文 | 王振華 薛方明

作者供職于中國華電集團(tuán)有限公司

盡管氫能產(chǎn)業(yè)受到市場的極大關(guān)注，但該產(chǎn)業(yè)目前仍處于商業(yè)化初期，能源企業(yè)涉足氫能產(chǎn)業(yè)，該如何進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈布局？

氫能以其清潔、零排放、高熱量等自身優(yōu)勢，正在獲得國內(nèi)外廣泛認(rèn)可，發(fā)展氫能具有增加產(chǎn)值，創(chuàng)造就業(yè)，減少環(huán)境污染，改善能源供應(yīng)渠道等諸多優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)世界氫能委員會的預(yù)測，根據(jù)國際氫能委員會（Hydrogen Council）預(yù)測，到2050年，氫能將創(chuàng)造3000萬個(gè)工作崗位，減少60億噸二氧化碳排放，創(chuàng)造2.5萬億美元產(chǎn)值，在全球能源中所占比重有望達(dá)到18%。

面對巨大的市場前景，氫能已經(jīng)成為備受關(guān)注的新能源發(fā)展熱點(diǎn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括制氫、儲運(yùn)氫和氫能應(yīng)用。制氫方面，有傳統(tǒng)能源的化石原料、化工原料制氫、工業(yè)副產(chǎn)氣制氫，水電解制氫等；儲運(yùn)方面，包括液態(tài)、氣態(tài)、固體、有機(jī)液態(tài)等儲運(yùn)方式；應(yīng)用方面，氫氣應(yīng)用可以滲透到傳統(tǒng)能源的各個(gè)方面，包括化工、電子、冶金、能源、宇航、交通等領(lǐng)域，涵蓋材料學(xué)、化學(xué)、電子、機(jī)械等多學(xué)科的綜合、交叉與滲透技術(shù)，產(chǎn)業(yè)鏈長且復(fù)雜。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)政策

近年來，氫能產(chǎn)業(yè)在我國獲得了前所未有的關(guān)注，中國政府對發(fā)展氫能持積極態(tài)度，已在多項(xiàng)產(chǎn)業(yè)政策中明確提出要支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2019年3月，氫能源首次寫入《政府工作報(bào)告》，明確將推動加氫站等設(shè)施建設(shè)。2019年底，《能源統(tǒng)計(jì)報(bào)表制度》首度將氫氣納入2020年能源統(tǒng)計(jì)。15部門印發(fā)《關(guān)于推動先進(jìn)制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)深度融合發(fā)展的實(shí)施意見》，明確推動氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、集聚發(fā)展，完善氫能制備、儲運(yùn)、加注等設(shè)施和服務(wù)。但是，截至2021年6月，尚未出臺國家層面氫能發(fā)展規(guī)劃。

地方政府發(fā)展氫能的積極性非常高，一方面是為了踐行低碳發(fā)展的理念，另一方面是為了吸引氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)落戶本地，促進(jìn)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。截至2021年6月，已有近49個(gè)省市出臺了近80多條氫能扶持政策。不過從政策類型看，氫能專項(xiàng)政策比較少，大多氫能源相關(guān)政策是以新能源汽車政策與環(huán)保政策形式發(fā)布的。據(jù)各地氫能政策規(guī)劃統(tǒng)計(jì)，未來10年內(nèi)年經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值規(guī)劃超過10萬億元，氫燃料電池汽車規(guī)劃推廣數(shù)量已超過10萬輛，加氫站建設(shè)規(guī)劃已超過1000座。

企業(yè)的氫能產(chǎn)業(yè)布局

當(dāng)前我國氫能發(fā)展處于初期，各大央企從氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品推廣應(yīng)用等場景積極布局。據(jù)香橙會研究院統(tǒng)計(jì)，2019年國務(wù)院國資委監(jiān)管的96家央企中，開展氫能相關(guān)業(yè)務(wù)或布局的中央企業(yè)有26家，數(shù)量占比高達(dá)27%，涉及的氫能產(chǎn)業(yè)鏈側(cè)重于制氫、氫燃料電池研發(fā)以及加氫站建設(shè)。從氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)布局來看，各大企業(yè)分別從組織機(jī)構(gòu)、核心關(guān)鍵零部件技術(shù)、示范工程項(xiàng)目等方面開展相關(guān)工作，詳情見表1。

表1 國內(nèi)大型電力與能源企業(yè)氫能布局重點(diǎn)

