氫風勁吹正當時

文／曹耀峰

氫能進入產業發展關鍵期，理性定位、精準施策、謀篇布局至關重要。

●“氫能的高質量發展，需要我們理性定位并客觀分析行業發展中存在的問題。”

專家簡介

曹耀峰，中國石化集團公司原副總經理、國家地熱能中心指導委員會主任、世界可持續發展工商理事會執委、中國能源研究會副理事長、中國工程院院士。

負責組織實施了以普光高酸性氣田百億方天然氣產能建設為核心的國家“十一五”重大工程——川氣東送工程。

領銜的“特大型超深高含硫氣田安全高效開發技術及工業化應用”科研成果榮獲2012 年度國家科學技術進步特等獎。

組織了勝利埕島油田200 萬噸年產量海工工程等項目建設與開發，在海上油田特別是淺海油田工程建設方面具有較深造詣。

組織了中國工程院《中國地熱產業規劃和布局戰略研究》《中國地熱產業規劃和布局戰略研究（二期）》《山西省地熱產業規劃和布局戰略研究》等重點咨詢項目，為我國地熱產業的健康有序發展提供了重要戰略支撐。

氫能，近期正受到前所未有的廣泛關注。由于處于產業發展初期，還需加強調研、科學論證，做好戰略支撐工作，保障氫能在我國的高質量發展。

氫能在我國的高質量發展，需要考慮和解決三個問題，即氫從哪來？用到哪去？是否有商業化的可能性？

氫從哪來，是指煤制氫、工業副產氫需考慮是否有富余氫用于氫能產業發展，可再生能源制氫需考慮當地是否存在合適來源。用到哪去，是要考慮當地是否有成熟燃料電池產業或其他氫消費產業，中途的儲運問題如何解決。是否有商業化可能性，是指當地政府能支持氫能商業化的補貼多久，如何精準定位補貼行業、環節、標準。

未來能源 潛力無窮

氫能，是一種資源豐富、用途廣泛、綠色低碳的二次能源。

氫能能量密度高，是木材的1000 倍、煤的5 倍左右、汽油的3 倍左右、天然氣的2.5 倍左右。氫能來源廣泛，煤、天然氣、石油、工業副產物、電解水都可以制氫。氫能用途廣泛，可用于發電、發熱、交通燃料，特別可用于燃料電池，在交通和儲能領域應用前景廣闊。不過，現階段氫能主要還是用于工業原料。

氫能在能源供給側和消費終端轉型中可發揮重要作用，供給側可消納更多可再生能源，在消費終端可實現零排放零污染。

目前，在世界范圍內氫能的發展正在受到廣泛關注。與此同時，燃料電池汽車迎來了產業化發展的重要窗口期。

據統計，2018 年，全球氫燃料電池汽車銷量為5177 輛。截至2018 年年底，氫燃料電池汽車保有量達到1.36 萬輛。2019年上半年，僅中國的產銷量就分別達到1170 輛和1102 輛。截至2018 年年底，全球加氫站數量達到369 座。

氫能產業有望成為全球新能源產業競爭的重要陣地，不少國家已將發展氫能列入了國家戰略。歐美日韓等發達國家和地區，已經先后制訂了多項氫能研究計劃。德國、法國、英國已出臺政策支持可再生能源制氫、燃料電池技術開發及應用。美國加州地區的氫基礎設施最為密集。2013年，美國加州眾議院出臺《第八號法案》；2015 年發布《加氫站許可指南》。日本目前運營著100 座加氫站。韓國將“氫經濟”列為三大創新增長戰略之一……

在中國，氫能日益受到重視。國家層面規劃戰略文件多次涉及氫能產業發展。2016 年，國家發改委、國家能源局聯合印發《能源技術革命創新行動計劃（2016—2030）》，涉及氫能和燃料電池應用。《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書（2016）》指出，到2020 年，加氫站達到100 座，氫能汽車保有量1 萬輛；到2030 年，加氫站達到幾千座，氫能汽車保有量百萬輛，市場規模萬億元以上。

氫能優勢突出，潛力較大，符合我國國情。當下著手布局氫能產業恰逢其時，很有必要。2019 年政府工作報告明確提出，“推動充電、加氫等設施建設”。截至目前，國內20 余省區市制定了氫能、氫燃料汽車的發展規劃。

中國石化 領跑氫能

發展氫能產業，也是中國石化發揮優勢、布局未來的現實選擇。

氫能與傳統油氣產業鏈的關系十分緊密，與石油石化行業的契合度極高。氫能產業鏈長，包含制氫、儲存、運輸、應用與交通燃料燃油、天然氣供應模式高度符合。

作為一體化的能源化工公司，中國石化提供了全國1/3 的化工產品、滿足了全國60%的油品需求，是我國最大的煉化產品生產和銷售企業。發展氫能，中國石化具有得天獨厚的優勢。

