綠氫技術的成熟和產業化的快速發展為甘肅新能源繼續高速、高質量發展提供了技術保障和新爆發點。

1 前言

當前，盡早實現碳達峰和碳中和已成為國際社會的共識與行動，大力發展新能源和可再生能源成為全球能源革命和應對氣候變化的主導方向和一致行動，是第3次能源轉換的主角，碳中和的主導。我國能源結構多煤、少油、缺氣的現實，決定新能源的作用更加重要。發展也相當迅速，風電和光伏發電制造業產能、新增和累計裝機規模在近10年保持世界第一。2022年，我國可再生能源發電量在全部發電量中占比31.6%，風光電量占比13.8%。

可再生能源的大規模并網，正在快速推動整個電力系統從“源—網—荷”向“源—網—荷—儲”發展，即前述新型電力系統，而儲能則成為建設新型電力系統的第四大基礎要素，而電解水制氫則既是重要的負載，又兼具儲能功能，把不容易存儲的電能轉化成更易存儲的氫能、電力燃料等。

2 甘肅新能源發展現狀及潛力分析

2.1 甘肅新能源發展現狀

能源是支撐甘肅省經濟社會發展和民生改善的重要基礎，是促進經濟發展方式轉變和經濟結構調整的重要抓手，是實現“碳達峰、碳中和”目標的重要領域。在能源結構方面，甘肅省具有“富煤、貧油、少氣、風光優渥”的突出特點，新能源基礎尤其雄厚。截至2022年底，甘肅全省發電裝機容量6780.8萬千瓦，比上年末增長10.2%。其中，火電裝機容量2312.6萬千瓦，水電裝機容量971.8萬千瓦，風電裝機容量2073.0萬千瓦，太陽能發電裝機容量1417.4萬千瓦。

圖1 2022年甘肅各類裝機占比情況

2.2 甘肅新能源發展潛力巨大

能隨著風電、光伏發電等可再生能源及儲能使用成本降低，可再生能源在一次能源供應中的競爭力不斷增強，為甘肅省利用資源稟賦加快發展新能源帶來新的機遇。

圖2 甘肅風能技術開發量在全國地位

圖3 甘肅光伏技術開發量在全國地位

就資源儲量來看，甘肅省新能源可開發量整體位居全國前列，主要集中在河西地區，開發條件較好。根據中國氣象局2020年資源評估成果，全國風能技術開發量99億kW，其中甘肅省5.6億kW，占比5.66%，全國排名第4，隨著低風速風機普及利用，風資源開發量還將進一步提升；全國光伏發電技術開發量1287億kW，其中甘肅省95億kW，占比7.38%，全國排名第5，開發利用空間巨大。詳見圖2和圖3。

3 甘肅新能源發展目標及痛點

3.1 甘肅制定了宏偉的新能源發展目標

根據甘肅省人民政府辦公廳2021年12月31日印發的《甘肅省“十四五”能源發展規劃》，到2025年，以新能源為代表的河西走廊清潔能源基地可持續發展能力全面提升，隴東綜合能源基地建設取得重要進展，以新能源為主體的新型電力系統基本建立，全省能源生產和供應能力建設、煤電一體化發展和資源綜合利用取得重大突破。全省能源自給有余，形成規模化電力和成品油外送發展格局。

——能源供給能力持續增強。到2025年，全省能源生產總量達到12447萬噸標準煤，其中煤炭產量7000萬噸、原油產量1140萬噸、天然氣產量20億立方米；電力裝機規模達到12680萬kW。

——能源清潔化水平明顯提高?？稍偕茉窗l電裝機占電力總裝機超過65%，非化石能源占能源消費總量比重達到30%，可再生能源發電量達到全社會用電量的60%左右。完成可再生能源電力消納責任權重50%以上和非水電可再生能源電力消納責任權重23%目標任務。

——能源能效水平穩步提升。單位GDP二氧化碳排放強度和能耗強度持續下降，完成國家下達目標任務。能源行業綠色發展水平顯著提升，工業用能效率不斷提高，建筑交通節能全面推進，城鄉居民用能水平明顯改善。

針對新能源發展目標等，《甘肅省“十四五”能源發展規劃》中也進行了明確。詳見表1和圖4。

表1 甘肅省“十四五”電力發展目標

圖4 甘肅省“十四五”電力發展目標

3.2未來甘肅新能源消納壓力巨大

風光消納將是我國未來的一個普遍問題，尤其甘肅、寧夏、內蒙古等西部地區。甘肅作為新能源資源、已開發新能源占比以及發展目標在全國處于前列的地區，新能源電力消納問題將更為嚴重。

