氢能是构建清洁低碳、安全高效现代能源体系的新密码

氢能是来源丰富、绿色低碳、用途广泛的二次能源。

可以帮助可再生能源大规模消纳，实现电网的实现。

大规模调峰和跨季节、跨区域储能将加速工业、建筑、交通等领域低碳化。

我国拥有良好的制氢基础和规模化的应用市场，发展氢能优势显着。

加快发展氢能产业是助力我国实现碳达峰和碳中和目标的重要路径。

近日，国家发展改革委、国家能源局联合发布《氢能产业发展中长期规划(—年)》。

氢能的开发利用正在引发一场深刻的能源革命。

氢能已成为解决能源危机、构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的新密码。

　　中石化琼海银丰撬装加氢站。

新华社报道称，能源危机为氢能开发利用开辟了探索之路。

氢能作为替代能源早在20世纪70年代就进入了人们的视野。

当时，中东战争引发全球石油危机。

为了摆脱对进口石油的依赖，美国首次提出“氢经济”概念，认为氢能取代石油成为未来支撑全球交通的主要能源。

2000年至2000年，燃料电池作为氢能利用的重要工具得到了快速发展。

其在航空航天、发电、交通等领域的应用充分证明了氢能作为二次能源的可行性。

氢能源产业在此时进入低潮。

但2006年丰田“未来”燃料电池汽车的发布引发了另一场氢能源热潮。

随后，多国相继发布氢能发展战略路线，主要重点推动发电、交通领域氢能及燃料电池产业发展；欧盟于2016年发布《欧盟氢能战略》，旨在推动氢能在工业、交通、发电等各领域的应用。

应用;美国2016年发布《氢能计划发展规划》，制定了多项关键技术经济指标，希望成为氢能产业链的市场领导者。

截至目前，占全球经济总量75%的国家纷纷推出氢能发展政策，积极推动氢能发展。

与发达国家相比，我国氢能产业仍处于发展初级阶段。

　　近年来，我国对氢能产业持续重视。

今年3月，氢能源首次纳入《政府工作报告》，公共领域加速充电、加氢等设施建设；今年4月，《中华人民共和国能源法(征求意见稿)》计划将氢能纳入能源范畴；今年9月，财政部、工信部等五部门联合开展燃料电池汽车示范应用，对有条件开展燃料电池关键核心技术产业化研究和示范应用的城市群进行奖励细胞车辆； 2020年10月，中共中央、国务院发出《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，统筹推进氢能“产-储-输-用”全链条发展； 2019年3月，国家发改委发《氢能产业发展中长期规划(—年)》，氢能被确定为未来国家能源体系和能源终端的重要组成部分，实现绿色低碳转型的重要载体，氢能产业已被确定为战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。

近年来，我国氢能产业发展迅速，基本覆盖氢气生产-储存-输送-使用的整个链条。

氢能产业链的上游是氢气生产。

我国是全球最大的氢气生产国，氢气产能约1万吨。

根据生产过程的碳排放强度，氢分为“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”。

灰氢是指燃烧化石燃料产生的氢气，生产过程中排放大量二氧化碳；蓝氢是在灰氢的基础上，应用碳捕获和储存技术，实现低碳制氢；绿色氢是通过太阳能、风能等可再生能源发电，通过电解水生产氢气。

制氢过程中不产生碳排放。

　　目前我国制氢主要以煤制氢为主，占比80%左右。

未来，随着可再生能源发电成本不断降低，绿氢占比将逐年提升，预计每年将达到70%。

氢能产业链的中游是氢气的储存和运输。

高压气体储运技术已商业化，是应用最广泛的氢能储运方式。

长管挂车运输灵活性高，适合短距离、小批量的氢气运输。

液态储氢和固态储氢不需要压力容器，运输方便。

它们是未来大规模氢能储存和运输的方向。

氢能产业链下游是氢能的综合应用。

氢气作为工业原料，可广泛应用于石油、化工、冶金、电子、医疗等领域。

此外，氢气还可以通过氢燃料电池或氢内燃机转化为电能和热能。

，涵盖社会生产生活的各个方面。

到2020年，我国氢能需求预计将达到1.3亿吨，其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，达到31%。

