作為清潔無碳的二次能源,氫能在實現碳達峰、碳中和目標過程中發揮重要作用。全球氫能產業目前尚處于產業化起始階段,我國制氫量占全球1/3,與美國、歐洲主要國家和日本形成多級競爭格局。我國“綠氫”前景廣闊,有望實現快速趕超,在全球氫能產業競爭中搶占先機。
近幾年,美洲、歐洲、亞洲、大洋洲的主要經濟體競相出臺氫能戰略,特別是新冠肺炎疫情下,紛紛將氫能作為推動經濟綠色復蘇、應對氣候變化的重要抓手。中國雙碳目標的提出,以及2020年財政部等五部委關于燃料電池汽車示范應用政策的出臺,進一步激發了國內氫能產業發展積極性。2020年底,我國氫燃料電池汽車保有量超過7000輛,建成加氫站128座,成為全球最大的燃料電池商用車生產國。目前,我國已基本形成“制-儲-運-加-用”的完整產業鏈,各地產業布局加速。長三角、珠三角、環渤海區域產業粗具規模,匯集多家氫能企業及研發機構,呈現集群化發展態勢。
國家層面對氫能產業發展給予高度重視。《中華人民共和國能源法(征求意見稿)》中,首次提出將氫能納入能源體系管理。《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》等文件中,明確支持氫能及燃料電池關鍵技術裝備研發和示范應用。2020年發布的《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》,提出突破氫燃料電池汽車應用支撐技術瓶頸。“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要提出的“前瞻謀劃未來產業”部分,氫能赫然在目。
氫能產業發展尚面臨“六個不”
氫源不綠。煤制氫比重過高制約產業高質量發展。據測算,到2060年實現碳中和時,我國非化石能源消費占比須從目前不足16%提升至80%以上,非化石能源發電量需從目前的34%提升至90%左右,這意味著未來必須大幅降低化石能源消費。我國工業制氫產量每年大約3300萬噸,大多作為工業原料利用。目前基本上是化石能源制氫,其中煤制氫占比最高,約為62%,技術也最為成熟,而可再生能源電解水制氫在氫氣供應中占比不足1%。由于碳捕捉與封存(CCS)技術尚不成熟且成本偏高,近期無法與大規模煤制氫形成有效匹配,難以滿足雙碳要求。
創新不強。一方面,核心技術和關鍵材料尚未自主可控,部分環節存在“卡脖子”風險。燃料電池的催化劑、質子交換膜及碳紙等關鍵材料大都依賴進口;關鍵組件制備工藝亟須提升,氫氣循環泵等與國外存在較大差距。另一方面,缺乏統籌,不少企業扎堆搞燃料電池核心技術研發,人才稀缺、資源分散、各自為戰、重復建設和低效競爭現象比較突出。
成本不菲。核心關鍵技術依賴進口,導致全產業鏈成本高企,特別是氫氣制取和存儲成本高昂。光伏制氫綜合成本雖能控制在每立方米1.5元,但仍顯著高于煤制氫和天然氣制氫。3.5噸氫燃料電池物流車制造成本達80萬元,終端用氫成本達50元每千克,應用推廣高度依賴政府補貼,商業化發展模式尚難建立。
場景不多。各地發展方向局限于燃料電池汽車,示范應用主要集中在以公交車為主要應用場景的交通領域,應用場景單一,產業同質化突出。實際上,對于燃料電池技術路線更具優勢的中重型卡車的示范運營尚未真正開展,而軌道交通、航空航天、分布式發電、熱電聯供等其他領域仍需全面挖掘氫能價值和潛力。
熱度不減。一些地方政府把氫能產業作為重要的新動能培育,紛紛開展全產業鏈布局,缺乏對本地發展氫能產業比較優勢的客觀分析,呈現多點開花、無序競爭、發展過熱之勢。據《2020年氫應用發展白皮書》,截至2020年8月,我國氫能產業鏈相關企業數已達2196家,近5年氫能相關企業新增注冊量增長457%。截至2021年5月,地方已出臺氫能產業規劃、實施方案及指導意見近百份,氫能產業扶持政策近40份,已建成(或規劃)30余個氫能產業園區,規劃的燃料電池、車、站數量遠遠超出市場容量,需警惕產能過剩風險。

