□本報記者 馬 玲
當前，發展氫能已成為全球普遍共識和共同行動，成為世界各國加快能源轉型升級、培育經濟新增長點的重要戰略選擇。2022年，全球氫氣生產規模超過10500萬噸，清潔氫項目密集落地，已投運電解水制氫項目達到277個。我國氫氣產量約3533萬噸，整體消費領域集中在化工及煉化行業，約2851萬噸。交通方面，新增燃料電池汽車3367輛，保有量突破萬輛，達到12682輛；工業方面，聚焦化工、鋼鐵領域，氫基化工和氫冶金項目步入建設期；發電方面，累計建設運營燃料電池發電與熱電聯產項目57個，總規模超過12兆瓦。氫能在交通、工業、發電應用領域的發展正穩步推進。
扎實做好氫能自主創新，推進試點示范和規模化應用
氫能是我國實現“雙碳”目標的重要抓手之一。
我國《氫能產業發展中長期規劃（2021~2035年）》擘畫了氫能發展藍圖，標志著氫能產業“1+N”政策體系初步建立。到2025年可再生能源制氫能力為10萬~20萬噸/年，實現二氧化碳減排100萬~200萬噸/年。近日，國家發展改革委等部門印發《綠色低碳先進技術示范工程實施方案》、國家標準委等部門發布《氫能產業標準體系建設指南》，是對氫能產業發展中長期規劃的重要響應和延續，充分體現了國家持續扶持氫能高質量發展的決心和信心。
2022年，各地方政府依托政策、資源、資本和技術裝備優勢，扎實做好氫能自主創新，循序漸進推進試點示范和規模化應用。明確氫能55項細分技術方向，涵蓋氫能制取、氫能儲運、氫氣加注、燃料電池、前沿交叉、氫安全及品質管控六大領域，兩項技術處于領跑階段、19項技術處于并跑階段、34項技術處于跟跑階段。26個省、區、市公開發布氫能及燃料電池產業專項政策316項，氫能標準體系逐步健全，《加氫機》《堿性水電解制氫系統“領跑者行動”性能評價導則》等標準陸續發布，填補多個領域空白。
各地方政府依托政策、資源、資本和技術裝備優勢，大幅降低成本，推進規模化應用，初步形成三種氫能產業發展集群。
一是可再生氫大基地集群，充分發揮自身可再生資源優勢，通過“風光水氫”等多能互補模式制備可再生氫，以低成本制氫為先導方向，引導全產業鏈布局建設。二是終端應用示范集群，依托扶持政策、產業基礎和應用場景等優勢，以拓展交通、化工、建筑、能源等豐富應用場景為抓手，構建良好的氫能發展產業生態。三是技術裝備創新集群，依托資本、人才和技術等創新要素集聚優勢，以全產業鏈技術裝備研發突破為重點，建立健全產業技術裝備體系，支撐供應鏈與示范應用，提高建設水平。
氫能產業發展集群推動了區域發展，可再生能源制氫項目加速推進，西北、華北地區引領大型可再生氫基地示范工程規劃建設，氫能關鍵技術持續迭代，裝備制造成本進一步下探，部分制氫技術路線達到國際先進水平，電解槽出貨量大幅增長，可再生能源制氫規模呈快速擴大趨勢，在制氫、加氫基礎設施和氫能商用車示范應用方面走在全球前列。
中國氫能聯盟戰略指導委員會常務副主任、中國工程院院士干勇透露，截至目前，我國已規劃和建設超過350個可再生能源制氫項目。他說：“堿性電解槽的產能已位居全球第一，質子交換膜電解水制氫技術也在快速突破，35兆帕制冷快速加氫機和70兆帕加氫站的技術實現了自主國產化。200千瓦以上的燃料電池電堆已逐步投放市場。”