氢能的开发利用正在引发一场深刻的能源革命。

氢能在交通、工业、建筑、电力等诸多领域具有广阔的应用前景。

在交通领域，长途公路运输、铁路、航空、航运都将氢能作为减少碳排放的重要燃料之一。

现阶段我国主要依靠氢燃料电池客车和重卡，总量超过1000辆。

在相应的配套基础设施方面，我国已建设了多个加氢站，约占全球数量的40%，位居全球第一。

北京冬奥组委公布的数据显示，本届冬奥会将展示不止一辆氢燃料电池汽车的运行，并配备30多个加氢站。

这是全球最大的燃料电池汽车示范应用。

目前，我国氢能应用比例最大的领域是工业领域。

氢能除了具有能源和燃料特性外，也是重要的工业原料。

氢气可以替代焦炭和天然气作为还原剂，可以消除钢铁生产过程中的大部分碳排放。

　　利用可再生能源电解水生产氢气，进而合成氨、甲醇等化工产品，将有助于大幅减少化工行业的碳排放。

氢能与建筑融合是近年来兴起的一种新的绿色建筑理念。

建筑业消耗大量的电力和热能，与交通运输业、工业业一起被列为我国三大“能源消耗大户”之一。

氢燃料电池的纯发电效率仅为50%左右，而热电联产的综合效率可达85%——氢燃料电池为建筑物发电的同时，还可回收余热用于供暖和热水。

在氢气输送到建筑终端方面，氢气可以与天然气以低于20%的比例混合，借助较为完善的家用天然气管网输送到千家万户。

预计全球10%的建筑供暖和8%的建筑能源将由氢气提供，每年可减少7亿吨二氧化碳排放。

在电力领域，由于可再生能源的不稳定性，氢能可以通过电-氢-电的转换成为一种新的储能形式。

在用电低谷时期，利用剩余的可再生能源电力电解水制氢，并以高压气体、低温液体、有机液体或固体物质的形式储存；在用电高峰期，储存的氢气再通过燃料电池或氢涡轮装置发电并馈入公共电网。

氢能源储存的储存规模更大，达到数百万千瓦，储存时间更长。

可根据太阳能、风能、水资源等出力差异实现季节性储能。

2020年8月，我国首个兆瓦级氢能储能项目在安徽六安启动，并成功并网2018年并网发电。

同时，电氢耦合也将为我国建设现代能源体系发挥重要作用。

　　从清洁低碳角度看，大规模电气化是我国多领域实现减碳的有力工具，比如交通领域电动汽车替代燃油汽车、电采暖替代传统锅炉采暖等在建筑领域。

但仍有部分行业难以通过直接电气化实现碳减排。

最困难的行业包括钢铁、化工、公路运输、航运和航空。

氢能具有能源燃料和工业原料的双重属性，可以在上述深度脱碳困难的领域发挥重要作用。

从安全和效率的角度来看，首先，氢能可以推动更高比例的可再生能源发展，有效降低我国对油气进口的依赖；其次，氢能可用于化学能源储存和运输，实现能源在时间和空间上的转移，促进我国能源供应和消费的区域平衡；此外，随着可再生能源发电成本的下降，绿色电力和绿色氢能的经济性将得到提高，并被公众广泛接受和使用；氢能和电能作为能源枢纽，将更容易耦合热能、冷能、燃料等能源，共同建立互联互通的现代能源网络，形成高弹性的能源供应系统，提高效率能源供应系统的经济性和安全性。

