氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，对于构建清洁低碳安全高效的能源体系，其开发利用具有重要意义。国家能源局科技司有关负责人介绍，目前，我国已初步掌握氢能制备、储存、运输、加注等主要技术和生产工艺；制备方面，2022年我国氢气年产量超3500万吨，是世界最大制氢国。但总体看，氢能产业仍处于发展初期，发展路径还需进一步探索。
国家标准委、国家能源局等六部门联合印发《氢能产业标准体系建设指南（2023版）》（以下简称《指南》），系统构建氢能制储输用全产业链标准体系。首个国家层面氢能全产业链标准体系建设指南将如何带动氢能产业发展？
氢能示范应用在交通领域有序推进，在工业、建筑、储能等领域积极拓展
氢能将如何走进生产生活？一起前往北京大兴国际氢能示范区一探究竟：展示厅里，加氢站模型、氢燃料发动机、氢能自行车、氢能摩托车、氢能叉车……高科技产品琳琅满目。北京大兴区氢能工作专班副主任孙静介绍，示范区初步构建涵盖制储输用各环节的氢能产业链，在交通、建筑和制储能三大领域开发应用场景。
国家能源局科技司有关负责人介绍，目前，氢能示范应用在交通领域有序推进，在工业、建筑、储能等领域积极拓展。行业报告显示：2022年，中国氢燃料电池汽车销售量新增3367辆，保有量达12682辆，同比增长约36%；建成加氢站358座，同比增长超40%。“十四五”以来，我国氢能产业快速发展，相关政策体系随之建立健全。《中共中央国务院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》明确统筹推进氢能“制储输用”全链条发展；《“十四五”现代能源体系规划》对氢能技术创新、示范应用等进行部署；《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》（以下简称《规划》）对当前和未来一段时间氢能产业发展作出了系统部署。全国氢能标准化技术委员会秘书长鲍威说：“我国目前发布的氢能产业相关国家标准超过100项，行业标准、地方标准、团体标准及企业标准等也在快速推进。”国家标准委相关负责人介绍，《指南》对于发挥标准对氢能产业发展的基础性、战略性、引领性作用，促进氢能产业高质量发展具有重要意义。
提高产品技术门槛，降低产业链各环节衔接成本，促进产业高质量发展《指南》如何发挥对产业发展的规范和引领作用？国家标准委相关负责人认为，这体现在三大协同作用：注重产业链上下游标准的协同。《指南》重点面向低碳氢生产、高效氢储运、可靠氢加注、多元化氢能应用，系统构建了氢能产业标准体系框架，涵盖了111项现行国家标准和行业标准，28项正在制定和19项计划制定的国家标准和行业标准。
注重创新技术与标准的协同。《指南》重点关注氢能制储输用各环节的关键核心技术、产品，协同推进技术创新、标准研制、产业发展，以标准促进技术创新成果转化。充分调动产学研用各方的积极性，加快制定一批氢安全、输氢管道、加氢站设备、燃料电池系统及其零部件、燃料电池汽车等方面的标准。注重国内国际标准的协同。在开展国内标准研制的同时，《指南》强调积极提升氢能国际标准化水平，提高企业、研究机构、高等院校的国际标准化能力，鼓励参与氢能国际标准化工作，将我国氢能领域先进技术和应用经验转化成国际标准。“《指南》的发布，有助于提高氢能产品技术门槛，降低产业链各环节的衔接成本，从而促进氢能产业高质量发展。”隆基氢能总裁马军认为，产业化初期，一些环节技术和产品还不成熟，各类示范和应用项目开始启动，标准统一将增强行业可持续发展和规模化生产的动力。
氢能开发利用不断提速，标准化进程与科技创新协同发展
