淺析氫能產業對國家和地區能源供給的保障作用

劉磊

摘 要：氫能不僅有利于全力保障能源供應安全，而且有利于推動建設現代能源經濟體系，氫能產業和技術研究將成為現代能源經濟發展的重要方向。《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》明確提出，將氫能產業列為前沿科技和戰略性新興產業。2021年初，《西部地區鼓勵類產業目錄（2020年本》修訂發布，鼓勵內蒙古、貴州省、陜西省發展氫能產業。內蒙古“十四五”規劃綱要里提出，“大力發展新能源，推進風光等可再生能源高比例發展，壯大綠氫經濟，推進大規模儲能示范應用，打造風光氫儲產業集群”。本文主要介紹了氫能在經濟發展和能源保障中的戰略作用、國內外氫能產業發展現狀和國內氫能產業發展規劃，對我國氫能產業發展形勢進行了研判，并指出該產業目前面臨的主要問題及發展方向。

關鍵詞：氫能 現代能源經濟體系 能源保障

一、氫能在經濟發展和能源保障中的戰略作用

氫能具有清潔無污染、技術含量高、產業鏈條長、資本需求大和應用范圍廣的特點，已經成為經濟和科技強國進行國家競爭的重要賽道之一。能源短缺、環境污染是制約我國經濟、社會、生態發展的長期重大瓶頸，發展氫能具有重大戰略意義。

（一）氫能是構建現代能源經濟的重要方向

在優化能源結構方面，氫能作為一種二次能源，可從化石能源中獲取，有助于煤炭等一次能源清潔高效利用，提升供給側質量；通過電解水制取，增加電力系統靈活性， 有助于實現多異質能源跨地城和跨季節的優化配置，形成可持續高彈性的創新型多能互補系統。在提高能源安全方面，推動氫能及燃料電池技術在交通領域的大規模應用，率先實現消費端清潔化，有助于大幅度減少中國交通運輸領域石油和天然氣的消費總量，降低能源對外依存度，同時提升大氣質量。在促進能源革命方面，氫作為能源互聯媒介，通過可再生能源電解制取，可實現大規模儲能及調峰，耦合電網和氣網，能有效解決電力不易長期存儲問題，實現不同能源網絡之間的協同優化，促進清潔能源發展。在應對氣候變化方面，氫氣有望成為可再生能源規模化高效利用的重要載體，有助于引導大量可再生能源從電力部門流向交通運輸、工業和建筑等終端使用部門實現深度脫碳，履行《巴黎協定》碳減排承諾。

（二）推動能源結構轉型、保障能源安全

我國能源消費量巨大，2020年能源消費總量達49.8億噸標準煤，其中仍以煤炭、石油等高碳化石能源為主，仍存在一些突出問題。一是能源結構不合理，2020年煤炭消費占比仍達56.7%，石油、天然氣分別為19.1%和8.5%，非化石能源為15.7%。二是石油、天然氣自給能力不強。我國是油氣進口第一大國，2020年對外依存度分別攀升到73%和43%。石油、天然氣等對外依存度持續增大，對我國能源安全造成威脅。因此，發展氫能對我國能源低碳轉型、降低能源對外依存度具有重要的意義。

（三） 降低溫室氣體排放、促進實現碳中和

2020年9月22日，習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上發表重要講話，提出中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。氫能作為零碳能源，是實現這一目標的重要載體，可推動我國能源供需體系向低碳化、無碳化加快轉型。美、德、日、韓等發達國家把綠色低碳作為保障能源安全、引領技術創新的重要方面，積極謀求新的國際競爭優勢。隨著氫能應用技術發展逐漸成熟，以及全球應對氣候變化壓力的持續增大，全球范圍內已達成了共識，即氫能是促進經濟社會實現低碳環保發展的重要創新技術，其大規模應用有助于大幅減少石油和天然氣的消費總量，取代傳統化石能源，推動能源體系的變革，在能源轉型中將占據重要地位。

