國內外氫能產業的發展態勢與河南的路徑選擇

郭玲玲

氫能是一種綠色低碳二次能源，具有能量密度大、轉化效率高、來源豐富、應用廣泛等特點，被譽為21世紀的終極能源。習近平總書記在中央政治局第三十六次集體學習上強調，積極有序發展光能源、硅能源、氫能源、可再生能源。2022年河南省政府工作報告中提出，規劃建設鄭汴洛濮氫能走廊，加快氫能全產業鏈研發和一體化布局。加快氫能產業高質量發展，是河南推動能源結構低碳轉型的戰略選擇，是確保“雙碳”目標如期實現的重要支撐，也是謀劃未來產業戰略布局的關鍵舉措。

一、當前國內外氫能產業發展的態勢分析

（一）國際氫能產業發展態勢

從全球范圍看，目前超過20個國家和地區制定了氫能發展戰略，預計至2025年，占全球經濟總量80%的國家將為發展“氫經濟”制定本國的戰略。當前國際氫能產業發展呈現以下態勢：第一，主要發達國家處于世界領先水平。其中，日本在技術、材料、設備等方面擁有明顯優勢，擁有專利數全球領先，并打造出一批“隱形冠軍”，如龍頭車企已基本掌握氫燃料電池核心技術，東麗公司主導全球膜、碳紙和碳纖維等關鍵材料，川崎重工主導液氫儲運技術和裝備等。歐盟憑借快速發展的可再生能源優勢和較為完善的天然氣基礎設施優勢，在制氫、儲運氫、氫利用和燃料電池等領域均取得了豐碩成果。美國持續鼓勵科技研發，在質子交換膜燃料電池、燃料電池系統和車載儲氫等領域也擁有大量專利。第二，各國氫能發展定位趨向統一。主要發達國家氫能發展的初衷包括：降低碳排放、保障能源安全和實現經濟增長。但隨著碳中和戰略成為國際共識和普遍行動，各國氫能發展定位逐步趨向統一。隨著俄烏沖突的持續，能源安全將成為歐洲各國乃至世界各國加快推動氫能發展的重要驅動力。第三，可再生能源制氫是最終方向。由于資源稟賦各異、發展定位不同，各國制備氫氣的技術路線也各有側重。如歐洲國家長期致力于可再生能源制氫，澳大利亞采取可再生氫優先的戰略兼具發展化石燃料制氫，而日本更多依賴海外氫能供應體系。但毋庸置疑的是，可再生能源制氫將是未來氫源的核心方向，也是開展國際合作的重要領域。第四，應用場景逐步走向多元。主要國家氫能應用場景主要聚焦在交通領域，目前也開始往發電、儲能和工業脫碳領域拓展。如日本運用氫與氨摻燒的方式來探索發電脫碳化和工業部門脫碳化，德國在氫能冶金、泛歐加氫網絡等方面均有示范項目持續推進。隨著俄烏沖突帶來的地緣政治影響，氫能加速發展的時間窗口或將會提前。可以預見，未來圍繞氫能領域的技術、標準、產業、市場等方面的競爭將會更加激烈，國際合作的空間也會更加廣闊。

（二）國內氫能產業發展現狀

“雙碳”目標引領下，全國各地相繼出臺發展規劃和鼓勵政策，推動氫能研發、制備、儲運和應用全產業鏈發展，初步形成了珠三角、長三角和京津冀等區域先行發展格局。“氫能熱”不斷高漲，在推動產業快速成長的同時，也出現了低水平重復建設的苗頭。

