氢能现代能源体系新密码

氢能是一种来源丰富、绿色低碳、运用广泛的二次能源，能帮助可再生能源大规模消纳，实现电网大规模调峰和跨时令、跨地域储能，加速推进工业、建筑、交通等领域的低碳化。
我国具有良好的制氢根本与大规模的运用市场，发展氢能上风显著。
加快氢能家当发展是助力我国实现碳达峰碳中和目标的主要路径。

日前，国家发展改革委、国家能源局联合印发了《氢能家当发展中长期方案（2021—2035年）》。
氢能的开拓与利用正在引发一场深刻的能源革命，氢能成为破解能源危急，构建清洁低碳、安全高效当代能源体系的新密码。

中国石化琼海银丰撬装加氢站。
新华社发

能源危急开启了氢能开拓和利用的探索之路

氢能作为一种替代能源进入人们的视野还要追溯到20世纪70年代。
其时，中东战役引发了环球的石油危急，美国为相识脱对入口石油的依赖，首次提出“氢经济”观点，认为未来氢气能够取代石油成为支撑环球交通的紧张能源。
1960年至2000年，作为氢能利用主要工具的燃料电池得到飞速发展，在航天航空、发电以及交通领域的运用实践充分证明了氢能作为二次能源的可行性。
氢能家当在2010年前后进入低潮期。
但2014年丰田公司“未来”燃料电池汽车的发布引发了又一次氢能热潮。
随后，多国先后发布了氢能发展计策路线，紧张环绕发电及交通领域推动氢能及燃料电池家当发展；欧盟于2020年发布了《欧盟氢能计策》，旨在推动氢能在工业、交通、发电等全领域运用；2020年美国发布《氢能操持发展方案》，制订多项关键技能经济指标，期望成为氢能家当链中的市场领导者。
至此，占环球经济总量75%的国家均已推出氢能发展政策，积极推动氢能发展。

我国氢能家当和发达国家比较仍处于发展低级阶段。
近年来，我国对氢能行业的重视不断提高。
2019年3月，氢能首次被写入《政府事情报告》，在公共领域加快充电、加氢等举动步伐培植；2020年4月，《中华公民共和国能源法（搜聚见地稿）》拟将氢能列入能源范畴；2020年9月，财政部、工业和信息化部等五部门联合开展燃料电池汽车示范运用，对符合条件的城市群开展燃料电池汽车关键核心技能家当化攻关和示范运用给予褒奖；2021年10月，中共中心、国务院印发《关于完全准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和事情的见地》，统筹推进氢能“制—储—输—用”全链条发展；2022年3月，国家发展和改革委员会发布《氢能家当发展中长期方案（2021—2035年）》，氢能被确定为未来国家能源体系的主要组成部分和用能终端实现绿色低碳转型的主要载体，氢能家当被确定为计策性新兴家当和未来家当重点发展方向。

近年来，我国氢能家当发展迅速，基本涵盖了氢气制—储—输—用全链条。

氢能家当链的上游为制氢，我国是天下第一产氢大国，氢气产能约3300万吨。
根据制取过程的碳排放强度，氢被分为“灰氢”“蓝氢”和“绿氢”。
灰氢是指通过化石燃料燃烧产生的氢气，在生产过程中会有大量二氧化碳排放；蓝氢是在灰氢的根本上，运用碳捕集和封存技能，实现低碳制氢；绿氢是通过太阳能、风力等可再生能源发电进行电解水制氢，在制氢过程中没有碳排放。
目前，我国氢气制取以煤制氢办法为主，占比约80%。
未来，随着可再生能源发电本钱持续降落，绿氢占比将逐年上升，估量2050年将达到70%。

氢能家当链的中游是氢储运，高压气态储运技能已商业化，是最为广泛的氢能储运办法。
长管拖车运输灵巧性高，适用于短间隔、小体量输氢；液氢存储和固态储氢无需压力容器，运输便捷，是未来实现大规模氢能储运的方向。