（四）順應新一輪技術變革，提供經濟增長點

氫能具有效率高、清潔零碳等多重優勢，已經成為新一輪能源技術變革的重要方向，世界各國特別是發達國家不斷加大對氫能技術及產業的研發投入，超前布局這一戰略性新興產業。我國正處在轉變發展方式、優化產業結構的關鍵時期，國家能源局發布的《2020年能源工作指導意見》指出，應制定實施氫能產業發展規劃，組織開展關鍵技術裝備攻關，積極推動應用示范，從改革創新和新技術產業化發展角度推動氫能產業發展。主動順應新一輪技術變革國際大趨勢，加快推動氫能產業發展布局，全力搶占新技術、新產業發展制高點，對推動新舊動能轉換、實現經濟高質量發展、建設自主可控產業體系具有重大戰略意義。

二、國內外氫能產業發展現狀

（一）世界氫能發展現狀

2019—2020年，多個國家和地區相繼出臺具有實操性的氫能戰略和氫能發展路線圖。一些國家對氫能技術應用進行具體部署，主要以氫能在交通運輸領域的應用為主。部分國家著手設定工業、建筑和發電等部門的氫能發展目標。推動氫能發展的政府計劃（包括政府制定的目標、承諾、激勵措施等）中，重點聚焦于乘用車、車輛加油站、公共汽車、電解裝置、卡車五大應用領域。

1.德國氫能產業聯盟規模效應突出

德國為加大氫能和燃料電池汽車的開發與商業化應用，先后成立多個技術聯盟和產業聯盟。最為典型的是2015年法國液化空氣集團、戴姆勒、林德、OMV、殼牌和道達爾等企業聯合組建H2 Mobility聯盟，以社會產業資本的身份與國家氫能和燃料電池技術組織（NOW）一同支持德國氫能產業發展。H2 Mobility計劃在漢堡、柏林、魯爾、法蘭克福、斯圖加特、慕尼黑六大都市圈的主干道和高速公路上建成100座加氫站，以上六大都市圈各布局10座，其余40座布局在相鄰城市之間，作為加氫站網絡的連接站和目的地站，形成環網狀氫能高速公路。截至2020年底，H2 Mobility已建成87座加氫站，其中絕大多數已實現運營。

2.日本著力構建“氫能社會”

日本高度重視氫能產業發展，明確提出將氫能社會納入國家發展戰略。日本先后發布《日本復興戰略》《能源戰略計劃》《氫能源基本戰略》《氫能及燃料電池戰略路線圖》，規劃實現氫能社會戰略的技術路線。在2019年4月發布的《第五次能源基本計劃》中，日本計劃將氫能源汽車數量從2020年的4萬輛增加到2025年的20萬輛，2030年氫能源汽車數量將達到80萬輛。

3.歐盟持續推進氫能及燃料電池研發推廣以確保領先地位

歐盟將氫能作為能源安全和能源轉型的重要保障。在能源戰略層面提出了《2005歐洲氫能研發與示范戰略》《2020氣候和能源一攬子計劃》《2030氣候和能源框架》《2050低碳經濟戰略》《歐盟氫能戰略》等文件，

《歐盟氫能戰略》把綠氫作為未來發展的重點，主要依靠風能、太陽能生產氫，并制定了三大階段性目標。第一階段為2020—2024年，在歐盟境內 建成裝機容量為6GW的電解槽（單槽功率達100MW），可再生氫能年產量超過100萬噸。第二階段為2025—2030年，建成多個地區性制氫產業中心，電解槽裝機容量提升至40GW及以上，可再生氫能年產量達到1000萬噸。第三階段為2030—2050年，重點是氫能在能源密集產業的大規模應用，典型代表是鋼鐵和物流行業。

4.韓國致力打造“氫經濟”尋求增長新引擎

韓國政府高度重視汽車產業與氫能協同發展，于2019年10月推出氫能城市計劃，當年為氫燃料電池汽車提供財政補貼1304億韓元。根據韓國政府計劃，到2022年將為15000輛燃料電池汽車和1000輛氫氣公交車提供資金，還將資助310個新的氫氣加氣站，2019年起5年內用于氫燃料電池以及加氫站的補貼將達到20億歐元。

截至2020年底，韓國共建成43座商業化運營加氣站，在建和擬建加氫站21座，主要分布于首爾和釜山兩個城市圈周圍，同時根據韓國政府發布《氫能經濟活性化路線圖》顯示，韓國計劃2022年建成310座加氫站，2040年建成1200座加氫站。