第一，總體發展處于初期。關鍵材料和技術與國際差距明顯，如氫燃料電池電堆中的催化劑、質子交換膜、碳紙，加氫設備中的壓縮機、加氫槍、高壓閥門、碳纖維等大多依賴進口；膜電極、雙極板、空壓機、循環泵等雖然能夠實現國產，但性能與國外差距較大；產業技術標準和檢測認證體系滯后于發展需求等。這就使得現階段我國氫能產業各環節成本較高，高度依賴政府補貼，整個氫能產業仍然以示范應用為主，難以進行規模化市場化推廣。同時，來源主要由化石能源制氫和工業副產氫構成，其中煤制氫和天然氣制氫占比近八成，工業副產氫占比約兩成，可再生能源制氫規模非常小。第二，儲運體系亟待建立。目前，氫氣儲運方法主要有四種：長管拖車、氣體管道、液態儲運和固態儲運。其中，固態儲運處于小規模實驗室階段；液氫成本高昂，在我國主要應用于航天領域；氫氣管網在我國發展明顯不足，管道總里程僅約400公里，在用管道僅有百公里左右，同時天然氣摻氫技術也還處于起步階段。現階段，我國主要以高壓氣態長管拖車運輸為主，但受技術條件所限，長管拖車容器壓力僅為20MPa左右，單車運載量約為300kg，且運輸距離超過300km成本將增加顯著。當前，氫氣運輸所占成本比重達到一半以上，規模化及高經濟性的運氫體系亟待建立。第三，“氫走廊”加快推進。氫能產業發展需要有完善的氫能基礎設施建設，如果無法形成規模效應，會限制氫能的推廣和應用，因此區域合作是發展氫能的重要路徑。目前，國內至少有6個“氫走廊”項目，如長三角“氫走廊”、廣東粵彎“氫走廊”、山東半島“氫動走廊”、成渝“氫走廊”等。通過建設連接城市間的“氫走廊”，有利于打通氫能產業互通路徑，形成區域協同和示范效應，推進能源轉型和生態文明建設。第四，無序競爭風險初現。截至目前，全國已有20多個省份發布氫能相關規劃，幾乎都將主導方向和重點放在了燃料電池、汽車及其產業鏈的發展方面。《2020氫應用發展白皮書》數據顯示，截至2020年8月，我國氫能產業鏈相關企業已達2196家，近5年氫能相關企業新增注冊量增長457%。盲目上馬、同質競爭等將帶來氫能產業市場分割、無序競爭、產能過剩等風險。

二、現階段河南氫能產業發展的狀況評析

河南作為能源化工大省，氫能產業起步較早，是國內較早關注并布局氫燃料電池等前沿技術的省份之一。隨著換道領跑戰略的實施，氫能產業進入快速發展窗口期。

（一）總體呈現點狀布局、突破發展之勢

河南目前初步搭建了涵蓋上下游的氫能產業鏈，部分領域已經實現逐步突破。如技術研究方面，氫能與燃料電池聯合實驗室、河南省燃料電池與氫能工程技術研究中心等正式獲批建設。產業布局方面，基本形成了開封、洛陽、濮陽等地氫制備，鄭州、新鄉等地氫燃料電池電堆、動力系統、電驅動系統研發應用，鄭州氫燃料電池客車技術研發應用的格局。但河南氫能產業更多是作為新能源汽車發展的一部分，缺乏整體的長遠發展規劃，核心技術和龍頭企業仍然較少、空間布局仍未形成協同聯動，迫切需要聚點為鏈、化氫為能。

（二）骨干整車企業牽引產業鏈發展

當前，河南氫能產業主要發力點在下游應用環節，產品主要涉及氫燃料客車和物流車兩類，呈現骨干整車企業牽引產業鏈發展的局面。但不容忽視的是，目前河南氫能及燃料電池汽車產業還處于市場導入期，產業諸多環節仍不完善，產業鏈條還比較單一，且未形成規模化發展，在燃料電池系統集成、動力系統控制等領域還存在薄弱環節，亟待延鏈補鏈強鏈、強化市場主體引育等。

（三）工業副產氫占據氫源絕對地位

河南發展可再生能源制氫空間有限，但工業副產氫卻較為豐富，全省年工業副產氫55萬噸。可以預計，在可再生能源制氫成為穩定足量的低價氫源前，工業副產氫將是河南培育氫能終端市場的重要過渡手段。因此，短期看需要加快探索如何將工業副產氫高值化利用的商業模式，長期看需要解決“綠氫從哪里來”的問題。

