世界氫能委員會：發展氫能對遏制全球氣候變暖至關重要

世界氫能委員會（Hydrogen Council）認為，發展氫能對于實現能源轉型、遏制全球氣候變暖至關重要。氫能將在這一轉型中發揮七大作用，并且氫能可為人類提供經濟上可行且對社會有益的能源解決方案。未來可以利用氫來轉換和存儲超過500太瓦時的電力，從而充分發揮可再生能源的替代作用。氫能可以在全球能源分配中扮演重要角色，將可再生能源豐富的地區與有能源進口需求的地區聯系起來，也可以作為發電的備用能源和戰略儲備能源。據預測，2040年氫能將占世界終端能源消費的18%，2050年全球20%的二氧化碳減排要靠氫能來完成。

1、氫是清潔高效的二次能源

國際氫能協會（International Association for Hydrogen Energy）副主席、國際標準組織氫能技術委員會（ISO/TC197）副主席毛宗強教授認為，氫能符合“3E+S”的新能源安全觀，即經濟（Economy）、環境(Environment)、能源(Energy)和社會安全（Safety）。氫作為能源，具有以下特點：

●資源豐富。氫是宇宙中最豐富的元素，構成了宇宙分子的75%。氫主要以化合物的形式存在，水是最重要的氫的化合物，而水又是地球上最廣泛的物質。人類不必像為了爭奪分布極不均衡的石油那樣發動戰爭。因此，氫能是當之無愧的“和平能源”。

●與其他燃料相比,氫能是最清潔的燃料，零污染，零碳；環境友好，無次生污染。氫燃料電池發電只生成清潔的水，且水可以循環使用后再產生氫。

●氫能可將不穩定的可再生能源變成穩定能源，被視為可再生能源橋梁。

●氫能方便儲存，適應中、大規模的儲能。

●全能能源。氫能既可發電、供熱，也可用作交通燃料。

●能量密度大，除核燃料外，氫的發熱值是所有其他化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142351千焦/千克，是汽油發熱值的3倍。

●安全性高，由于質量輕、泄漏性強、擴散性大、燃燒范圍寬、著火能低，從總體上來說，氫氣作為燃料使用非常安全，無次生事故。

●氫既可以作為燃料，又可以作為化學原料和其他燃料的原料。

2、氫能產業鏈初見規模

氫氣主要由煤炭、天然氣等化石原料制得（化石能源原料占比96%），其中煤制氫占比最大，但能耗高、污染大，需要優化。總體上，化石能源制氫技術成熟，預計將延續至2050年。可再生能源制氫尚處于示范階段，將在2030年之后發揮作用，其中TiO2催化光水解制氫技術受到重點關注。

氫氣儲運是制約氫能產業發展的關鍵環節。氫可以以高壓氣態、液態、金屬氫化物、有機氫化物和吸氫材料強化壓縮等形式儲存。衡量一種氫氣儲運技術好壞的依據有儲氫成本、儲氫密度和安全性等幾個方面。在儲運氫方面，目前普遍采用具備高耐氫和耐壓能力的25~35兆帕儲氫罐，70兆帕處于小范圍應用階段。管道運輸是運氫的主要方式，截至 2017 年年底，全球共鋪設了4284公里輸氫管道，其中美國達到 2400公里，歐洲約有1500公里。從發展動向上看，有機液體儲氫發展迅猛，低成本大規模金屬氫化物儲氫技術受到持續關注，中國已成為世界上最大的儲氫合金LaNi5的生產國。荷蘭、德國、英國允許氫氣以一定比例混入天然氣管網進行運輸，最高可達10%。

在利用方面，目前氫最主要的用途仍是作為化工行業的原材料，用于合成氨、煉油和煤炭深加工。氫燃料電池應用規模不大，但發展快速，技術日益成熟，氫能產業鏈初見規模。

日本家用微型燃料電池熱電聯供系統以天然氣為原料，采用氫燃料電池技術，綜合能效可達95%，已推廣20萬套，是一種頗具潛力的分布式能源利用技術。日本、德國、韓國等有多款氫燃料電池汽車上市，氫燃料電池客運列車已在德國投入運營。其中，豐田公司2014年底推出氫燃料電池汽車Mirai，標志著氫燃料電池乘用車進入商業化。2015年產700輛，2016年產2000輛，2017年產約3000輛，目前處于供不應求的狀態，豐田公司計劃從2020年之后將Mirai的產量提高到每年3萬輛以上。

中國氫能產業的特點、動向與需要關注的問題

特點：

資源上有基礎，技術上有積累

作為世界第一大產氫國，中國有超強的氫氣供應能力，2015年產量超過2200萬噸，占世界氫產量6500萬噸的34%。利用副產氫氣和棄電制氫是中國氫氣來源的一大特色。中國工業裝置的副產氫氣量巨大。2016年，我國焦炭、甲醇、氯堿、合成氨裝置的理論副產氫氣分別是945億、224億、92億和71億立方米，總計1332億立方米。我國具備利用棄水、棄風、棄光、棄核發展電解水制氫的優勢。2016年我國棄水、棄風、棄光的電量達1100億度，折合氫氣220億立方米；2016年，我國35臺商運核電機組運行裝置容量為3363萬千瓦，理論發電2928億度，實際發電2105億度，棄電823億度，折合氫氣164億立方米。“四棄”合計折合氫氣384億立方米。工業裝置副產氫氣和棄電制氫合計1716億立方米，即1532萬噸。如果按照1輛氫燃料小轎車每年運行300天，每天使用0.5公斤氫氣計算，可以供1億輛氫燃料電池小轎車1年的用氣量。