根據全國新能源消納監測預警中心發布《2022年12月全國新能源并網消納情況》。2022年12月，全國風電、光伏的利用率分別為97.6%、98.8%；2022年1~12月，全國風電、光伏的利用率分別為96.8%、98.3%。甘肅1-12月份風電利用率低于95%，為93.8%，光伏利用率為98.2%，均低于全國平均水平。

另外，截至2020年底，我國風電、光伏發電裝機分別達到 2.8、2.5億kW，合計5.3億kW。根據《“十四五”可再生能源發展規劃》，我國2030年風電、光伏發電的遠期目標是12億kW，10年增長約126%。而截至2020年底，甘肅省風電、光伏發電的總裝機容量為2339萬kW，2025年的發展目標是5683萬kW，5年增長約143%。因此，未來甘肅省新能源消納的壓力遠超過國家平均水平，按照當前的發展模式，未來棄風棄光問題將非常突出，消納壓力巨大。利用風電、光伏等可再生能源電解水制氫將是解決此突出問題的主要路徑。

4 甘肅綠氫產業的機遇

4.1 第一支柱產業——化工為氫能應用打下了較好基礎

甘肅是我國石化工業的搖籃，是新中國第一個工業油田、第一座大型現代化煉油廠、第一套乙烯裂解裝置的誕生地，它為發展我國的石化工業做出過重大貢獻，在我國石化工業發展史上寫下了光輝的篇章。

在龍頭產業的帶動下，甘肅已成為國內重要的石化和能源基地。目前已基本形成石油勘探與開發、化學礦山、化肥、農藥、農膜、有機和無機化工基本原料、三大有機合成材料、精細化工、塑料加工、化工機械和化學清洗等25個行業，能生產800多種石化產品，形成了行業門類比較齊全的石化工業體系。

蘭州煉油廠是新中國第一座大型現代化的石油煉制企業，生產出了國家急需的成品油。蘭州化學工業公司建成投產后，結束了中國不能生產合成橡膠、西北不能生產化肥的歷史，也讓中國第一次以石油烴為原料生產出合格的乙烯。無論是化肥、還是乙烯，都需要用氫作為原料。當然，以前以及目前，用的都是煤制氫或石油產品制氫，即都是灰氫，但為氫能應用及綠氫替代打下了較好的基礎。

2021年，甘肅省乙烯產能達80萬噸；現代煤基化工產品產能達910萬噸，其中甲醇310萬噸、烯烴100萬噸、芳烴100萬噸；甲苯二異氰酸酯（TDI）產能達18萬噸。以上兩大類產品，氫含量按15%估算，如果產量按50%產能計算，則需要用氫：

（80+910）*0.5*0.15=74.25萬噸；

如果產量按80%產能計算，則需要用氫：

（80+910）*0.8*0.15=118.8萬噸；

如果能100%滿產，則需要用氫：

（80+910）*0.15=148.5萬噸。

另外，甘肅有大約37萬噸/年合成氨（無水）的產量，需要的氫氣量為6.53噸。

因此，按當前情況，甘肅省潛在的綠氫替代灰氫總量有81萬～155萬噸。

4.2 化工產業由“重”轉“輕”為綠氫應用創造了可能

黨的十八大以來，甘肅省按照“五位一體”總體布局和“四個全面”戰略布局，牢固樹立“五大”發展理念，堅持以深化供給側結構性改革為重點，以擴規模、提等級、延鏈條、增效益為突破口，在調結構補短板、優布局轉方式、強龍頭帶產業、重環保促安全上下功夫，通過大力調整產業和產品結構，實現了化工產業結構由“重”轉“輕”，精細化工、化工新材料、新型煤化工等高端產業迅速崛起。

經過多年發展，目前甘肅石化行業高端產品比重已由25%提高到35%以上，精細化工產品比重由30%提高到45%以上。缺乏市場競爭力、產能過剩的初級化工產品產量大幅減少，附加值較高的化學農藥等高端化學品和化工新材料產量、品種增加明顯，產業結構逐漸由傳統產業向新興產業轉變，氟化鋰、碳纖維、風電涂料、水性涂料、聚苯硫醚等一批高技術含量產品迅速涌現，而且大多需要氫作為原料。

截至2021年底，甘肅省已形成較完整的石油化工產業體系，規模以上石化企業234家，較上年同期增加26家。石化行業總資產1789.4億元，創歷史新高，同比增長12%；完成工業總產值1713.3億元，同比增長36.7%；營業總收入1697.6億元，同比增長33.5%；實現利潤總額102億元，同比增長187.3%。在雙碳背景下，相關化工企業良好的經營狀況和盈利能力為利用高成本綠氫替代部分灰氫創造了可行條件。