近年来，氢能开发利用不断提速。今年，在内蒙古鄂尔多斯，全球最大绿氢耦合煤化工项目开工，可实现年制绿氢3万吨、绿氧24万吨；在新疆库车，我国规模最大的光伏发电直接制绿氢项目全面建成投产，每年可生产2万吨绿氢，将全部就近供应炼化企业……马军认为，标准化进程与科技创新协同发展，对于新技术推广和项目技术路线的选择，更具引领和指导作用。国家标准委相关负责人介绍，我国氢能产业总体尚处于示范应用和商业模式探索阶段，为促进产业高质量发展，还要深度参与国际标准化工作，逐步提高我国氢能国际标准化影响力。根据《指南》相关要求，鲍威表示：“一方面，我们将对标国际先进水平，引进转化先进适用的国际标准，带动国内氢能领域技术提升；另一方面，主动提出国际标准提案，积极牵头或参与国际标准起草，培养一批懂标准懂技术专业国际标准化人才，及时将我国先进技术和示范应用经验转化成国际标准。”在生产方面，国家能源局科技司有关负责人介绍，我国氢气产量目前主要以化石能源制氢为主，绿氢制备还面临生产成本偏高、专用基础设施不足、能量损失较大等问题，与大规模商业化推广还有距离；氢能产业链配套设施尚不成熟，应用成本较高。《规划》提出，结合资源禀赋特点和产业布局，因地制宜选择制氢技术路线：在焦化、氯碱、丙烷脱氢等行业集聚地区，优先利用工业副产氢，鼓励就近消纳；在风光水电资源丰富地区，开展可再生能源制氢示范，逐步扩大示范规模，探索季节性储能和电网调峰……根据《规划》，到2025年，可再生能源制氢量达到10万吨至20万吨每年，成为新增氢能消费的重要组成部分。国家能源局科技司有关负责人表示，下一步，要强化规划引导作用，推动地方结合自身基础条件理性布局氢能产业，实现产业健康有序和集聚发展；围绕氢能商业模式、价格机制、市场机制等全产业链技术发展和解决方案等，开展课题研究和现场调研。
我国氢能产业发展面临的挑战及政策建议
氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，对减少二氧化碳等温室气体排放、实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。目前，我国已初步掌握了氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺，积累了丰富的经验和产业基础。然而，也应看到，我国氢能产业仍处于发展初期，与国际领先水平相比，在一些领域仍存在产业创新能力不强、技术装备水平不高等问题，产业发展路径尚需进一步探索。在全球氢能产业竞争中，我们要抓住机遇，抢占国际前沿阵地，推进氢能与燃料电池技术全面成熟，促进氢能在交通、工业等重点应用领域大规模市场渗透。
一、我国氢能产业发展现状
（一）我国已基本构建较为完善的氢能产业链
目前我国已基本构建了较为完善的制氢、储运、加注和应用的氢能产业链。在制氢环节，目前我国已成为世界上最大的制氢国。2022年，氢气年产量超3500万吨，已规划建设超300个可再生能源制氢项目，72个在建、建成的项目总产能超20万吨/年，在氢能供给上具有巨大潜力。此外，电解水制氢成本稳中有降，在内蒙古鄂尔多斯等地，随着光伏、风电度电成本的下降，电解水制氢的经济性大幅提升。在储运环节，目前我国氢气的储运主要以20兆帕高压长管拖车高压气态运输方式为主，同时开展纯氢管道输氢和天然气管道掺氢的运输方式。在加注环节，全国已建成加氢站数量超过350座，约占全球总数的40%，位居世界第一，35兆帕智能快速加氢机和70兆帕一体式移动加氢站技术获得突破。在应用领域，我国氢能以交通领域为突破口快速发展，其他领域不断取得突破，部分国产化装备竞争力提升明显。交通方面，氢燃料电池汽车保有量超万辆，已成为全球最大的氢燃料电池商用车生产和应用市场。工业方面，氢基化工规模化试点落地，氢冶金技术示范项目开启。能源方面，发电与热电联产完成重点技术试点示范。建筑方面，全国首个氢能进万家智慧能源示范社区项目在佛山落地，后期将试点光伏发电耦合电解水制氢装备，并接入局域氢气管网。