氢能家当链下贱为氢的综合运用，氢气作为一种工业质料可广泛运用于石油、化工、冶金、电子、医疗等领域，此外，氢气还可通过氢燃料电池或氢内燃机转化为电能和热能，可覆盖社会生产生活的方方面面。
到2060年，我国氢能需求估量达1.3亿吨，个中工业需求占主导地位，占比约60%，交通运输领域将逐年扩大规模达到31%。

氢能的开拓与利用正在引发一场深刻的能源革命

氢能在交通、工业、建筑和电力等诸多领域均有广阔运用前景。

在交通领域，公路长途运输、铁路、航空及航运将氢能视为减少碳排放的主要燃料之一。
现阶段我国紧张以氢燃料电池客车和重卡为主，数量超过6000辆。
在相应配套根本举动步伐方面，我国已累计建成加氢站超过250座，约占环球数量的40%，居天下第一。
根据北京冬奥组委公布的数据，本届冬奥会示范运行超1000辆氢燃料电池汽车，并配备30余个加氢站，是环球最大规模的一次燃料电池汽车示范运用。

目前我国氢能运用占比最大的领域是工业领域。
氢能除了具有能源燃料属性外，还是主要的工业质料。
氢气可代替焦炭和天然气作为还原剂，可以肃清炼铁和炼钢过程中的绝大部分碳排放。
利用可再生能源电力电解水制氢，然后合成氨、甲醇等化工产品，有利于化工领域大幅度降碳减排。

氢能与建筑领悟，是近年兴起的一种绿色建筑新理念。
建筑领域须要花费大量的电能和热能，已与交通领域、工业领域并列为我国三大“耗能大户”。
利用氢燃料电池纯发电效率仅约为50%，而通过热电联产办法的综合效率可达85%——氢燃料电池在为建筑发电的同时，余热可回收用于供暖和热水。
在氢气运输至建筑终端方面，可借助较为完善的家庭天然气管网，以小于20%的比例将氢气掺入天然气，并运输至千家万户。
据估计，2050年环球10%的建筑供热和8%的建筑供能将由氢气供应，每年可减排7亿吨二氧化碳。

在电力领域，因可再生能源具有不稳定性，通过电—氢—电的转化办法，氢能可成为一种新型的储能形式。
在用电低谷期，利用富余的可再生能源电力电解水制取氢气，并以高压气态、低温液态、有机液态或固态材料等形式储存下来；在用电高峰期，再将储存的氢通过燃料电池或氢气透平装置进行发电，并入公共电网。
而氢储能的存储规模更大，可达百万千瓦级，存储韶光更长，可根据太阳能、风能、水资源等产出差异实现时令性存储。
2019年8月，我国首个兆瓦级氢储能项目在安徽六安落地，并于2022年成功实现并网发电。

同时，电氢耦合，也将在我国构建当代能源体系中发挥主要浸染。

从清洁低碳角度看，大规模电气化是我国多个领域实现降碳的有力抓手，例如交通领域的电动汽车替代燃油汽车，建筑领域的电采暖取代传统锅炉采暖等。
然而，仍有部分行业是难以通过直接电气化实现降碳的，最为困难的行业包括钢铁、化工、公路运输、航运和航空等。
氢能具有能源燃料和工业质料双重属性，可以在上述难以深度脱碳的领域发挥主要浸染。

从安全高效角度看，首先，氢能可以促进更高份额的可再生能源发展，有效减少我国对油气的入口依存度；其次，氢能可以进行化学储能和运输，实现能源的时空转移，促进我国能源供应和消费的区域平衡；此外，随着可再生能源电力本钱的降落，绿色电能和绿色氢能的经济性将得到提升，被大众广泛收受接管和利用；氢能与电能作为能源枢纽，更随意马虎耦合热能、冷能、燃料等多种能源，共同建立互联互通的当代能源网络，形成极具韧性的能源供应体系，提高能源供应体系的效率、经济性和安全性。

我国氢能家当发展依然面临寻衅

低本钱低排放绿氢制取是氢能家当面临的主要寻衅之一。
在不新增碳排放的条件下，办理氢的来源问题是氢能家当发展的条件。
化石能源制氢和工业副产制氢工艺成熟、本钱较低，短期仍将是紧张氢源。
但化石能源储量有限，且制氢过程仍存在碳排放问题；工业副产制氢产量有限且供应辐射路程短。