4.3甘肅省、各地政府越來越重視綠氫及產業發展

2022年初，甘肅省人民政府辦公廳發布了關于印發《甘肅省“十四五”制造業發展規劃》和《甘肅省“十四五”工業互聯網發展規劃》的通知。要求積極培育壯大新興和高技術產業，加大投入力度，在電池、儲能和分布式能源、氫能、集成電路等新興和高技術產業領域積極布局，加快突破關鍵核心技術與產品，加快培育“硬科技”企業，到“十四五”末，初步形成產業體系新支柱。在氫能產業領域，通知明確提出：有序推動制氫產業基礎設施建設，謀劃制氫、氫存儲、氫運輸、加氫站、氫燃料電池“五位一體”的氫能產業園。

2022年1月5日，甘肅省人民政府辦公廳發布關于印發《甘肅省“十四五”能源發展規劃的通知》，其中氫能方面指出：推動氫能產業發展。培育氫能產業，加快推進電解水制氫試點，打造規?；G氫生產基地.有序推動制氫產業基礎設施建設，謀劃制氫、氫存儲、氫運輸、加氫站、氫燃料電池 “五位一體”的氫能產業園。加大釷基熔鹽堆核能后續產業扶持力度，推動高溫制氫裝備、加氫催化制精細化學品相關產業發展。示范推廣綠氫冶金、綠氫化工項目，開展能源化工基地綠氫替代，促進減少工業碳排放，有效降低冶金化工領域化石能源消耗。探索碳捕集和封存技術的商業化應用場景。“十四五”全省可再生能源制氫能力達到20萬噸/年左右，按照這個目標，則“十四五”需要電解水制氫裝機容量至少4450MW（電解槽年利用小時按2500h估算）。

2022年6月14日，為實施強工業行動，構建現代產業體系和聚焦振興實體經濟，加快重塑傳統產業新優勢，甘肅省工信廳牽頭制定的《甘肅省強工業行動實施方案（2022－2025）》。《實施方案》提出，到2025年，石油化工和煤化工產業鏈：推動石油化工產業延煉補鏈，在慶陽建成千萬噸級油氣產能基礎上加快石油和天然氣大開發，三大煉廠、三大煤礦謀劃一批減油增化、氫能和煤轉化工產品項目，既提供汽柴油、特種油品、氫氣等能源產品，又生產乙烯、丙烯等化工原料，在蘭州新區、玉門、白銀銀東加快布局精細化工，全省化工產品增加到3000種以上，石化和煤化工總產值2025年達到3000億元。新能源及裝備制造產業鏈：加快推進行業龍頭企業從傳統裝備制造向風光電、氫能、核能等新能源裝備制造領域轉型。依托酒泉千萬kW級風電基地和百萬kW級光電基地優勢，引進建設一批風光電裝備制造領軍企業和配套企業。全省新能源及裝備制造業總產值到2025年達到1000億元。

2022年7月，甘肅省酒泉市人民政府辦公室印發了《酒泉市氫能產業發展實施方案（2022-2025）》，方案強調，為了實現碳達峰、碳中和目標，要把握氫能產業發展機遇，建設氫能產業發展先行示范區，并從以下幾方面目標著手推進：一是建立健全氫能產業發展的制度體系；二是實現可再生能源制氫與氫能裝備制造業規?；l展。爭取建成10萬噸/年以上的綠氫生產基地，工業副產氫達到3萬噸/年；三是建成各類示范應用項目，全面發展多元化應用場景。引進培育10家以上氫能企業，氫能全產業鏈產值達到100億元左右。建設加氫站8座以上（含改擴建站），推廣各類氫燃料電池汽車200輛左右。

5甘肅綠氫能產業面臨的挑戰

5.1 儲運是發展綠氫產業的關鍵

和我國氫能資源呈逆向分布，資源西富東貧，北多南少，需求則相反的特點類似，甘肅同樣存在這個問題，而且相對于其他省市，甘肅這個問題更為突出。

甘肅省地形狹長，中間狹窄處寬僅76公里左右，而東西長1655公里左右（詳見圖5）。綠氫資源，如資源豐富的風能，主要集中在河西走廊和省內部分山口地區，在河西西部、甘南西南部是中國太陽能資源最豐富的地區，而氫能需求則在河東，即沿黃河流域生態產業、隴東南先進制造產業2個產業集聚帶中的石油化工企業。因此，儲運環節在甘肅整個氫能產業鏈中非常重要，是甘肅發展綠氫的重中之重。

圖5 甘肅省南北幾個主要點距離示意

無論是采用高壓、液化或管道直接儲運氫，還是采用甲烷、液氨、甲醇或其他電力燃料的方式進行儲運或消納，需要結合甘肅實際、項目場景、目標市場、潛在消納情況等認真思索和討論問題。

