●林 偉

        氫能作為重要的二次能源，來(lái)源豐富、形式多樣，制備與應(yīng)用均滿足低碳要求，被稱為“21世紀(jì)終極能源”。目前，氫能已成為全球能源行業(yè)公認(rèn)的“明日之星”， 將在未來(lái)智慧能源體系中扮演連接可再生能源和傳統(tǒng)能源紐帶的關(guān)鍵角色，發(fā)展?jié)摿薮蟆?022年3月，國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021—2035年）》，首次將氫能定位為未來(lái)國(guó)家能源體系的重要組成部分，用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的重要載體。

        據(jù)國(guó)際氫能理事會(huì)預(yù)測(cè)，在碳中和情景下，2050 年氫能將滿足全球 18%的終端能源需求，同時(shí)可減少60 億噸二氧化碳排放。作為能源轉(zhuǎn)型中備受矚目的一環(huán)，氫能行業(yè)是一片具備萬(wàn)億量級(jí)市場(chǎng)潛力的藍(lán)海，各種氫能新技術(shù)的突破將為全球各國(guó)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，成為全球能源行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的重要途徑。

        政策支持使氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展期

        從政府層面來(lái)看，目前全球各主要經(jīng)濟(jì)體均在積極采取措施推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

        歐美日韓等20多個(gè)主要經(jīng)濟(jì)體已將發(fā)展氫能提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面，相繼制定發(fā)展規(guī)劃、路線圖以及相關(guān)扶持政策，加速產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程，全球氫能產(chǎn)業(yè)已邁入發(fā)展“快車道”。其中，美國(guó)主要關(guān)注氫能產(chǎn)業(yè)推廣，對(duì)燃料電池汽車、加氫站數(shù)量有明確規(guī)劃，制定系列財(cái)稅補(bǔ)貼政策支持裝備制造、綠氫生產(chǎn)，注重液氫相關(guān)設(shè)備和產(chǎn)品的輸出；歐盟更關(guān)注氫能發(fā)展在碳減排等方面的效用，注重標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)體系制定，發(fā)布了包含氫能的綜合戰(zhàn)略，目標(biāo)是推動(dòng)氫能作為供應(yīng)可再生能源不穩(wěn)定時(shí)的補(bǔ)充，并致力于產(chǎn)業(yè)鏈的全面發(fā)展。日本、韓國(guó)則主要關(guān)注技術(shù)開發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，重點(diǎn)支持加氫站、氫燃料電池汽車的發(fā)展，敦促用氫能取代傳統(tǒng)能源，重點(diǎn)扶持燃料電池汽車銷售，注重產(chǎn)業(yè)技術(shù)輸出和氫能貿(mào)易。加拿大和澳大利亞等國(guó)則努力導(dǎo)入相關(guān)技術(shù)和促進(jìn)氫氣出口，通過(guò)政策、投資和合作來(lái)加速氫能商業(yè)化。我國(guó)目前則集中進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)突破及產(chǎn)業(yè)示范，已成為全球最大最具潛力的市場(chǎng)。

        目前，氫能產(chǎn)業(yè)鏈的跨區(qū)域合作和國(guó)際貿(mào)易也逐步成為全球化新的亮點(diǎn)。歐盟正在積極探索與非洲合作發(fā)展可再生能源制氫的可能性，推動(dòng)歐盟東部和南部周邊鄰國(guó)發(fā)展綠氫產(chǎn)業(yè)貿(mào)易，并通過(guò)其主導(dǎo)的多邊投資機(jī)構(gòu)或開發(fā)銀行，支持周邊國(guó)家綠氫項(xiàng)目建設(shè)。中東、北非以及澳大利亞等可再生能源資源豐富的地區(qū)正在積極布局可再生能源制氫產(chǎn)業(yè)，大力發(fā)展綠氫貿(mào)易，向歐洲和日本等地出口。

        氫能產(chǎn)業(yè)已成為全球各大企業(yè)投資熱點(diǎn)