我國氫能由關鍵技術研發逐步轉向規模化產業化發展階段，呈現出以下特點：一是綠色發展，可再生能源制氫規模快速擴大；二是創新發展，全產業鏈技術快速進步，自主化水平大幅提高；三是協同發展，燃料電池重卡、叉車、機車在港口、礦山、軌道交通等多場景實現應用，氫儲能、燃料電池熱電聯供、綠氫煉化等領域應用加速示范。
干勇表示：“氫能是一個年輕并充滿無限想象的戰略性朝陽產業，需扎實做好自主創新，循序漸進推進試點示范和規模化應用，力爭實現關鍵技術自主化和產業鏈自控，掌握國際氫能話語權，這需要業界形成合力、持續努力。”
氫電協同,為新型能源系統提供有力支撐
構建多元化清潔能源供應體系，是實現碳達峰碳中和目標的根本措施，加快推動氫電耦合發展協同發展是重要舉措。
氫有能源和資源的雙重屬性，是各類能源的橋梁和紐帶。綠電和綠氫是二次能源的最佳選擇，氫電耦合可以降低或平衡隨機性、波動性對電力系統的影響，可以消納新能源。與抽水蓄能或其他儲能方式相比，氫電耦合最大的特點就是能夠長時間、大容量、跨季節儲存。
未來氫電耦合發展的關鍵驅動力，首先是區域能源資源稟賦導致靈活性需求差異明顯；其次是離網—并網型新能源開發模式逐漸成為挖掘新能源規模化開發潛力的重要手段，“沙戈荒”“深遠海”等場景成為高質量發展重要抓手。“能源區域綜合化”和“源網荷儲一體化”發展趨勢明顯，進一步強化了區域氫電耦合需求，需要更好地提升氫電耦合的綜合效益。
氫電耦合應用的典型場景是新能源大基地“沙戈荒”，通過“發電上網+離網制氫”耦合化，在滿足項目收益率要求的基礎上，將上網部分獲得收益用來補貼制氫端，是近期支撐綠氫成本下降和規模快速擴大的重要解決方案。大規模開發對制氫電解槽的靈活性及堿性電解和質子交換膜電解的聯合控制技術提出更高要求，重點研發任務是寬范圍、高效率、低能耗堿性電解水制氫，大規模、低成本、長壽命質子交換膜制氫技術，以及兩者耦合的綜合控制技術。燃氣輪機可作為靈活電源，我國目前使用的都是天然氣燃氣輪機，由于天然氣資源缺乏，用摻氫或純氫燃燒，有一樣的調節電網的能力，能增強電網的供電安全性。
我國深遠海區域風能資源豐富、開發潛力大，是海上風電未來發展的主陣地，但開發面臨低成本、大容量、遠距離輸電等嚴峻挑戰。依托可再生能源制氫技術實現深遠海區域就地發電制氫（氨）后送至岸上，或直接進行氫基能源的跨國貿易，可高效支撐深遠海能源基地建設。
此外，推動氫能與工業耦合應用，將綠氫作為“原料或還原劑”替代煤炭，可使煤炭回歸燃料定位，提高終端能源靈活性，引導工業產業布局再集聚。以氫能打造可再生能源—電力系統+氫能網絡—工業產線的能源循環，將提高我國能源大系統的綜合利用小時數和利用效率，降低整體能源應用成本。
中國工程院院士黃其勵認為，氫電耦合作為新能源發展的重要支撐，未來有望打造新型能源依賴關系，持續推動能源系統的優化轉型。為進一步加快氫電耦合發展，他建議加強技術研發、協同創新、示范先行、完善標準。聚焦產業鏈重點環節加大氫電耦合關鍵技術攻關力度，設立并實施一批前瞻性、戰略性的重大科技專項，穩步增加氫電耦合領域科技研發投入強度；骨干企業加強協同創新打造綠色氫能關鍵技術創新聯合體，開展覆蓋基礎材料、零部件、系統裝備等全產業鏈合作，共同發力引導市場進步；積極發揮地區資源優勢，打造規模化、低成本可再生氫大基地，推動“源網荷儲”“風光氫儲一體化”項目，支撐風光資源消納和先進技術先行先試；積極參加國際氫能相關標準制修訂，梳理中國氫能產業標準體系缺口，加快推動制定面向氫電耦合場景的綠色氫能行業標準體系。
