氫能或將承擔這一歷史使命，氫能可以幫助人類(lèi)脫碳、固碳，甚至實(shí)現負碳。對于終端用能來(lái)說(shuō)，可以把氫作為主要能源，是用能終端實(shí)現綠色低碳轉型的重要載體，通過(guò)氫電互補體系實(shí)現工業(yè)用能領(lǐng)域二氧化碳排放量的減少。在交通等方面，以氫能代替柴油、汽油等能源，也可以實(shí)現減排甚至“零排”，對于促進(jìn)實(shí)現“雙碳”目標具有重要作用。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈分別為上游制氫、中游儲運以及下游用氫。

上游制氫工藝目前大部分還是通過(guò)化石能源作為原料制取的“灰氫”，但隨著(zhù)清潔能源發(fā)電規模的提高以及技術(shù)的進(jìn)步，通過(guò)電解水制取的“綠氫”將是未來(lái)主流的工藝方式。氫的儲運根據使用場(chǎng)景的不同，形成以長(cháng)管拖車(chē)為主，液氫槽罐車(chē)、管道運輸為輔的多元化運輸體系。下游最主要的應用領(lǐng)域是氫能源汽車(chē)以及與之配套的加氫站等基礎設施，目前還處于快速發(fā)展階段。

受頂層設計、政策利好驅動(dòng)，氫能產(chǎn)業(yè)正穩步發(fā)展。預計未來(lái)10年內將形成完整氫能產(chǎn)業(yè)體系，構建涵蓋交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域的多元氫能應用生態(tài)。氫能最終將納入我國終端能源體系，對能源綠色轉型發(fā)展起到重要支撐作用。

氫能技術(shù)的特點(diǎn)與戰略定位

氫能是一種來(lái)源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源，正逐步成為全球能源轉型發(fā)展的重要載體之一。國際可再生能源機構預計，在實(shí)現1.5°目標情境下到2050年氫能產(chǎn)量達到6.14億噸/年，在總能源消耗中的占比達到12%。

（一）低碳環(huán)保，促進(jìn)實(shí)現“雙碳目標”

氫氣在氧氣中的燃燒化學(xué)方程式為：2H2+O2=2H2O，與其他化石能源的燃燒不同，氫氣燃燒不生成二氧化碳、二氧化硫等溫室氣體，燃燒產(chǎn)物只有水，是世界上最清潔的能源之一。

目前，我國每年的二氧化碳排放量在全球位列第一，2020年為98.93億噸，2021年為105.23億噸，2022年的碳排量預計下降0.9%，但也處于超過(guò)100億噸的高排放水平，高于位列二、三、四位國家碳排放量的總和?！半p碳” 目標的提出，意味著(zhù)我國進(jìn)入了高質(zhì)量綠色發(fā)展的新階段，但我國的能源消費結構還較為依賴(lài)化石能源，原煤在能源消費結構中占比依然超過(guò)50%，其他化石能源諸如石油、天然氣也分別占有較大的比重，為實(shí)現“雙碳”目標，如果沒(méi)有核心技術(shù)的創(chuàng )新，這個(gè)目標將難以實(shí)現。在我國當今的工業(yè)體系、生產(chǎn)模式下，通過(guò)“拉閘限電”等模式來(lái)減排是不現實(shí)的。

氫能或將承擔這一歷史使命，氫能可以幫助人類(lèi)脫碳、固碳，甚至實(shí)現負碳。對于終端用能來(lái)說(shuō)，可以把氫作為主要能源，是用能終端實(shí)現綠色低碳轉型的重要載體，通過(guò)氫電互補體系實(shí)現工業(yè)用能領(lǐng)域二氧化碳排放量的減少。在交通等方面，以氫能代替柴油、汽油等能源，也可以實(shí)現減排甚至“零排”，對于促進(jìn)實(shí)現“雙碳”目標具有重要作用。

（二）熱值高、存在范圍廣泛，安全性高，未來(lái)在我國能源安全中或扮演重要角色

氫氣的熱值為143kj/g，約為甲烷（天然氣主要成分）的2.4倍，汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍，是除核能以外熱值最高的燃料。并且氫元素存在廣泛，作為元素周期表排名第一位的元素，是宇宙中最豐富的元素，總質(zhì)量占所有元素綜合的75%之多，氫元素在自然界多大多以水的方式存在，取之不盡，用之不竭。