（四）基礎成本較高阻礙大規模推廣

以加氫站為例，由于建設成本較高，投入回報率低，推行難度較大，勢銀（TrendBank）數據顯示，截至2022年4月初，河南省共建成加氫站7座，在全國排名第十位，占比僅為3%，遠低于廣東（50座）、山東（28座）、江蘇（21座）和浙江（21座），距離支撐未來氫燃料電池汽車規模化推廣還有相當長的距離。同樣的困境也存在于氫氣制備和儲運環節。因此，如何統籌發展成本與應用推廣是必須面對和解決的問題。

（五）政策支持主要圍繞氫燃料汽車產業

氫燃料汽車是河南氫能產業的重要突破口和主要應用場景，也是各項政策支持的焦點。當前，發達國家在氫能分布式發電、家用備用電源、熱電聯供等方面有較多的實踐；山東省也啟動了“氫進萬家”計劃，打造氫能綜合應用新模式。面向未來，河南需要在更多領域鼓勵探索挖掘氫能更大潛力。

三、未來河南氫能產業高質量發展的路徑

“雙碳”目標下，河南推動氫能產業高質量發展，要把握黃河流域生態保護和高質量發展的戰略機遇，以供給側結構性改革為主線，著眼搶占未來產業發展先機，立足省情、放眼世界，找準產業方向，著力打造完善的氫能產業生態，為新時代現代化河南建設提供有力支撐。

（一）立足省情穩慎進行頂層設計

鑒于目前制儲運用各環節都還處于多元技術競爭階段，推進氫能產業發展，需要立足河南能源戰略和產業發展需要，安全為先、因地制宜、量力而行，科學理性進行頂層設計、規劃和布局。一是出臺省級層面氫能產業中長期發展規劃。以長遠戰略眼光，對區域氫能產供儲用體系作出系統部署，并結合現代化河南建設目標提出氫能發展的階段目標、產業方向、路線圖和重點工程等。如爭取用十五年時間分兩步走，實現河南氫能產業突破式發展，建成集氫能創新研發、裝備制造、產品應用、商業運營于一體的國內國際知名的氫能產業基地等。二是建立全鏈條安全監管體系。安全是氫能產業高質量發展的前提和底線。要建立安全評價和檢測體系，積極利用互聯網、大數據、人工智能等先進技術手段，建立氫能全產業鏈數據監控平臺，制定氫能突發事件處置規程等。三是形成協同支持氫能發展合力。發揮好財政投資引導作用，加強與各類銀行機構、各級產業基金的合作，搭建產融對接合作平臺，重點支持氫能產業市場主體培育、關鍵共性技術研發、基地平臺建設、重點項目實施等，不斷拓寬氫能產業融資渠道。支持符合條件的氫能企業在科創板、創業板等注冊上市融資。

（二）針對短板加快開展自主創新

加快核心關鍵技術研發突破，增強產業鏈供應鏈的自主可控能力。一是發揮龍頭企業創新引領作用。支持龍頭企業聯合高校院所牽頭組建創新聯合體，帶動上下游企業開展行業協同創新，促進產學研深度融合，重點在氫燃料電池關鍵材料、氫燃料電池電堆、動力系統、電驅動系統、氫能源裝備、氫儲存和加注技術等方面實現突破。二是鼓勵中小企業走專精特新之路。聚焦氫能裝備、燃料電池核心零部件等重點領域持續開展研發和專利申請，追求高質量、高品質制造，加快培育一批“專精特新”企業。采用“揭榜掛帥”“賽馬”等方式，支持專精特新中小企業參與氫能產業關鍵共性技術研發，鼓勵探索多種技術路線，保證氫能產業技術積淀。三是力爭掌握技術標準話語權。技術標準是參與全球競爭的核心要素之一，也是控制產業鏈、獲取高額利潤的重要手段。要在加快自主創新的同時積極參與標準制定，在填補國內氫能產業“空白”標準的同時推動上升為國際標準，從而在國際標準體系中占有一席之地。