氫能產(chǎn)業(yè)鏈布局前景展望

（一）應(yīng)用前景預(yù)測

2020年中國氫氣產(chǎn)量約3342萬噸，現(xiàn)有制氫產(chǎn)能約4100萬噸/年，供略過于求，低成本氫氣供給相對充足。據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)計(jì)，到2030年中國氫氣需求量將達(dá)到3500萬噸/年，在終端能源體系中占比5%，主要增量來自交通運(yùn)輸?shù)娜剂想姵剀?，產(chǎn)能缺口約1000萬噸/年；到2050年氫能將在中國終端能源體系中占比至少達(dá)到10 %，氫氣需求量接近6000萬噸/年，其中交通運(yùn)輸領(lǐng)域用氫2458萬噸，工業(yè)領(lǐng)域3370萬噸，其他領(lǐng)域110萬噸，產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值約12萬億元，產(chǎn)能缺口約3500萬噸/年。

據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)計(jì)，到2030年中國氫氣需求量將達(dá)到3500萬噸，在終端能源體系中占比5%，主要增量來自交通運(yùn)輸?shù)娜剂想姵剀?，產(chǎn)能缺口約1000萬噸/年；到2050年氫能將在中國終端能源體系中占比至少達(dá)到10%，氫氣需求量接近6000萬噸，其中交通運(yùn)輸領(lǐng)域用氫2458萬噸，工業(yè)領(lǐng)域3370萬噸，其他領(lǐng)域110萬噸，產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值約12萬億元，產(chǎn)能缺口約3500萬噸/年。

世界氫能委員會的預(yù)測顯示，到2050年全球終端能源需求的18%將來自氫能，氫能市場規(guī)模也將超過2.5萬億美元，未來汽車行業(yè)將是增加“綠氫”需求的突破口，隨著氫經(jīng)濟(jì)平價(jià)之路的實(shí)現(xiàn)，其他領(lǐng)域的“綠氫”需求量也將增加，如圖1所示。

圖1 未來氫氣消費(fèi)需求預(yù)測

根據(jù)IRENA對制氫成本的預(yù)測，隨著電解制氫裝置的規(guī)?；a(chǎn)，到2025年低成本光伏、風(fēng)電制氫將達(dá)到化石能源制氫+CCS成本區(qū)間；2035年前低成本光伏、風(fēng)電制氫成本普遍低于化石能源+CCS成本；2050年前，一般光伏、風(fēng)電制氫成本普遍低于化石能源制氫+CCS成本。

（二）不確定性分析

目前氫能產(chǎn)業(yè)仍處于商業(yè)化初期，絕大多數(shù)項(xiàng)目仍是依托政策支持或國家補(bǔ)貼建立，氫能產(chǎn)業(yè)仍存在一定的不確定性，各環(huán)節(jié)在政策、技術(shù)、商業(yè)化方面尚存在一些瓶頸，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.政策方面

我國已將氫能寫入《政府工作報(bào)告》、《2020年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展計(jì)劃》、《2020年能源工作指導(dǎo)意見》，國家能源局發(fā)布的《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》將氫能劃入了能源種類。但目前為止，我國尚未出臺氫能的專項(xiàng)發(fā)展規(guī)劃。

氫能管理體系尚不明確。氫氣生產(chǎn)、儲運(yùn)、應(yīng)用等環(huán)節(jié)的歸口管理部門，主管部門和相關(guān)管理章程、法規(guī)體系尚不明確。沒有統(tǒng)一的、完善的、連貫的加氫站建設(shè)和運(yùn)營審批政策及流程，制氫用氫涉及土地性質(zhì)變更問題。氫氣作為危險(xiǎn)化學(xué)品的管理，制氫項(xiàng)目必須進(jìn)入化工園區(qū)落地（河北除外），制氫、儲氫的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要各類專項(xiàng)資質(zhì)，而這些資質(zhì)的獲取對于電力企業(yè)難度較大。除新批準(zhǔn)的加氫站建設(shè)用地外，國內(nèi)油氫合建站、氣氫合建站加氫站不允許站內(nèi)制氫?，F(xiàn)有加油站、加氣站土地屬于商業(yè)用地，而增加在站制氫設(shè)備后，其土地性質(zhì)變成了工業(yè)用地，在政府審批、消防驗(yàn)收等環(huán)節(jié)很難通過。