　　我国氢能产业发展仍面临挑战。

生产低成本、低排放的绿色氢是氢能产业面临的重要挑战之一。

在不增加碳排放的情况下，解决氢源问题是氢能产业发展的前提。

化石能源制氢和工业副产制氢工艺成熟、成本低廉，短期内仍将是主要氢源。

但化石能源储量有限，制氢过程仍存在碳排放问题；工业副产制氢产量有限，供应辐射距离短。

从长远来看，电解水制氢易于与可再生能源结合，具有更大的规模潜力，更清洁、更可持续，是最有前景的绿色氢能供应方式。

目前，我国碱性电解技术已接近国际水平，是商业电解领域的主流技术。

但未来成本降低的空间有限。

质子交换膜电解水制氢目前成本较高，且关键装置国产化程度逐年提高。

固体氧化物电解在国际上已接近商业化，但国内仍处于追赶阶段。

我国氢能产业链供应体系尚不完善，距离大规模商业化应用还存在差距。

我国已建成多座加氢站，以35MPa气体加氢站为主。

储氢能力较大的70MPa高压气态加氢站占比较小。

液氢加氢站和制氢加氢一体化站的建设和运营经验不足。

　　现阶段氢气运输主要采用高压气态长管拖车承载，管道运输仍是薄弱环节。

目前，氢气管道总共约10公里，投入使用的管道仅有约10公里。

管道运输还面临着管道容易发生氢脆，导致氢气逸出的问题。

未来管道材料的化学和机械性能仍需进一步提高。

液态储氢技术和金属氢化物储氢技术取得了长足进步，但储氢密度、安全性和成本之间的平衡尚未解决，距离大规模商业化应用还存在一定差距。

专门的政策体系和多部门、多领域的协调合作机制尚不健全。

《氢能产业发展中长期规划(—年)》是首个国家级氢能发展规划，但专项规划和政策体系仍需完善，未来产业发展方向、目标和重点还需进一步明确。

氢能产业链涉及多种技术和产业领域。

目前，还存在跨领域协作不够、跨部门协调机制不够等问题。

例如，加氢站建设需要资金、技术、基础设施、危化品管控等多个部门的配合。

目前，存在主管部门不明确、审批困难、氢气性质仍仅为危险化学品等问题，对行业发展影响较大。

大的限制。

　　我们相信技术、平台和人才是支撑我国氢能产业发展的增长点。

一要持续提高关键核心技术水平。

技术创新是氢能产业发展的核心。

未来，我国将持续推进绿色低碳氢能生产、储存、运输和应用各环节关键核心技术研发。

加快质子交换膜燃料电池技术创新，开发关键材料，提高主要性能指标和量产能力，持续提高燃料电池的可靠性、稳定性和耐久性。

重点推进核心零部件和关键装备的研发和制造。

加快提升可再生能源制氢转换效率和单装置制氢规模，突破氢能基础设施环节关键核心技术。

继续开展氢能安全基本规律研究。

持续推进氢能先进技术、关键装备、重大产品示范应用和产业化发展，构建氢能产业高质量发展技术体系。

二是着力打造产业创新支撑平台。

　　氢能产业发展需要聚焦重点领域和关键环节，搭建多层次、多元化的创新平台。

支持高校、科研院所和企业加快重点实验室和前沿交叉研究平台建设，开展氢能应用基础研究和前沿技术研究。

今年年初，国家发改委、教育部宣布，华北电力大学国家储能技术产教融合创新平台项目正式立项，成为首批“领军”高校。

随后，华北电力大学氢能技术创新中心正式成立。

创新平台和创新中心重点开展电化学储能、氢能及其在电网中的应用技术等领域的技术研究，积极推动国家氢能产业发展。

三要推进氢能专业人才队伍建设。

氢能产业技术水平和规模不断取得突破。

然而，氢能产业面临人才缺口较大，尤其是高层次创新人才严重缺乏。

近日，华北电力大学申报的“氢能科学与工程”专业正式纳入普通高等学校本科专业目录，“氢能科学与工程”学科被纳入新版本科专业目录。

跨学科学科。

本学科将以动力工程、工程热物理、化学工程等学科为驱动，有机整合制氢、氢气储运、氢安全、氢动力等多个氢能模块课程，开展全方位的跨学科基础研究。

和应用研究。

将为实现我国能源结构安全转型、我国氢能产业和能源产业发展提供有利的人才支撑。