工作人員在加氫站為氫能汽車提供保障蒲曉旭攝
政策不全。氫氣的能源屬性正在明確,氫能產業缺乏獨立、完善的支持政策和具有可操作性的實施細則。產業標準體系不健全,氫能技術標準中關于氫品質、儲運、加氫站和安全標準的內容較少,高精度氫氣品質檢測和高靈敏度氫氣泄漏等重要測試裝備欠缺,權威檢測認證機構仍未出現。
深挖“氫潛力”,實現氫能產業國內大循環
根據產業發展現狀和基礎,預計“十四五”時期,我國氫能產業發展將以健全產業鏈和突破核心關鍵技術為主線,產業政策應服務主線,并圍繞雙碳目標,推動實現氫能與可再生能源融合發展。
一是完善政策體系,引導產業理性發展。強化規劃引導作用,推動地方結合自身基礎條件理性布局氫能產業,實現產業健康有序和集聚發展。推動完善氫能制、儲、運、加、用標準體系,推進氫能產品檢驗檢測和認證公共服務平臺建設,推動氫能產品質量認證體系建設。在安全前提下布局產業發展,建立健全氫能安全監管制度和標準規范,強化全產業鏈重大安全風險全過程防控。
二是發揮新型舉國體制優勢,矯正分散研發弊病。全面提升基礎研究、前沿技術和原始創新能力,通過產業聯盟、創新平臺等形式,組織產業鏈龍頭企業進行聯合攻關,集中突破關鍵核心技術。加大對氫能產業基礎研發的財政資金投入,優先支持自主創新。組織科研力量攻克膜電極、雙極板、碳紙、儲氫設備裝備、超高壓壓縮機等關鍵材料和核心技術,加快國產化進程,有效降低終端用氫成本。
三是以“綠氫”(由可再生能源、核能制取)為導向,推動氫能源和新能源耦合發展。我國可再生能源裝機居全球第一,在“綠氫”供給上具有巨大潛力。隨著可再生能源大規模推廣,用電成本有望持續下降,從而進一步降低制氫成本。氫能兼具清潔二次能源與高效儲能載體的雙重角色,是實現可再生能源大規模跨季節儲存、運輸的最佳整體解決方案。一方面因地制宜,鼓勵具備風、光、水等清潔能源優勢的地區,優先發展制氫產業;另一方面,充分發揮氫在儲能方面的優勢,彌補電力瞬時消費、難以儲存的短板,帶動可再生能源規模化和高效利用。
四是鼓勵氫能源就近消納。由于氫氣大規模儲存、運輸等技術瓶頸尚未得到突破,加上基礎設施限制,氫能發展目前應以就近消納為主。應加強統籌規劃、區域聯動,加大高載能企業向西部風、光資源集聚區布局力度,減少氫能長距離運輸,同時引導有實力的大型企業帶動實施氫能基礎設施建設。
五是拓展形成多元應用場景。隨著氫能在商用卡車、大巴車、無人機等領域持續滲透,并在鐵路、航運、航空等重型應用場景實現新突破,氫能將助力社會經濟發展和生活消費的綠色轉型。在全球控制碳排放的背景下,氫能將被用于工業領域脫碳。“綠氫”為傳統化工、煉鋼產業綠色化、高端化發展提供了新思路。一個是代替“灰氫”(由化石燃料制取)作為原料應用在煤化工領域,降低甲醇、二甲醚等化工產品生產中的二氧化碳排放和煤炭消耗量,實現煤炭的清潔高效利用;另一個是與高端煤基新材料產業鏈有效融合,生產甲醇和烯烴等高端材料,實現可再生能源向高端化工新材料的轉化。
六是完善產業鏈,參與全球氫能競爭。我國國內市場潛力巨大,自主創新能力不斷提升,特別是風能、太陽能等可再生能源成本不斷降低,使得“綠氫”前景廣闊。在當前脫鉤風險、斷供風險存在的情況下,應更加注重健全國內產業鏈供應鏈,努力實現氫能產業國內大循環。更重要的是,要處理好國際合作和自主創新的關系,協調好自主創新進度與終端市場推廣節奏,為自主技術創新迭代和應用推廣留出空間。
注:本文作者為中國國際經濟交流中心信息部副部長景春梅。
