碳關(guān)稅。碳關(guān)稅帶來的成本增加將推動(dòng)高碳排放產(chǎn)品的價(jià)格普遍上漲。為了避免綠色貿(mào)易戰(zhàn)對中國高能耗、高碳產(chǎn)業(yè)的影響，工業(yè)領(lǐng)域的碳減排和脫碳行動(dòng)被提上日程。氫冶金是金屬冶金行業(yè)減少碳排放的重要途徑。目前，其研究和應(yīng)用主要集中在鋼鐵領(lǐng)域。氫冶金是鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的革命性技術(shù)。綠色氫氣可以在鐵還原過程中大規(guī)模取代煤和焦炭，以實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)中的深度脫碳。化學(xué)工業(yè)是中國六大高耗能產(chǎn)業(yè)之一。用綠色氫氣取代灰色氫氣和化石能源可以大大減少化學(xué)工業(yè)的碳排放。在工業(yè)領(lǐng)域，氫能還可以提供高級(jí)熱能，可用作替代化石能源的燃料，并可用于水泥、陶瓷、玻璃制造等行業(yè)以實(shí)現(xiàn)碳減排。

（三）儲(chǔ)能領(lǐng)域：具有調(diào)節(jié)周期長、儲(chǔ)能容量大優(yōu)勢，可多元利用

它具有調(diào)節(jié)周期長、儲(chǔ)能容量大的優(yōu)點(diǎn)。氫能儲(chǔ)存具有調(diào)節(jié)周期長、儲(chǔ)能容量大的優(yōu)點(diǎn)。可實(shí)現(xiàn)跨季節(jié)、大規(guī)模、長期的電能儲(chǔ)存。被納入“新能源存儲(chǔ)"范疇，成為“可再生能源+儲(chǔ)能"的重要發(fā)展方向。電化學(xué)儲(chǔ)能的連續(xù)放電時(shí)間約為分鐘至小時(shí)，主要用于解決電力系統(tǒng)短期規(guī)模內(nèi)的調(diào)峰填谷問題。抽水蓄能具有大規(guī)模的吞吐能力，但其開發(fā)建設(shè)條件非常苛刻，對生態(tài)影響很大。因此，氫能儲(chǔ)存在大容量和長周期調(diào)節(jié)場景中具有明顯優(yōu)勢。

儲(chǔ)存的氫能可以以多種方式利用。與其他儲(chǔ)能方式相比，氫能有更多的利用方式。氫能存儲(chǔ)可以使用電解水來生產(chǎn)氫，并將間歇性波動(dòng)的剩余電能轉(zhuǎn)換為氫能進(jìn)行存儲(chǔ)。當(dāng)功率輸出不足時(shí)，燃料電池或其他發(fā)電設(shè)備發(fā)電并將其反饋至電網(wǎng)系統(tǒng)。此外，儲(chǔ)存的氫能還可以用作交通領(lǐng)域的能源、化學(xué)原料或工業(yè)領(lǐng)域的能源，而不是化石能源。但目前氫能儲(chǔ)存成本較高，應(yīng)加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)，擴(kuò)大應(yīng)用示范規(guī)模。

（四）發(fā)電領(lǐng)域：備用、分布式、電網(wǎng)調(diào)峰、氫能綜合利用多元應(yīng)用

氫能發(fā)電可以以多種方式應(yīng)用。依托通信基站、數(shù)據(jù)中心、鐵路通信站、電網(wǎng)變電站等基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目建設(shè)，推動(dòng)氫燃料電池在備用電源領(lǐng)域的市場應(yīng)用。燃料電池分布式發(fā)電的示范應(yīng)用可結(jié)合偏遠(yuǎn)地區(qū)和島嶼的電力需求進(jìn)行。可以在可再生能源基地探索基于燃料電池的發(fā)電調(diào)峰技術(shù)的研究、開發(fā)和示范。氫能綜合利用示范可在社區(qū)、公園、礦區(qū)、港口等區(qū)域開展。

相關(guān)示范項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)施。去年底，安徽六安兆瓦氫能綜合利用示范站臺(tái)氫燃料電池發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。這是中國一個(gè)兆瓦級(jí)電解純水制氫、儲(chǔ)氫和氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。今年3月，廣東省芒州島5g智能氫能島建設(shè)項(xiàng)目建成示范站，為芒州島村委會(huì)和通信基站提供24小時(shí)穩(wěn)定高效的供電。該項(xiàng)目計(jì)劃采用氫光互補(bǔ)發(fā)電，這將為氫能在分布式能源領(lǐng)域的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。“氫走進(jìn)千家萬戶"示范項(xiàng)目是科技部“氫能技術(shù)"重點(diǎn)項(xiàng)目明確實(shí)施的科技示范項(xiàng)目。去年，它在山東和佛山實(shí)施。開展氫燃料電池分布式熱電聯(lián)產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)氫能的多元化應(yīng)用，努力打造“氫能社會(huì)"。

文章來源：馬里亞納氫電

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