（二）我國氫能產業政策

2019年3月，氫能源首次寫入《政府工作報告》，明確將推動加氫等設施建設。2019年底，《能源統計報表制度》首度將氫氣納入2020年能源統計，15部門印發《關于推動先進制造業和現代服務業深度融合發展的實施意見》推動氫能產業創新、集聚發展，完善氫能制備、儲運、加注等設施和服務。

2020年初，國家發改委、司法部發布《關于加快建立綠色生產和消費法規政策體系的意見》，將于2021年完成研究制定氫能、海洋能等新能源發展的標準規范和支持政策。2020年4月，國家能源局發布《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》，氫能被列為能源范疇。2020年6月，氫能先后被寫入《2020年國民經濟和社會發展計劃》和《2020年能源工作指導意見》。

2020年9月，國家能源局下發《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》，通知要求對燃料電池汽車的購置補貼政策，調整為燃料電池汽車示范應用支持政策，對符合條件的城市群開展燃料電池汽車關鍵核心技術產業化攻關和示范應用給予獎勵，形成布局合理、各有側重、協同推進的燃料電池汽車發展新模式。

（三）內蒙古氫能產業發展基礎

內蒙古自治區能源資源富集，氫能來源廣泛，制氫潛力巨大。根據自治區“十四五”新能源倍增計劃，到2025年，內蒙古新能源發電裝機規模將超過1億千瓦，新能源裝機規模全國第一，具備發展新能源大規模制氫的良好條件，現有潛在新能源制氫產能超過330萬噸。自治區氯堿、焦化等行業副產氫資源豐富，初步測算，全自治區工業副產氫氣超過130萬噸，具備大規模利用的成本優勢。此外，包鋼焦化、神華包頭煤化工、華信煤焦化、烏海化工等企業均已建成一定規模的化石原料制氫項目，全區化石原料制氫潛在產能超90萬噸。

內蒙古自治區煤炭及各類礦產資源豐富，重型柴油機車、礦用重型卡車、礦山機械保有數量位居全國前列，各類采運礦車、物流車輛接近50萬輛，均可考慮采用氫燃料電池車替代。

內蒙古自治區黑色冶煉行業規模較大，鐵合金產量全國第一，采用氫能替代煤炭作為還原劑，可實現冶金行業的“低碳”甚至“零碳”。此外，氫能還可應用在的建筑領域，農牧邊區采暖、供電等方面。

目前，烏海市已建成加氫站3座，包括1座固定式加氫站和2座移動式加氫站，日加氫能力共計1800公斤；2021年計劃投運氫燃料電池公交車50輛，其中，20輛即將投運，16輛已交付，其余14輛已訂購。另外，包頭市也計劃在近期實施氫燃料電池環衛車項目，內蒙古首臺100kW級氫燃料電池環衛重卡車于2021年2月25日在包頭市整裝下線。

三、國內氫能產業發展規劃

（一）國內氫能產業發展的政策支撐

1.國家出臺相關政策。截至目前，國家已出臺相關支撐政策50余項，涉及科技創新和新興產業的政策45項，涉及能源保障的5項。

2.內蒙古出臺相關政策。截至目前，內蒙古自治區已發布涉及氫能產業相關支持性政策16項，覆蓋產業鏈發展、氫燃料電池車、加氫站建設、資金補貼等方面。

（二）氫能產業中長期規劃

1.國家氫能產業規劃

國家提出的目標到2030年中國的氫氣需求量將達到3500萬噸/年，到2050年中國的氫氣需求量將達到6000萬噸/年，產業鏈年產值約12萬億元，其中交通運輸方面的氫氣需求量將達到2458萬噸/年。折合新能源裝機約16億千瓦，產生經濟效益2萬億，每年減少碳排放10億噸標煤。

2.內蒙古氫能產業規劃

內蒙古自治區充分發揮自然資源豐富、工業基礎雄厚、應用場景廣泛等綜合優勢，搶抓氫能產業規模化發展的戰略機遇，把發展氫能產業作為助力內蒙古產業轉型升級和能源結構調整的重要引擎。計劃通過10年左右的努力，實現自治區氫能生產規模從小到大，產業布局從分散到聚集，技術水平從起步到領先的突破性發展，完成“上萬輛、千萬噸、過萬億”的“三萬”目標，即燃料電池汽車總量增加超過一萬輛，綠氫生產規模超過千萬噸，帶動超過一萬億產值的綠氫產業，形成國內領先的氫能制取、儲運和應用一體化發展的產業生態集群，構建全國重要的綠氫生產輸出基地、燃料電池重卡示范基地、氫能裝備生產制造基地。