2.技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面

制氫層面，我國超過90%以上的制氫原料來源于傳統(tǒng)能源的化學(xué)重整，其中約4%來自電解水?，F(xiàn)有油氣企業(yè)具有大量化石能源制氫產(chǎn)能，工業(yè)副產(chǎn)氫存量較高，能滿足近期氫氣需求。使用電解水的方法大規(guī)模制氫有兩條主要的降本途徑：1）降低電解過程的能耗；2）降低用電價(jià)格。根據(jù)熱力學(xué)原理，電解水制備1 m3氫氣最低電耗為2.95度電。途徑一降低成本的空間有限、技術(shù)難度大。途徑二中，發(fā)電企業(yè)對電價(jià)沒有定價(jià)權(quán)，利用棄風(fēng)棄水棄光可再生能源電解制備綠氫電價(jià)政策尚不明確，社會平均用電價(jià)格導(dǎo)致制氫成本偏高。

絕大多數(shù)氫能項(xiàng)目仍然是依托政策支持或國家補(bǔ)貼建立，氫能產(chǎn)業(yè)仍存在一定的不確定性。

儲運(yùn)層面，我國氣態(tài)儲運(yùn)壓力較低，單車運(yùn)氫量遠(yuǎn)低于國外先進(jìn)水平1000～1500kg/車，是導(dǎo)致儲運(yùn)成本較高的重要因素。液態(tài)儲運(yùn)氫工藝復(fù)雜、能耗高，在我國尚處于起步階段。有機(jī)液體儲運(yùn)氫存在催化劑成本、效率難以兼容、裝置復(fù)雜等問題。固體儲氫仍處于探索改進(jìn)階段，原料成本高，距離規(guī)?；\(yùn)輸仍具有一定距離。我國加氫站網(wǎng)絡(luò)仍未形成，加注成本未能得到有效攤銷。加氫站建設(shè)成本高，所需壓縮機(jī)、加氣機(jī)等核心設(shè)備和關(guān)鍵零部件主要依賴進(jìn)口，國內(nèi)核心設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)少，自主產(chǎn)品不成熟，造成建設(shè)成本高。由于氫氣的特殊性質(zhì)，必須考慮運(yùn)輸安全性。第一，氫氣具有高滲透性和高反應(yīng)性，這使得儲運(yùn)的容器和管道必須采用特殊材料。第二，氫氣爆炸限更寬，屬于高危險(xiǎn)性的氣體。

在綜合利用方面，燃料電池汽車制造成本、電堆成本高昂。目前我國在電堆核心材料、零部件、產(chǎn)線裝備等方面仍存在一定問題。國內(nèi)燃料電池車電堆的功率級別還普遍偏低。國際上乘用車的燃料電池功率級別一般在100 kW左右，而商用車的燃料電池功率輸出可以達(dá)到200k W以上。國內(nèi)車用燃料電池堆主要以30-50 kW為主，功率等級普遍低于國際同類燃料電池車。全氟磺酸型膜工作溫度極限為85℃，極大限制了燃料電池電堆的使用溫度，為保證大功率燃料電池的正常工作，用于冷卻燃料電池系統(tǒng)占用電池產(chǎn)生能量的51%，這種情況大大地降低了燃料電池的比功率。

氫能儲運(yùn)及利用方面，儲運(yùn)技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)突破，成本偏高，最終導(dǎo)致氫氣在終端應(yīng)用上銷售價(jià)格偏高，如圖2所示，以0.3元/千瓦時(shí)，5.5千瓦時(shí)/立方米氫氣條件下，電解水制氫時(shí)，不考慮損耗，氫源價(jià)格約為19元/kg，到燃料電池終端的運(yùn)營成高達(dá)60元左右，高于汽柴油和電車的運(yùn)營成本。

圖2 氫氣產(chǎn)業(yè)鏈的運(yùn)營成本估算

氫氣儲運(yùn)價(jià)格較高的特性決定了氫能產(chǎn)業(yè)上游制氫與下游應(yīng)用必須達(dá)成響應(yīng)匹配，全產(chǎn)業(yè)鏈布局才能產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，單個(gè)企業(yè)一般不具備布局全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)和資金，因此大都采用參股或控股的方式組成聯(lián)合體或聯(lián)盟。

能源企業(yè)布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈建議

根據(jù)以上調(diào)研情況，建議能源企業(yè)結(jié)合自身優(yōu)勢優(yōu)先成立高層氫能工作小組，集合優(yōu)勢資源，統(tǒng)籌推進(jìn)全企業(yè)的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)、科研服務(wù)、項(xiàng)目建設(shè)和應(yīng)用推廣等工作，促進(jìn)內(nèi)外優(yōu)勢資源的整合和協(xié)同發(fā)展，避免低效重復(fù)建設(shè)，突出氫能發(fā)展重點(diǎn)和特色，為能源轉(zhuǎn)型工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.建立氫能產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略長效研究機(jī)制