除此之外，氫氣的安全性也相對較高。首先氫氣本身無(wú)毒無(wú)味，也不具有放射性，吸入少量氫，對人體沒(méi)有任何危害，甚至對人體有益。其次氫氣相對也不易爆炸，氫氣在開(kāi)放的大氣中，很容易快速逃逸，而不像汽油蒸汽揮發(fā)后滯留在空氣中不易疏散，相對較為安全。

我國因受“富煤、貧油、少氣”的資源稟賦限制，高度依賴(lài)石油、天然氣的進(jìn)口。目前全球貿易摩擦越演越烈、 俄烏沖突持續升級，在地緣政治與能源供應風(fēng)險驟增的背景下，能源安全的重要性被提到了一個(gè)新的高度，因此，必須抓緊推動(dòng)能源轉型，盡快實(shí)現技術(shù)突破，減少對外部能源以及傳統能源的依賴(lài)，“先立后破”，將能源安全的主 動(dòng)權掌握在自己手中，才能夠在動(dòng)蕩的國際形勢下獨善其身，確保國民經(jīng)濟平穩運行，未來(lái)，氫能或將是國家能源體系中的重要組成部分。

（三）科技含量高，是戰略性新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向

理論上來(lái)說(shuō)，液氫是氫能利用的最佳形態(tài)，它密度高，是標準狀態(tài)下氫氣密度的850倍，是70MPa高壓氫氣1.8倍。并且液氫易于點(diǎn)火，燃燒穩定且效率高，液氫的臨界壓力低，它高于熱容量，適合作為推力室中的再生冷卻器，各種動(dòng)力循環(huán)方案適用，有利于發(fā)動(dòng)機方案的優(yōu)化和可靠性設計。但液氫的形成要求-253℃的低溫，這對制備、儲存、運輸等各個(gè)環(huán)節要求極其嚴苛。液氫的儲存和運輸一直是制約氫能源大規模應用的瓶頸。之前，國內液氫主要用于航天等尖端領(lǐng)域，很難進(jìn)入民用領(lǐng)域，較難形成大規模商業(yè)化。

未來(lái)，氫能產(chǎn)業(yè)是戰略性新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向，突破氫能核心技術(shù)和關(guān)鍵材料瓶頸，加速產(chǎn)業(yè)升級壯大，可實(shí)現產(chǎn)業(yè)鏈良性循環(huán)和創(chuàng )新發(fā)展。

我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈現狀

（一）氫能產(chǎn)業(yè)鏈概況

我國目前是世界上最大的制氫國，年制氫產(chǎn)量約3300萬(wàn)噸，其中，達到工業(yè)氫氣質(zhì)量標準的約1200萬(wàn)噸。另外，我國可再生能源裝機量全球位列第一，在低碳清潔的氫能供給上具有巨大潛力。

目前，國內氫能產(chǎn)業(yè)呈現積極發(fā)展態(tài)勢，已初步掌握氫能制備、儲運、加氫、燃料電池和系統集成等主要技術(shù)和生產(chǎn)工藝，在部分區域實(shí)現燃料電池汽車(chē)小規模示范應用。

全產(chǎn)業(yè)鏈規模以上工業(yè)企業(yè)超過(guò)300家，集中分布在長(cháng)三角、粵港澳大灣區、京津冀等區域。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈分別為上游制氫企業(yè)、中游儲運商以及下游用氫企業(yè)，包括加氫站的建設運營(yíng)商，氫能源汽車(chē)是目前我國氫能應用最主要的領(lǐng)域，或也是未來(lái)氫能產(chǎn)業(yè)最重要的應用發(fā)展方向。

2022年11月16日，第二屆氫能?chē)H（中國·南海）主題峰會(huì )在線(xiàn)上舉行。在會(huì )上發(fā)布了2022全球氫能企業(yè)TOP100榜單，評分方式主要采用定性分析 和定量分析相結合的方法進(jìn)行研究，最終評選出國外50家氫能、國內50家氫能企業(yè)進(jìn)入“2022全球氫能企業(yè)TOP100”榜單。

（二）上游：化石能源制氫方式為主

目前氫氣的生產(chǎn)方式主要分為三種，分別為化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)制氫和電解水制氫?；剂现茪渲饕?以煤炭為還原劑水蒸氣為氧化劑，在高溫下將碳轉化為CO和H2為主的合成氣，然后經(jīng)過(guò)煤氣凈化CO轉化以及H2提純等主要生產(chǎn)環(huán)節，最終生成氫氣。工業(yè)副產(chǎn)制氫是指在生產(chǎn)過(guò)程中，利用富含氫氣的終端廢棄物或副產(chǎn)物作為原材料，采用變壓吸附法(PSA)回收提純制取氫氣。電解水制氫，顧名思義是通過(guò)對加入電解液的水通電，分解成為氫氣和氧氣。