        從企業(yè)層面來(lái)看，目前全球各大石油公司均高度重視氫能行業(yè)發(fā)展。

        放眼全球，bp在2020年出臺(tái)的十年發(fā)展戰(zhàn)略中強(qiáng)調(diào)，計(jì)劃將自身氫能業(yè)務(wù)增長(zhǎng)到擁有核心市場(chǎng)10%的份額。殼牌每年向清潔能源領(lǐng)域投資10億~20億美元用于發(fā)展可再生能源和低碳能源業(yè)務(wù)，項(xiàng)目包括加氫站，光伏發(fā)電、風(fēng)電及制氫等。挪威國(guó)家石油公司（Equinor）致力于將氫作為海洋交通運(yùn)輸?shù)娜剂咸娲?，與法國(guó)液空、林德、巴拉德、康明斯等26家公司組成聯(lián)盟加速推進(jìn)。?？松梨诮陙?lái)多次表示要加大氫能技術(shù)、碳捕獲與封存（CCUS）技術(shù)的應(yīng)用。沙特阿美表示計(jì)劃建造世界最大的采用光伏電和風(fēng)電聯(lián)合電解水制氫的工廠。雖然這些公司在氫能領(lǐng)域仍處于初步階段，且投資規(guī)模與其傳統(tǒng)石油和天然氣業(yè)務(wù)相比較小，但勢(shì)頭不容忽視，預(yù)示著氫能將成為國(guó)際石油公司能源供應(yīng)業(yè)務(wù)不可或缺的一部分。

        聚焦國(guó)內(nèi)，中國(guó)石化近年來(lái)錨定打造中國(guó)第一氫能公司目標(biāo)，遵循“加氫引領(lǐng)、綠氫示范、雙輪驅(qū)動(dòng)、助力減碳”思路，聚焦氫能交通和綠氫煉化兩大領(lǐng)域，大力發(fā)展氫能一體化業(yè)務(wù)，持續(xù)完善產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)基礎(chǔ)配套工作，積極構(gòu)建氫能應(yīng)用新場(chǎng)景，今年以來(lái)已在氫能產(chǎn)業(yè)各領(lǐng)域創(chuàng)下多項(xiàng)“全國(guó)首例”：建成投用我國(guó)首個(gè)甲醇制氫加氫一體站、全面建成投產(chǎn)我國(guó)首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)光伏綠氫示范項(xiàng)目新疆庫(kù)車綠氫示范項(xiàng)目、啟動(dòng)我國(guó)首個(gè)純氫長(zhǎng)輸管道項(xiàng)目前期工作、啟動(dòng)建設(shè)我國(guó)首個(gè)國(guó)家能源綠氫煉化研發(fā)中心等，為我國(guó)氫能發(fā)展起到了示范引領(lǐng)作用。

        氫能技術(shù)正在全球范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展

        目前，氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游制氫，中游氫儲(chǔ)運(yùn)、加氫站以及下游多元化等應(yīng)用場(chǎng)景。

        在氫氣制取環(huán)節(jié)，化石燃料制氫憑借成熟技術(shù)及成本優(yōu)勢(shì)仍舊是全球制取氫氣的主要方法，可滿足工業(yè)用氫需求。而電解水制氫、副產(chǎn)氫提純、分布式制氫等滿足交通用氫和可再生能源制氫技術(shù)正在示范發(fā)展。其中，作為支撐綠氫應(yīng)用的電解水制氫技術(shù)是最大熱點(diǎn)。目前，電解水制氫主要有3種技術(shù)路線：堿性電解水制氫（AWE）技術(shù)、質(zhì)子交換膜電解水制氫（PEM）技術(shù)和固體氧化物電解水制氫（SOEC）技術(shù)。其中，AWE電解水制氫技術(shù)相對(duì)成熟、電解槽制造成本較低，更具經(jīng)濟(jì)性，已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。PEM電解水制氫技術(shù)則因生產(chǎn)效率高、氫氣后精制簡(jiǎn)單、可適應(yīng)光伏風(fēng)電波動(dòng)性的特點(diǎn)受到行業(yè)的高度重視，在歐洲得到較為廣泛的推廣應(yīng)用。SOEC電解水制氫技術(shù)屬于新興制氫技術(shù)路線，尚處于研發(fā)驗(yàn)證階段。未來(lái)利用可再生電力的電解水制氫技術(shù)仍需要通過(guò)產(chǎn)研結(jié)合來(lái)進(jìn)一步降低其投資成本。