強大的制氫能力。中國石化氫氣年產量在300 萬噸左右，約占中國氫氣總產量的1/10；全國科學規劃的石化基地提供了現成的氫資源，地域優勢明顯，集中制氫輻射面積大、成本低。

成熟的能源安全管理經驗。目前，氫能作為能源管理還是危化品管理尚存爭議。氫能源的安全生產、運輸、存儲，是其規模化推廣的前置關鍵條件。中國石化有著豐富的安全管理經驗技術、完善的危化品安全制度體系和保障措施，擁有國內危險化學品領域唯一從事安全研究的國家重點實驗室，也是應急管理部化學品登記中心的依托單位。

全面的網絡站點體系。中國石化擁有遍布全國的3 萬多座加油站并有相應的物流體系布局，能夠快速布局加氫站。目前，國內燃料電池汽車發展較快的地區基本上處于中國石化油品銷售的市場腹地。以現有加油站網絡為基礎，快速布局加氫站，在加油站增設加氫功能，建設油氫合建站，能夠大大節約土地成本。

布局未來，中國石化正在全面推進氫能發展的相關工作。

設立專門機構，加強頂層設計。設立新能源辦公室；開展氫能源產業布局和實施方案研究工作；成立中國石化新能源研究所，支撐氫能關鍵技術創新；未來將成立氫能公司，致力于氫能技術研發及基礎設施網絡建設，引入國際領先的氫能企業作為戰略投資者，聯合打造氫能產業鏈和氫能經濟生態圈。

加強氫能領域國際合作。2019 年11月6 日，正值中法建交55 周年之際，中國石化集團有限公司與法國液化空氣集團在人民大會堂簽署合作備忘錄，探討加強氫能領域合作，揭開了中法清潔能源合作的嶄新篇章。

多措并舉，穩步推進氫能業務。

氫能生產（氫氣的制備和提純）。中國石化在高橋石化開展了500 標方/小時重整副產氫氣等氫資源提純利用新技術試驗，氫氣純度達到99.999%。在氫燃料電池汽車推廣較快的上海市，中國石化依托上海石化重整氫和制氫等氫氣資源及現有的變壓吸附裝置，按照供氫母站的定位建設1500 標方/小時燃料電池用高純氫供應中心，為上海加氫站提供氫氣。

氫能移動（氫氣的儲運和加注）。2019 年7 月1 日，中國石化在廣東佛山建成國內首座油氫合建站——樟坑油氫合建站。這是國內首座集油、氫、電為一體的新型能源供應網點。2019 年11 月18 日，上海首批兩個油氫合建站項目竣工并投入試運行。這是中國石化和法國液空在中國合作發展氫能的第一個落地項目。

氫能科技（儲氫和燃料電池相關技術）。依托中國石化新能源研究所，重點開展成品氫氣檢測、分布式制氫、低碳制氫、燃料電池膜電極等方面研發；合成出具有中國石化自主知識產權的燃料電池Pt/C 催化劑，電催化性能達到或優于目前市場上的相關產品；開發了PAN 基碳纖維成套技術；探索建設分布式燃料電池示范項目。

氫能投資（氫能相關的股權投資和資本運作）。中國石化集團資本有限公司通過直投和基金投資方式重點布局新能源、新材料、節能環保、高端智能制造等領域，通過財務投資發現和培育戰略投資機會。氫燃料電池汽車和氫能源業務是其投資重點方向之一。

理性定位 客觀分析

當前，“氫能社會”“萬能能源”“終極能源”的提法層出不窮。氫能的高質量發展，需要我們理性定位并客觀分析行業發展中存在的問題。

氫能為二次能源，是自然界中不存在的能源。氫能的制取，需要通過一次能源的加工、轉化而來。也就是說，氫能還是沒有辦法憑一己之力滿足能源供應需求的。

氫氣按來源分可分為灰氫（來自化石能源）、藍氫（來自化石能源+CCS/CCUS）、綠氫（來自可再生能源）。目前，我們所利用的主要是灰氫。但灰氫并不符合發展氫能的初衷。因為，灰氫的生命周期碳排放和能耗較高，從源頭上看只是污染發生了轉移。國際能源署的研究表明，全球利用化石能源制氫產生的二氧化碳高達8.3 億噸，等于英國和印尼的碳排放之和。

化石能源和可再生能源制氫，技術上都能走通，但只有后者才可能是無排放的。未來要真正實現大規模制氫，重點應在工業副產氫與可再生能源制氫方面取得突破。可再生能源制氫的成本較高，還處在示范階段，目前難以規模化推廣；工業副產氫用于燃料電池等高附加值應用，同樣需要進一步提純。