根據生產(chǎn)工藝的不同，可以把氫氣分為“灰氫”“藍氫”“綠氫”，灰氫指的是以化石能源為原料，通過(guò)燃燒或重整等方式制取的氫氣，灰氫制取成本相對較低，但在整個(gè)工藝流程中碳排放量較高，不利于“雙碳”目標的實(shí)現。

藍氫是指在生產(chǎn)過(guò)程中使用了碳捕集、利用與封存(CCUS)等先進(jìn)技術(shù)制成的氫氣，該技術(shù)可捕獲溫室氣體，能夠減少生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放量。綠氫則是通過(guò)清潔能源發(fā)電，電解水制成的氫氣。電解水制氫的技術(shù)裝備簡(jiǎn)單，工藝流程也較為穩定，在生產(chǎn)過(guò)程中幾乎沒(méi)有碳排放，但是缺點(diǎn)是成本較高，單位成本約為灰氫的4-5倍，這也是目前電解水制氫發(fā)展的最大瓶頸。

目前全球主流的制氫方式是甲烷水蒸氣催化重整工藝(SMR)，SMR是指在一定的反應條件下, 使用催化劑促使甲烷的C-H鍵斷裂，并重新組合生成新的化學(xué)鍵過(guò)程，具有工藝簡(jiǎn)單、成熟等優(yōu)點(diǎn)，但我國因資源稟賦的特點(diǎn)，仍以煤制氫的方式為主，相較于SMR工藝排放的二氧化碳更多，而電解水低碳環(huán)保的制氫方式我國和全球其他國 家占比都不到1%。

（三）儲運：長(cháng)管拖車(chē)為主，液氫槽罐車(chē)、管道運輸為輔多種方式齊頭并進(jìn)

根據氫的存在形態(tài)不同，儲存主要也分為三種方式，分別為氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫和固態(tài) 儲氫。氣態(tài)儲存是目前最為常見(jiàn)的儲存方式，具有成本低、充放速度快、能耗低、可在常溫操作等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也很明顯，氣態(tài)氫密度低， 會(huì )導致儲存體積過(guò)大，增加運輸難度，并且也存在儲氫容器氫氣泄漏和爆炸等安全隱患。液氫相比對氣態(tài)氫氣，具有能量密度大、體積小、加注便捷等優(yōu)點(diǎn)，然而轉化液氫的成本較高，對絕熱的要求高，目前還主要用于航天和軍事領(lǐng)域。固態(tài)氫理論上來(lái)說(shuō)是最為理想，具有安全性好、密度更大、純度高、運輸便利等優(yōu)點(diǎn)，但是目前還存于技術(shù)的研發(fā)階段，并且使用起來(lái)對于工況的要求較為苛刻，未來(lái)隨著(zhù)科技與技術(shù)的進(jìn)步，將會(huì )有更多商業(yè)化的應用。

運輸方面，最佳的氫運輸方式應根據運輸距離、運輸規模等多因素進(jìn)行考量而后進(jìn)行選擇。例如運輸場(chǎng)景為小規模、短距離時(shí)，高壓氣態(tài)長(cháng)管拖車(chē)就是最為經(jīng)濟的運輸方式，一旦運輸距離上升，就會(huì )隨著(zhù)車(chē)輛的使用成本與維護成本的上升而變得不再經(jīng)濟。長(cháng)距離、點(diǎn)對點(diǎn)、超大規模的氫氣運輸可使用管道運輸，但運輸管道前期投入成本 較高，且建設難度大，目前還沒(méi)有實(shí)現規?；陌l(fā)展和應用，當前，我國純氫管道建設處于起步階段，規模較小，總里程約400公里，主要分布在環(huán)渤海灣、長(cháng)江三角洲等區域，已建項目以化工園區內應用為主。大規模、中長(cháng)距離的運輸可將氫氣液化后運輸液氫，液氫體積小、穩定性高，便于運輸，并且可以進(jìn)行海運。