        在氫氣輸運(yùn)環(huán)節(jié)，典型技術(shù)包括高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、固態(tài)金屬儲(chǔ)氫、載體化合物儲(chǔ)氫等。其中，高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫使用便捷，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，但儲(chǔ)氫密度較低。低溫液態(tài)儲(chǔ)氫能明顯提高儲(chǔ)存效率，相應(yīng)技術(shù)已在歐美和日本實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。固態(tài)金屬儲(chǔ)氫安全性高，能保持氫氣高純度，但吸放氫性能和循環(huán)使用性能有待改善。近年來(lái)，無(wú)機(jī)和有機(jī)氫載體因具有儲(chǔ)氫密度高、運(yùn)輸便捷等優(yōu)勢(shì)被視為頗具前景的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)，成為重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，正在開展示范應(yīng)用。

        天然氣制氫是當(dāng)前獲取氫氣的主要途徑

        根據(jù)國(guó)際能源署（IEA）發(fā)布的《全球氫能回顧（2022）》報(bào)告顯示， 2021年全球氫氣總產(chǎn)量為9423萬(wàn)噸，從制取途徑上看，天然氣制氫占62%、煤制氫占19%、副產(chǎn)氫占18%，電解水制氫約4萬(wàn)噸，形成的碳排放約10億噸/年。氫氣作為石油煉制、合成氨、甲醇等化學(xué)品的必要生產(chǎn)原料，其化學(xué)品屬性突出。從消費(fèi)途徑上看，石油加工、合成氨和合成甲醇也是當(dāng)前氫氣的主要消費(fèi)途徑，占比分別為36.4%、36.08%和17.3%，還有約8.7%的氫氣用于冶金和浮法玻璃生產(chǎn)。而用于火箭燃料、燃料電池車用、光伏晶硅還原等能源需求的氫氣消費(fèi)量極低，占比甚至不足1%。

        據(jù)麥肯錫2022年發(fā)布的《全球能源展望報(bào)告》預(yù)測(cè)，到2035年，全球氫能需求將進(jìn)一步增長(zhǎng)至1.77億噸，其中化工占42%、煉油占15%、公路運(yùn)輸占15%、煉鋼煉鐵等新興產(chǎn)業(yè)占16%，空運(yùn)和海運(yùn)以及其他板塊共占12%；到2050年，全球氫能需求將達(dá)到5.36億噸，主要應(yīng)用在化工、煉油、交通、冶金、建筑和儲(chǔ)能。其中增長(zhǎng)最多的領(lǐng)域是交通、冶金、建筑和儲(chǔ)能。預(yù)計(jì)到2050年，供應(yīng)氫氣中90%以上將由可再生能源制備，低成本的綠氫生產(chǎn)線及配套的可再生能源供應(yīng)、電解槽、CCUS等領(lǐng)域技術(shù)將成為突破口。

        發(fā)揮能源屬性將成為氫能發(fā)展的關(guān)鍵

        發(fā)揮氫氣的能源屬性是氫能產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵，如在使用環(huán)節(jié)中應(yīng)用于交通、建筑、儲(chǔ)能等領(lǐng)域。質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)是氫能交通和氫儲(chǔ)能的技術(shù)基礎(chǔ)，目前發(fā)展已相對(duì)成熟，國(guó)外處于商業(yè)化示范應(yīng)用階段，國(guó)內(nèi)在公交、輕卡冷鏈運(yùn)輸和重卡短駁等方面正在營(yíng)造場(chǎng)景和開展示范應(yīng)用，同時(shí)在移動(dòng)式電源等領(lǐng)域進(jìn)行拓展，還處在商業(yè)化導(dǎo)入階段。

        展望未來(lái)，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)還包括：在制氫方面，通過(guò)電力成本與設(shè)備成本的協(xié)同降低，逐步凸顯綠氫的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)；在儲(chǔ)氫方面，氫的長(zhǎng)距離運(yùn)輸將以天然氣管道摻雜或新建純氫管道輸氫為主，中短距離以多種儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)結(jié)合，因地制宜發(fā)展；在應(yīng)用氫方面，氫能將廣泛應(yīng)用在交通、工業(yè)、發(fā)電、建筑和儲(chǔ)能等領(lǐng)域，隨著氫能技術(shù)的不斷成熟和制氫成本的不斷下降，氫能的應(yīng)用場(chǎng)景將更為多元化。在政策支持、資本青睞等多重有利因素的影響下，預(yù)計(jì)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將呈現(xiàn)出星火燎原之勢(shì)。

（作者為中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院副院長(zhǎng)）