氫能產(chǎn)業(yè)投入大，發(fā)展前景周期長，不確定因素較多，因此應(yīng)從全局層面建立氫能產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略長效研究機(jī)制。密切跟蹤國內(nèi)外制氫、儲氫及用氫技術(shù)發(fā)展動態(tài)和相關(guān)政策法規(guī)，加強(qiáng)國內(nèi)外氫能相關(guān)企業(yè)及科研單位的合作交流，尋求氫能政策高地，探尋商業(yè)合作模式，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)、共促共贏；加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，合理布局氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，戰(zhàn)略先行，因地制宜打造特色氫能優(yōu)勢；應(yīng)用生命周期研究法，結(jié)合集團(tuán)優(yōu)勢及地區(qū)實(shí)際，科學(xué)全面系統(tǒng)的評估氫能產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性；選取合理制氫、用氫方式，打通產(chǎn)氫和用氫產(chǎn)業(yè)鏈，聯(lián)合石化等傳統(tǒng)用氫行業(yè)，對接燃料電池等新興用氫產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)儲輸用一條龍的氫能經(jīng)濟(jì)。建立國內(nèi)外氫能產(chǎn)業(yè)信息長效跟蹤機(jī)制，為企業(yè)投資、決策提供及時(shí)有效信息。

2.建立科研平臺，加強(qiáng)氫能相關(guān)技術(shù)研發(fā)

列支專項(xiàng)扶持資金計(jì)劃發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，申請和開展國家及集團(tuán)級綠氫生產(chǎn)及多元化應(yīng)用重點(diǎn)科技專項(xiàng)，與國內(nèi)外知名院校、企業(yè)合作，聯(lián)合攻關(guān)重點(diǎn)領(lǐng)域核心環(huán)節(jié)的技術(shù)瓶頸；建立大規(guī)模風(fēng)電/光伏/水電-氫儲能等物理仿真實(shí)驗(yàn)平臺，用于優(yōu)化單元配置、能量管理和控制策略等，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)；開拓氫能的多元化應(yīng)用模式，開展工業(yè)用氫、天然氣摻燒，外銷氫氣及固定式氫燃料電池系統(tǒng)等應(yīng)用的市場和技術(shù)研究，逐步形成項(xiàng)目示范、應(yīng)用推廣和科研服務(wù)三位一體的“能源轉(zhuǎn)型實(shí)驗(yàn)室”，為企業(yè)在大規(guī)模氫能利用領(lǐng)域的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3.結(jié)合區(qū)域政策優(yōu)勢布局穩(wěn)健推進(jìn)示范工程

優(yōu)選政策高地和氫能產(chǎn)業(yè)集群，依托企業(yè)現(xiàn)有研發(fā)中心，工業(yè)產(chǎn)線平臺和工程經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)合區(qū)域氫能產(chǎn)業(yè)集群，適時(shí)適地給予氫能示范企業(yè)一定扶持政策，開展可再生能源制氫及以氫能為核心的多能互補(bǔ)的綜合能源服務(wù)示范工作，建議考慮通過與終端用戶簽訂長期供銷合同鎖定利潤。充分利用西南區(qū)域可再生資源豐富，尤其是水電價(jià)格和總量上的優(yōu)勢，同時(shí)配套規(guī)劃制氫和加氫站建設(shè)，形成特色鮮明的氫能產(chǎn)業(yè)格局。

4.參與氫能領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的制修訂、建立檢測評價(jià)體系

針對可再生能源電力制氫和以氫能為核心的多能互補(bǔ)的綜合能源利用的應(yīng)用場景，在“統(tǒng)籌分化、協(xié)調(diào)配置”的原則下，從設(shè)備的選型、性能檢測、控制策略、經(jīng)濟(jì)效益分析等角度結(jié)合國家氫能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，與中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院，全國氫能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會等相關(guān)單位合作，參與氫能領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的制修訂。建立氫能產(chǎn)業(yè)檢測服務(wù)體系，建設(shè)氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵材料、關(guān)鍵設(shè)備壽命、關(guān)鍵系統(tǒng)檢測平臺，建立健全評價(jià)體系，量化相關(guān)測試，從而提高企業(yè)在氫能領(lǐng)域的技術(shù)水平。