值得關注的是，當前，氫燃料電池還存在發展瓶頸。

在交通領域，氫燃料電池汽車雖然具有清潔環保、加注時間短等優點，但兩大瓶頸問題限制了其市場空間。

一是能源轉化中間環節多。氫燃料電池汽車是電動汽車的一種。氫氣要通過車載燃料電池轉化為電，又需要通過一次能源制取，整個過程包括一次能源→氫氣→電→機械能等幾個轉化環節，能耗大。特別是電解水制氫和天然氣制氫再用于燃料電池汽車，整個過程反復冗長，不如電動汽車和天然氣汽車簡單高效。

二是儲氫技術限制了市場應用。目前，主要有高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫、金屬儲氫、有機液體儲氫四種儲氫方式。高壓氣態儲氫體積能量密度低；低溫液態儲氫能耗和成本都很高；金屬儲氫、有機液體儲氫，分別存在質量儲氫密度過低、需要專門脫氫反應器和系統復雜等問題，目前在車載領域還很難商業化。

氫燃料電池在分布式能源領域的應用，日本、美國、韓國目前主要用于微型熱電聯產系統。但在中國，由于民用氣價、電價、供暖價格等存在交叉補貼，分布式燃料電池熱電聯產的產出值低于燃料費用，目前無法用于居民家庭領域，其他燃料電池分布式應用還在探索中。

伴隨氫能的快速發展，目前浮現出四大問題。

技術方面。燃料電池（催化劑、質子交換膜、氣體擴散層）與加氫站（氫氣壓縮機）的關鍵材料部件依賴進口，增大了投資與運行成本，影響了商業化進程。

安全標準方面。氫氣是易燃易爆氣體。發展氫能源必須制定嚴格、系統的相關標準，確保氫能源利用全過程安全。當前，我國的相關標準還有待進一步完善。運氫方面，長管拖車壓力參照天然氣相關規定在20MPa 內，管道輸送標準尚未建立；儲氫方面，沒有70MPa 的IV 型瓶相關標準；加氫站方面，現行標準安全距離較國外標準偏大（中國石化正在制訂油氫混合站標準）。

政策方面。無論氫燃料電池汽車還是加氫站，目前成本或投資都很高，沒有實現真正的市場化運營，對政府補貼依賴性強。補貼的偏差可能造成整個產業脫離真正的市場化發展方向。以燃料電池為例，日本豐田Mirai 的動力以燃料電池（114kW）為主，動力電池為輔（1.6kWh），而國內由于補貼政策原因，車輛配置的動力電池功率達到甚至超過燃料電池（如某物流車型，配置30kW 燃料電池+24kWh動力電池）。而究竟最優比例是多少，并未進行深入研究。

資本市場方面。氫能源成為資本市場炒作的熱點題材。2019 年上半年，相關公司股價出現暴漲，個別股票價格甚至漲了5 倍以上，遠高于同期上證指數和深成指數的漲幅。然而，氫能源的實體發展并不如資本市場火爆，核心技術空心化問題沒有得到根本解決，產業方面補貼的依賴性仍然很強，行業內觀望情緒比較濃重。

精準施策 持續發展

做好頂層設計，完善政策體系

加強氫能源產業戰略研究。科學分析預判氫能源相關市場、技術及未來產業發展方向，研究編制全國性氫能源產業發展戰略規劃。

科學合理制定補貼及相關扶持政策，確保氫能源產業形成一定規模，能夠進行技術示范升級，并引導產業整體健康發展。

加強技術創新，促進產業降本增效

盡快解決我國核心材料、關鍵零部件及設備的空心化問題。要通過持續技術創新，不斷降低氫氣和燃料電池成本，提高氫能源產業競爭力。

●加氫站，是打造“氫能社會”的一個縮影。

完善標準體系，保障產業安全發展

建立和完善以國家標準和行業標準為主、企業標準為輔，重點突出、結構合理，適應中國氫能源產業發展的國家標準體系，促進產業安全高效發展。

做好產融結合，助力產業高效發展

氫能源產業處于培育期，做好產融結合，不僅能夠有力促進氫能源實體經濟的發展，而且能夠實現資本的快速升值。

國家層面需防止資本市場過度炒作、脫實向虛，要降低泡沫，避免股價或估值大起大落。地方政府發展氫能產業，應當在充分考量資源、市場、資本等因素的基礎上，因地制宜布局產業發展。

氫能產業已經進入發展的關鍵時期。我們有信心從源頭上謀篇布局，做好產業發展戰略支撐，走科學化、高端化、智能化的路子，把我國的氫能產業打造成一流產業。

我們相信，在建成多元、高效、清潔、綠色的能源體系進程中，氫能必將發揮重要作用，同時為全面建成小康社會和實現美好生活做出更大貢獻。