5.2 氫能人才短缺是掣肘

當前，發展綠氫的大多是電力投資企業。而綠氫產業是一個從0到1的新興產業，同時也是跨行業、跨專業的產業，其生產、營銷模式，產業鏈等“傳統”電力企業很大差別太大，和整個產業一樣，缺乏氫能相關人才是目前甘肅發展氫能產業的一個掣肘。而氫能產業的快速發展，氫能行業就存在相關人才缺口的不斷擴大的問題，因此，在氫能人才方面，甘肅要結合示范項目，通過市場招聘結合內部人才培訓等方式來克服，同時也可盡快在相關高校、職業技術學校開設氫能相關專業，培養產業繼續的相關專業、技術人才。

5.3 氫能增量市場不明晰也是風險點

盡管目前甘肅有100萬噸/年的存量灰氫市場，在雙碳背景下，也意味著未來會有100萬噸/年的綠氫需求，但受制于綠氫的高成本、氫能供應鏈的不完善等現實問題，短期很難實現綠氫對灰氫的大規模替代。而從國內綠氫發展情況來看，增量市場更多在以氫能汽車為代表的交通等新興領域。而在甘肅，除了酒泉對十四五期間加氫站、類氫燃料電池汽車提出了明確的目標外，其他地區，以及甘肅省一級政府都未提出明確目標，目前成熟度偏低、規模不大，需求尚未得到全面開發。因此，當前綠氫增量市場不明晰，綠氫的市場和銷售問題是發展可再生能源制綠氫項目需要考慮和解決的風險點，以降低投資風險。

6 甘肅綠氫產業發展建議

6.1 以示范項目帶動產業快速發展

目前，在西部幾個新能源大省當中，甘肅氫能發展相對滯后。需要省政府、各地市政府，聯合新能源投資企業，加快綠氫示范項目的推進，為產業的發展積累經驗和培養人才，進而促進產業快速發展。

6.2 短期以高壓儲運技術為主

鑒于短期綠氫項目以示范為主，規模較小，且項目點將以臨近氫氣應用場景為原則，因此短期還是采用當前技術最成熟、成本最低的儲運方式——高壓儲運技術?？紤]到運輸距離問題，項目還存在向鄰近省市山西、內蒙古、寧夏售氫的可能。

今后，隨著綠氫項目的爆發，氫能的需求地、應用形態等也必將多樣化，長期來看將是多種儲運技術并存，包括Power-to-X和液氫。

6.3 綠氨是值得探索的路線

甘肅有較多的綠氨產量和綠氨需求，白銀銀東化工集中區、金昌等都有較大的合成氨產能和產量，有潛在的綠氨需求。如在這兩個的地方建設綠氫示范項目，可以直接增加1套小規模合成氨裝置，投資增加不多。以10MW綠氫示范項目（10MW AEC +500kW PEMEC + 25kW SOEC）為例，總投資約11000萬元，加裝1套年產2000噸的合成氨生產線，投資增加約3000萬，增加投資約27.2%。

6.4 擇機開展其他E-feuls

長期來看，E-feuls將是世界氫能發展的一個重要方向，尤其是在航空航海領域。雖然甘肅是內陸省份，不存在海運減排問題，但是甘肅狹長的地形特點，決定甘肅省內航空需求較大，同樣，甘肅地理位置決定其出省對航空依賴也很高，航空企業減排壓力和需求較大。可以探索與西方先進技術接軌，加強在此領域的實踐，示范有利于推動規?；a的可再生電力燃油，為航空提供綠色低碳燃油。

7 初步結論

甘肅作為新能源資源大省，風電、光伏發展目標和速度要遠遠高于全國平均水平，同時甘肅本身電力消納能力有限，未來甘肅省新能源消納的壓力很高，棄風棄光問題將非常突出。電解水制氫將是解決風能和太陽能消納的重要途徑，通過加快綠氫示范項目的推進，為產業的發展積累經驗和培養人才，進而促進產業快速發展。

雖然氫能儲運、氫能人才短缺以及增量市場不明顯等，是目前甘肅省綠氫能產業面臨的挑戰，但甘肅現有資源、產業等為甘肅綠氫產業發展打下了較好的基礎，綠氫技術的成熟和產業化的快速發展為甘肅新能源繼續高速、高質量發展提供了技術保障和新爆發點，甘肅也將迎來實現新能源跨越式發展的歷史機遇。在氫能儲運路線方面，建議短期以高壓儲運技術為主，指出綠氨是值得探索的路線，同時可以考慮擇機開展其他E-feuls（電力燃料）。