（三）基于需求努力拓展應用場景

發展氫能不能局限在具有其他成熟技術選擇的交通領域，而應該立足于彌補現有低碳和零碳能源技術難以解決的其他場景。一是有序擴大交通領域應用規模。發揮河南交通樞紐優勢，重點推進氫燃料電池中重型車輛應用，特別是在工業園區、物流港、高速沿線等較大的應用場景中，引入社會資本以加快基礎設施建設，拉長生命周期以攤薄建設成本，鼓勵商業化推廣以次第打開更多應用空間。二是積極推動高耗能領域氫能替代。基于河南重化產業基礎和特點，積極開展以氫作為還原劑的氫冶金技術研發應用，拓展氫能在化工行業替代的應用空間，探索氫能在工業生產中作為高品質熱源的應用等，促進高耗能行業綠色低碳發展。三是加快探索能源領域應用場景。發揮河南市場優勢，在通信基站、數據中心、鐵路通信站點、電網變電站等基礎設施的備用電源領域中，推動固定式氫燃料電池的市場應用；在酒店、醫院、社區、景區等場景，布局分布式氫燃料電池熱電聯供系統；在可再生能源資源富集地布設集中式氫燃料電池系統。

（四）找準抓手積極融入全國大市場

推動要素資源跨區域自由流動和產業鏈各環節互聯互通，形成區域間供需銜接、優勢互補、錯位發展、互利共贏的發展格局。一是以體制機制標準建設為要，加快推進氫能市場一體化建設。針對生產、儲運和加注等環節存在的規則制度滯后、基礎標準缺乏、管理體制不順等問題，加快構建合理明確的管理體系、規范統一的安全標準、公開透明的市場規則等，打破行政性和制度性市場分割，推進氫能市場一體化建設，促進跨地區、跨部門、跨產業協同發展。二是以氫燃料電池汽車為媒，大力推動示范城市群跨區域聯動。除河南外，氫燃料電池汽車城市群示范還包括京津冀、河北、上海以及廣東，可聯合各省市在此基礎上，以重載運營貨車、中遠程物流車為重點，鼓勵整車企業、物流企業、能源企業等社會資本共同參與、統一規劃、逐步實施，構建跨區域聯通氫能高速公路綜合示范線，促進示范城市群跨區域聯動發展。三是以鄭汴洛濮氫能走廊為基，努力推進沿黃河氫能產業協作。按照“全省一盤棋”的思想，統籌省內各地產業資源，在產業協作、設施一致、標準統一的基礎上加快打造鄭汴洛濮氫能走廊。并逐步向上游與可再生能源制氫大省內蒙古和軍工強省陜西、向下游與氫能應用大省山東對接，聯合打造沿黃河氫能產業發展高地。

（五）把握機遇有效嵌入全球產業鏈

把握《區域全面經濟伙伴關系協定》（RCEP）發展機遇，積極推動河南氫能產業“引進來”和“走出去”，在更大范圍內統籌配置高端資源，加快嵌入全球產業鏈。一是積極參與全球氫能技術創新和產業合作。通過對接國際氫能組織、參加國際學術交流和論壇活動、參與氫能共性關鍵技術聯合研發和產業應用等方式，有效融入全球氫能產業鏈和創新鏈，促進國內國際氫能標準有效對接，共同開拓第三方國際市場。二是加快吸收借鑒日韓先進經驗。對河南而言，要積極利用自身優勢加強開放合作，在引入先進發展經驗和成熟商業模式的同時，倒逼相關企業提質增效和做大做強。三是戰略對接澳大利亞供應市場。著眼“立足河南、放眼全國、聯通世界”發展理念，借鑒日澳兩國合作經驗，戰略對接澳大利亞氫能供應市場，為確保河南能源安全、加快綠色低碳轉型積蓄力量。