其中，“十四五”作為自治區氫能產業起步期，計劃通過技術引進等方式，突破綠氫生產、高壓氣態儲氫、液氫儲運設備的集成設計及制造技術；開展“多能互補+氫”“源網荷儲+氫”等類型示范項目15個以上，綠氫供給能力達100萬噸/年，制氫成本具有一定競爭力；有序布局加氫站等基礎設施建設，加氫站（包括合建站）達到100座；加速推廣中重型礦卡替代，在公交、環衛等領域開展燃料電池車示范，累計推廣燃料電池汽車10000輛；探索綠氫在儲能、冶煉、分布式發電、熱電聯供等領域示范應用，打造10個以上氫能應用示范項目；培育或引進15- 20家氫能相關核心企業，初步形成一定的產業集群。帶動氫能產業總產值超過1000億元。

四、國內氫能產業形勢研判

結合已經出臺的各省市氫能規劃，我國國情、各地方具體情況及我國氫能發展的現狀，對各省市氫能發展主要有以下三個初步研判：

1.從各省市支持的力度看，我國氫能產業發展較快的地區為珠三角、長三角、京津冀和山東等經濟發達地區。

2.從資源稟賦的角度看，西北地區風光資源豐富，具備發展綠氫的優勢，有望加碼氫能發展政策，支持地方能源轉型。

3.從氫能全產業鏈角度看，傾向于對加氫站、燃料電池車的應用支持，加氫能力為日加注量500公斤和1000公斤的加氫站成為支持的重要方向。

五、國內氫能產業發展面臨的主要問題及發展方向

1.綠電制氫成本高。目前，煤制氫成本在5元- 10元/公斤，工業副產氫為15元- 20元/千克，電解水制氫在45元- 50元/公斤。電解水制氫成本遠高于傳統能源制氫成本，但電解水制氫純度高于煤制氫和工業復產氫。而且隨著規模化生產，成本有望降低到20元/公斤以內，將具有很強的市場競爭力。

2.氫氣的存儲技術有待突破。目前國外已基本具備70Mpa存儲技術，我國正在努力研發相關技術，而且在內蒙古已經開始試點。

3.關鍵設備仍需進口，技術壁壘短期存在。由于氫能產業剛啟動規模化建設，國內設備制造商產能布局不足，造成訂貨難、排產難，而且關鍵設備仍需進口。但隨著產業得到大力推動，設備研發和制造已在各地啟動，規模化生產指日可待。

目前，自治區能源局、各盟市發改委已在積極申報以新能源發電為主體，通過電解水制氫手段的氫能項目。通過先行先試，促進大規模開發氫能產業，推動引入相關裝備制造業，實現全產業鏈協同發展，努力在“十四五”實現綠氫經濟快速、高質量發展。

參考文獻：

[1] 中國氫能源及燃料電池產業[OB/OL]，https：//max.book118.2020.

[2] 馬明軒.“氫能社會”，30年后到來[N].中國石化報，2020- 10- 23.

[3]于大勇.理想豐滿現實骨感燃料電池汽車何以圓夢[N].中國高新技術產業導報，2020- 11- 23

[4]吳博峰.“氫”裝上陣 開啟新能源車新時代[N].中國消費者報，2020- 10- 20.

[5]趙俊瑋，陳軼嵩，方海峰，劉永濤，韓天園，徐鑫.我國燃料電池汽車加氫站發展現狀分析及對策建議[N].汽車工程學報，2019- 05- 20.

[6]符冠云.氫能在我國能源轉型中的地位和作用[J].中國煤炭，2019- 10- 22.

[7]張振，陳思錦.國家節能中心重點節能技術典型案例首場發布推介活動在京舉行[J].中國經貿導刊，2020- 11- 25.

[8]馬梅若.碳中和目標的提出意味著什么[N].金融時報，2020- 09- 30.

（作者系內蒙古現代能源經濟研究院產業創新處副處長）責任編輯：康偉