氫能產業潛力巨大 發展“綠氫”仍有系列問題待破解

氫能是清潔優質的二次能源，氫能產業是戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。有業內專家認為，我國氫能產業發展潛力巨大，綠色氫能甚至能夠在未來全面替代化石能源體系。但我國目前“綠氫”產量還不到總制氫量1‰，“綠氫”的發展仍有一系列問題待破解。

產業發展潛力巨大

全球多國把氫能產業作為未來的發展重點。據不完全統計，截至目前，已有三十余個國家制定氫能發展的戰略、計劃或路線圖。

據國際氫能委員會預計，到2050年氫能在全球能源總需求的占比將由目前的0.1%增至18%。

“氫能在交通領域作為高品質熱源，能夠減少汽柴油消費；作為大規模、長周期、跨季節的儲能方式，可以提高電力系統靈活調節能力，促進大基地新能源電力集中外送；作為清潔化工原料和還原劑，以‘風光氫儲’一體化、‘綠電-綠氫-綠氨（綠色甲醇）’一體化等方式，可以促進煤化工、石油化工及相關應用產業的深度脫碳，同時為新能源就地消納提供解決方案。”中國國際經濟交流中心能源政策研究部部長、研究員景春梅說。

今年3月，國家發展改革委、國家能源局聯合印發了《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》。《規劃》明確了氫能是我國未來國家能源體系的重要組成部分，氫能是用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體、氫能產業是戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。

國際氫能燃料電池協會秘書長王菊表示，據研究機構預測，預計到2060年，中國氫氣年需求在1.3億噸左右，終端能源消費占比約為20%，其中70%為可再生能源制氫。

“氫能除了在交通領域的應用外，未來在工業、建筑、發電及發熱領域有著廣闊的應用空間。”王菊說。

“綠氫”是主要發展方向

業內專家普遍預計，可再生能源制氫，即“綠氫”，未來將成為氫能的主要發展方向。《規劃》明確要求，重點發展可再生能源制氫，嚴格控制化石能源制氫。

“未來使用可再生能源電力的電解水制氫，將成為氫氣生產的主要途徑。”北京清華工業開發研究院副院長付小龍認為，綠色氫能是中國產業零碳轉型的主要路徑，甚至能夠全面替代化石能源體系。

“中國能源體系可以轉變為以‘可再生能源+氫’為主的能源體系。氫作為零碳的化學能源和化工材料，與可再生能源發電一起，可為經濟發展提供所需的電、熱和材料，實現化石能源體系的全面替代。”付小龍說。

然而，截至目前，全球氫氣的生產制造仍然以化石能源制氫為主。根據國際能源署（IEA）的數據，2021年全球氫氣產量達到9400萬噸，與此相關的二氧化碳排放超過9億噸，“綠氫”產量占比只有0.4‰。

中國國際經濟交流中心常務副理事長張曉強在不久前召開的2022年中國氫能產業大會上介紹，我國是世界最大的制氫國，現在年制氫量達3300萬噸，但“綠氫”占比不到1‰。

發展“綠氫”產業，需要破解一系列問題。首先是可再生能源發電量需要大幅增長。

付小龍算了一筆賬，如果可再生能源直接耦合制氫1億噸，需要可再生能源發電5.5萬億度。而2020年中國可再生能源發電量僅有2.2萬億度。假設可再生能源發電量的25%用于制氫，那么未來為了滿足制氫需求，我國的可再生能源發電量需要增長10倍。

截至目前，“綠氫”的生產成本依然較高。景春梅介紹，現在電解水制氫的成本為化石能源制氫的2-3倍，如果是可再生能源發的電制氫，成本會更高。

而且，大規模低成本可再生能源制氫的技術路線并不明確。業內專家介紹，堿性電解水（ALK）制氫缺少規模化應用，難以適應風光電力的間歇性和波動性；質子交換膜（PEM）制氫成本高、關鍵技術和核心部件受制于人；陰離子交換膜（AEM）、固體氧化物電解水（SOEC）、光解水制氫、熱化學循環水解制氫技術等還處于基礎研發或試點示范階段……

此外，景春梅介紹，目前輸氫成本在氫氣終端售價中的比重高達40%-50%，成為氫能規模化發展的掣肘因素。

針對上述問題，景春梅建議，以“綠氫”為導向，鼓勵新能源大基地優先發展制氫產業；鼓勵化石能源和新能源優化組合，在化工、冶金等領域逐步實現“綠氫”對化石能源制氫的減量替代。

王菊建議，提高電解水制氫效率，提高氫源經濟性；探索不同氫氣運輸方式的整合和優化方法；創造按需加氫、緊湊型移動加氫站等新型商業模式。