长远来看，电解水制氢易与可再生能源结合，规模潜力更大，更加清洁可持续，是最有潜力的绿氢供应办法。
目前我国碱性电解技能已与国际水平相靠近，是目前商用电解领域的主流技能，但未来降本空间有限。
质子交流膜电解水制氢目前本钱较高，关键装置的国产化程度正在逐年提升。
固体氧化物电解在国际靠近商业化，但海内仍处于追赶阶段。

我国氢能家当链供应体系尚不完备，间隔大规模商业化运用还有差距。
我国已建成加氢站200余座，且以35MPa气态加氢站为主，储氢量更大的70MPa高压气态加氢站占比小。
液氢加氢站、制氢加氢一体站的培植和运营履历不敷。
现阶段氢的运输紧张以高压气态长管拖车运输为主，管道运输仍为短板弱项。
目前共有氢气管道里程约400公里，在用管道仅100公里旁边。
管道运输还面临管材易发生氢脆征象造成氢气逃逸，未来仍需进一步提升管道材料的化学性能和力学性能。
液态储氢技能和金属氢化物储氢技能等取得了较大进步，但储氢密度、安全性和本钱之间的平衡关系尚未办理，离大规模商业化运用还有一定差距。

专门政策体系和多部门多领域折衷互助机制尚不完善。
《氢能家当发展中长期方案（2021—2035年）》是首个国家层面的氢能发展方案，但专项方案以及政策体系仍需完善，未来须要进一步明确家当发展方向、目标和重点。
氢能家当链涉及多种技能和行业领域，目前还存在跨领域协作不敷，跨部门折衷机制不足完善等问题。
比如，加氢站培植须要资金、技能、基建以及危化品牵制等多部门协作，目前存在主管部门不明确，审批难度较大，氢气属性仍仅为危化品等问题，对家当发展形成较大制约。

我们认为，技能、平台和人才是支持我国氢能家当发展的成长点。

首先，要持续提升关键核心技能水平。
技能创新是氢能家当发展的核心。
未来，我国将持续推进绿色低碳氢能制取、储存、运输和运用等各环节关键核心技能研发。
加快推进质子交流膜燃料电池技能创新，开拓关键材料，提高紧张性能指标和批量化生产能力，持续提升燃料电池可靠性、稳定性、耐久性。
着力推进核心零部件以及关键装备研发制造。
加快提高可再生能源制氢转化效率和单台装置制氢规模，打破氢能根本举动步伐环节关键核心技能。
持续开展氢能安全根本规律研究。
持续推动氢能前辈技能、关键设备、重大产品示范运用和家当化发展，构建氢能家当高质量发展技能体系。

其次，要着力打造家当创新支撑平台。
氢能家当的发展需聚焦重点领域和关键环节，构建多层次、多元化创新平台。
支持高校、科研院所、企业加快培植重点实验室、前沿交叉研究平台，开展氢能运用根本研究和前沿技能研究。
2022年年初，国家发展和改革委员会、教诲部发布了《关于华北电力大学国家储能技能产教领悟创新平台项目可行性研究报告的批复》，华北电力大学国家储能技能产教领悟创新平台项目正式获批，成为首批“挂帅”高校。
随后，华北电力大学氢能技能创新中央正式成立。
创新平台和创新中央重点环绕电化学储能、氢能及其在电网中的运用技能等领域开展技能攻关，积极推动国家氢能家当的发展。

再次，要推动培植氢能专业人才军队。
氢能家当技能水平及规模不断取得打破，然而氢能家当正面临人才军队的较大缺口，特殊是高层次创新性人才严重缺少。
日前，华北电力大学报告的“氢能科学与工程”专业被正式列入普通高档学校本科专业目录，“氢能科学与工程”学科被列入新型交叉学科。
该学科将以动力工程及工程热物理、化学工程等学科为牵引，有机领悟制氢、氢储运、氢安全、氢动力等多个氢能模块课程，开展全方位跨学科根本及运用研究，将为实现我国能源构造安全转型，以及我国氢能行业和能源奇迹的发展供应有利的人才支撑。

《光明日报》（ 2022年05月05日16版）

来源： 光明网-《光明日报》