（四）下游：氫能源汽車(chē)發(fā)展未來(lái)可期

目前我國氫能應用最主要的領(lǐng)域是氫能源汽車(chē)以及與之配套的加氫站等配套基礎設施。

相比于傳統的燃油車(chē)，氫能源車(chē)可實(shí)現真正的零排放無(wú)污染，相比于電動(dòng)汽車(chē)，氫能源車(chē)在補能時(shí)間上有巨大的優(yōu)勢，一次補充燃料僅需要幾分鐘，與燃油車(chē)所需時(shí)間持平。并且，氫能源汽車(chē)還具有能量轉換效率高、續航里程長(cháng)等優(yōu)勢。然而，因目前氫能源汽車(chē)成本較高，以及相關(guān)技術(shù)還不夠成熟，且與之配套的基礎設施建設不完善等原因，民眾使用起來(lái)并不方便，導致購買(mǎi)意愿不強烈，氫能源汽車(chē)在我國還沒(méi)有得到大范圍的應用。

截至2021年12月，我國累計推廣氫燃料電池汽車(chē)8941輛，累計建成加氫站205座，其中，廣東、山東、浙江、江蘇等地區加氫站建設走在全國前列，已分別建成加氫站45座、22座、19座和19座。湖北、河南、河北等地也在加快推進(jìn)加氫站建設。

為了促進(jìn)氫能源汽車(chē)的快速發(fā)展，多地在與之配套的基礎設施方面都提出了要求和支持措施，以北京市為例， 2022年北京市政府發(fā)布了《北京市氫燃料電池汽車(chē)車(chē)用加氫站發(fā)展規劃（2021—2025年）》，提出到2025年，建設加氫站74座，在制氫廠(chǎng)氫氣制備規模充分、運氫車(chē)投運數量充足的前提下，日加氫總能力達到148噸以上，滿(mǎn) 足126噸/日的車(chē)用氫能需求。

我國氫能產(chǎn)業(yè)未來(lái)展望

總體來(lái)看，我國氫能產(chǎn)業(yè)從制氫-儲運-應用，已經(jīng)初步形成較完整的產(chǎn)業(yè)鏈條。受頂層設計、政策利好驅動(dòng)，氫能產(chǎn)業(yè)正穩步發(fā)展。

預計未來(lái)10年內將形成完整氫能產(chǎn)業(yè)體系，構建涵蓋交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域的多元氫能應用生態(tài)。

制氫方面，為實(shí)現“雙碳”目標，優(yōu)化我國能源消費結構，《規劃》中提出未來(lái)要構建清潔化、低碳化、低成本的多元制氫體系，重點(diǎn)發(fā)展可再生能源制氫，嚴格控制化石能源制氫。由此可見(jiàn)，通過(guò)可再生能源發(fā)電電解水制取的綠氫，一定是我國未來(lái)的主流制氫方式。

綠氫的生產(chǎn)成本主要由用電成本與設備成本構成，因此大力發(fā)展清潔能源發(fā)電方式，降低度電價(jià)格，以及優(yōu)化電解槽技術(shù)，是我國實(shí)現規?；?、工業(yè)化制氫的關(guān)鍵。

目前，國家能源集團、國家電投、明陽(yáng)智能等多家發(fā)電企業(yè)與新能源企業(yè)布局“風(fēng)、光、儲、氫”一體化項目，實(shí)現一體耦合、風(fēng)光帶氫、氫促風(fēng)光、產(chǎn)融結合的深度協(xié)同。綠氫取代灰氫，將成為我國以及全球氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。

儲運方面，預計未來(lái)，我國氫的運輸還是以高壓氣態(tài)長(cháng)管拖車(chē)的方式為主，管道運輸為輔的運輸方式，同時(shí)積極研發(fā)固態(tài)、深冷高壓、有機液體等儲運方式，形成高密度、輕量化、低成本、多元化的氫能儲運體系。

用氫方面，我國推廣氫燃料汽車(chē)之路仍任重道遠、前路艱辛，但氫燃料汽車(chē)遠景美好未來(lái)可期是毋容置疑的。相信未來(lái)隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，氫能源汽車(chē)面臨的技術(shù)瓶頸將會(huì )得到解決，隨著(zhù)基礎設施的完善，成本也會(huì )逐漸降低，氫能源汽車(chē)或有一天走進(jìn)尋常百姓的生活。

相信氫能最終將納入我國終端能源體系，與電力協(xié)同互補，共同成為我國終端能源體系的消費主體，對能源綠色轉型發(fā)展起到重要支撐作用。