推進燃料電池汽車產業化，是擴大氫能應用的突破口
2022年，依托“燃料電池汽車示范城市群”等重大示范項目，我國燃料電池汽車加速推廣，逐步實現關鍵核心技術突破，構建了完整產業鏈，新增燃料電池汽車3367輛，保有量突破萬輛，達到12682輛，比上年增長36%；建成加氫站358座，比上年增長40%；累計建設運營燃料電池發電與熱電聯產項目57個，總規模超過12兆瓦。
燃料電池車利用車載燃料電池裝置產生的電力作為行駛動力，與傳統的燃油車相比，具有零排放、高能量利用率、快速加注、長續航里程等優點，有望成為解決能源和環境問題的重要方案。但燃料電池汽車發動機比較貴，導致整車售價是燃油車的兩倍多。
我國出臺了“燃料電池汽車示范城市群”計劃，每個示范城市群至少示范1000輛車，單車行程大于3萬公里，建成加氫站15座。國家“以獎代補”，推進燃料電池汽車的普及。
中國氫能聯盟戰略指導委員會委員、中國工程院院士衣寶廉指出，燃料電池車的產業化是氫能應用的突破口，應堅持自主創新，突破“卡脖子”技術，實現關鍵材料與部件的批量生產，降低燃料電池汽車、加氫站建設和氫源成本，推動燃料電池汽車產業化。
他建議推進燃料電池關鍵材料及部件國產化，提高電堆的比功率及電流密度，降低電堆成本和鉑載量，將燃料電池汽車成本降至鋰離子電動車水平；大力發展可再生能源制氫，采用天然氣或純氫管網輸氫，加氫站加氫成本降至30元/千克以下，燃料電池汽車運營成本可與燃油車競爭；推進高壓儲氫瓶、加氫機等國產化和批量生產，加快油氫電合建站建設，大幅降低加氫站建設成本，并同步推進燃料電池乘用車示范。
衣寶廉表示：“到2025年，如果既把電流密度提高了，又實現了批量生產，電堆的費用就可以降至500元/千瓦以下，發動機系統的成本就可以降至1000元/千瓦以下，進而實現將燃料電池車的成本降至鋰離子電池車成本的水平。”
新疆庫車綠氫示范項目制氫廠。胡慶明 攝
為繁榮氫能產業生態、挖掘氫能產業優質項目、助推創新成果優化完善和迭代升級，由中國氫能聯盟、國家能源集團聯合浙江嘉興市人民政府主辦的2023中國（嘉興）氫能產業大會暨2023氫能專精特新創業大賽決賽前不久開賽，150余家來自全國各地的氫能企業經過激烈角逐，企業30強和項目15強年度榜單最終揭榜，榜單覆蓋“制儲運加用”整個氫能產業鏈。中國氫能聯盟戰略指導委員會常務副主任、中國工程院院士、中國工程院原副院長干勇，中國工程院院士黃其勵，中國氫能聯盟戰略指導委員會委員、中國工程院院士衣寶廉分別作了主旨演講。
我國氫能規劃演進示意圖
“十五”時期
“三縱三橫”布局
●以燃料電池汽車、混合動力電動汽車、純電動汽車三種車型為“三縱”
●以多能源動力總成、電動汽車驅動電機、電動汽車動力電池三種共性技術為“三橫”
“十一五”時期
氫能與燃料電池技術列入超前部署前沿技術
“十二五”時期
燃料電池汽車納入國家戰略性新興產業規劃
“十三五”時期
系統推進燃料電池汽車研發與產業化
“十四五”時期
強調燃料電池汽車的示范應用，實施“以獎代補”
氫能產業發展中長期規劃（2021~2035年）
資料來源：中國氫能聯盟研究院