我國工業體系完整，圍繞氫氣制取、運輸和利用都有著一定的技術基礎，分散在不同的行業和領域。本世紀以來，我國政府對氫能及氫燃料電池的技術研發的支持顯著加強。2001年我國啟動了首個氫能“973”項目，為期5年，擬解決超臨界條件下氫的吸/脫附行為規律及其儲放氫機理；相關催化劑的化學剪裁基礎、構-性關系及電催化過程機制；關鍵材料的規模制備科學；多相流反應基礎科學問題等。后續又先后設立“863”項目、“十五”到“十三五”重大項目并予以支持。我國初步掌握了燃料電池汽車（FCV）和氫能設施的核心技術，基本建立了具有自主知識產權的FCV動力系統技術平臺，實現了百輛級動力系統與整車生產能力。“十三五”電動汽車科技規劃中提出,在FCV關鍵基礎器件、燃料電池系統、基礎設施與示范三個方面加大研發投入力度。我國《燃料電池汽車發展路線圖》中提出,2020~2030年逐步由示范運行向大規模推廣應用發展，到2025年、2030年分別實現萬輛、百萬輛FCV上路行駛。目前，國內大部分主流車企已開始重視FCV發展，加大研發投入。

動向：

中國各地政府、企業發展氫能

和燃料電池產業情緒高漲

2016年以來，中央陸續發布了《能源技術革命創新行動計劃（2016-2030）》《“十三五”科技創新規劃》《“十三五”戰略性新興產業發展規劃》等多個利好氫能和燃料電池發展的政策。在有關政策的鼓勵下，中國氫能與燃料電池的發展迅猛，許多氫能與燃料電池的商業活動和政府規劃浮出水面，資本市場也越發看好中國氫能和燃料電池產業。總體來說，我國地方政府在氫能與燃料電池產業推進上呈現東部與南部領先、中西部快速跟進的態勢。江蘇省如皋市與廣東省佛山市表現尤其搶眼。

江蘇省如皋市從2010年起開始布局氫燃料產業，集聚了百應能源、碧空氫能、澤禾新能源、江蘇氫能、世貿空壓機和美國安思卓等10多家氫能企業，康迪、陸地方舟、青年亞曼、金杯、英田、賽麟等6家整車廠，以及一批燃料電池關鍵零部件生產企業，成為在氫燃料方面國內企業聚集度最高的地區，一條覆蓋新能源汽車上下游各環節的完備產業鏈條正加速形成。2016年8月28日，如皋市被聯合國開發計劃署命名為“中國的氫經濟示范城市”。2017年11月，國內首個商業化運營加氫站在廣東省佛山市落成。2018年4月12日《佛山市南海區促進加氫站建設運營及氫能源車輛運行扶持辦法（暫行）》（以下簡稱《扶持辦法》）出臺。此外，上海、蘇州、濟南、武漢、成都等城市也摩拳擦掌，準備在氫能與燃料電池領域大顯身手。2017年9月20日，上海市發布《上海燃料電池汽車發展規劃》。2017年以來，山東省進軍氫能經濟，依托濟南先行區建設集“氫能源科技園”“氫能源產業園”“氫能源會展商務區”三位一體的“中國氫谷”。2018年3月13日，蘇州市發布《蘇州市氫能產業發展指導意見（試行）》。湖北武漢市也在布局規劃發展千億氫能產業，打造世界氫能汽車之都。2018年3月22日，《武漢經濟技術開發區（漢南區）加氫站審批及管理辦法》出臺，這是全國首個加氫站審批及監管地方管理辦法，為推進和加快氫能汽車產業的發展掃清障礙。

從市場來看，2017年，我國共有8個品牌的10款車型FCV在產，總產量為1272輛。其中，燃料電池專用車（物流車、叉車等）992輛，占總產量的78.0%，燃料電池客車280輛，占總產量的22.0%。較2016年（FCV總產量629輛）同比增長了102.2%。截至2018年3月，中國共建成12座加氫站，在建19座。

需要關注的問題：

氫能技術可以推動動力產業轉型和新能源汽車、分布式供能等新興產業發展，具有改變能源結構的潛力，實現能源供給端到消費端的全產業鏈轉變，促進人類生產、生活方式的變革。

我國在推動氫能產業發展的過程中需要關注以下幾個問題：

●氫氣作為二次能源的全生命周期排放及相關減碳技術。當前，化石能源制氫中煤炭制氫的成本相對最低，但煤炭也是最高碳的化石燃料。在制氫環節要統籌考慮二氧化碳的捕集、利用和封存技術及相關成本。著眼長遠，需要重點推動可再生能源制氫技術發展。

●安全、經濟的氫能基礎設施建設。氫氣輸送管道與加氫站建設投入大、周期長，單個加氫站建設成本約150萬～350萬美元，年運營成本約15萬～40萬美元。由于高昂的建設與運維成本，全球運營的加氫站僅328座（截至2018年1月）。目前，我國的加氫站尚沒有對公眾開放（目前均用于客車和特殊用途），而在各種規劃中，到2020年我國加氫站數量將超過100座，2025年將超過300座，需要特別關注產業鏈配套，做好風險分析，切實提高氫氣儲運和加注的安全性和經濟性。

●切實攻克制約氫能產業鏈的核心關鍵技術。必須意識到我國在某些核心關鍵技術上與國外最先進技術的差距，迎頭趕上。比如膜電極耐久性，國內動態工況實測壽命大概在3000小時左右；國外已經達到了9000小時；在儲氫罐壓力上，我國主流壓力是35兆帕，而豐田公司在Mirai汽車上已經采用了70兆帕。在發展模式上，需要深刻借鑒中國高鐵與汽車工業技術發展的不同路徑與經驗啟示，重視技術突破帶動市場繁榮。

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