（二）三大氢能区域规模化产业集群逐步形成
氢能产业呈现集群化发展态势，京津冀、长三角和粤港澳大湾区汇集全产业链规模以上工业企业超过300家，苏州、佛山、武汉、成都等地汇集多家氢能企业及研发机构，形成了领先的氢能产业集群。一是依托区域产业特色优势，聚焦制氢、储运、加氢、氢燃料电池及配件、终端应用等诸多环节，形成了覆盖技术研发、装备制造等全产业链体系。二是推动氢燃料电池汽车示范应用，逐渐从以燃料电池为主的交通领域向能源、工业、建筑等多领域拓展。三是依托“氢进万家”和“冬奥会”等重大工程项目，推动了氢能多场景应用和推广。
（三）多主体协同创新
我国已逐渐形成多主体、集成创新发展的氢能产业生态。一是氢能市场投融资热度不断提高，氢能产业相关企业注册的数量创近十年的新高。据统计，截至去年底，我国已经有氢能相关企业超过2000家，涉氢上市公司150多家。二是产业布局全面覆盖氢能关键技术、核心部件、先进工艺、基础材料，推动氢能市场化规模化发展。三是各地纷纷出台文件，加快培育一批拥有氢能源产业关键技术、核心装备和创新能力的企业，并且开始布局关键材料和核心部件以及制氢、储运、加氢站、燃料电池汽车、燃料电池发电系统等重点项目。
（四）关键领域核心技术取得突破
电解水制氢和氢燃料电池两大关键技术取得重要突破，部分性能参数达到国际先进水平，成本大幅降低，成功打破了国外企业垄断格局。一方面，我国电解水制氢技术路线已经逐步成熟，其中，碱性电解水技术设备基本实现国产化，已能够实现大规模制氢应用，国内已实现兆瓦级制氢应用。质子交换膜电解水制氢技术取得快速突破，催化剂和膜电极成本显著降低。另一方面，目前我国已初步掌握催化剂、质子交换膜、碳纸、膜电极组件、双极板等关键材料的制备技术和工艺，全面掌握氢燃料电池电堆设计与制造技术，基本建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台。
二、面临的挑战
（一）氢能产业链整体成本偏高，尚未突破规模化降本难点
首先，我国可再生能源制氢和大规模储运技术还处于起步阶段，氢气主要以长管拖车等公路运输方式为主，运输成本高且效率低，多种零部件和材料尚未实现完全自主可控，致使氢气制备和储运成本较高。其次，氢气产、用空间分布不匹配，我国光伏、光热、风电等可再生能源集中在西北、东北等地区，而高耗能、高碳排放且难以脱碳的钢铁、煤化工、水泥等工业以及氢燃料电池汽车等交通工具，大多集中在东中部经济发达地区，与可再生能源制氢空间分布上存在不均衡。长距离输送能源效率低、能耗损失大，在清洁能源逐渐占主导地位的情况下，靠特高压和输气管道来输电输气，工程浩大，且时间紧张，容量不够。第三，加氢站等基础设施配套不足，建设资金投入大，建设成本偏高。
（二）绿氢大规模制备技术有待进一步突破
绿氢作为最理想能源，是未来氢能发展的主要方向。一直以来，技术和成本制约着我国氢能源产业发展，目前绿氢仍面临生产成本高、缺少专用基础设施、制取过程中能量损失严重等难题，尤其是未来大规模的氢气用量使其对氢能价格更为敏感。目前，绿氢制备主要依靠碱性电解水和质子交换膜电解水技术，其中质子交换膜电解水技术因其具有更广泛的负载范围和更短的响应启动时间，具有环境友好性且运维简单，更有利于与风电、光伏等波动性间歇性发电相耦合，国外发展较为成熟，已开始商业应用，但我国尚处于研发走向工业化的前期阶段。
（三）高压氢气储运技术与国外存在较大差距
目前我国氢能储运长管拖车仍以20兆帕的Ⅰ、Ⅱ型瓶为主，单车运输氢气量260～460千克，储运成本高、效率较低。国外则采用45兆帕纤维全缠绕高压氢瓶长管拖车运氢，单车运氢可提至700千克。从储氢密度、轻量化等角度出发，轻质Ⅲ/Ⅳ型瓶高压储运的优势更为明显，我国这一技术与国外相比，存在较大差距。日本、韩国、法国与挪威等国的Ⅳ型储氢瓶均已量产。Ⅳ型瓶中碳纤维复合材料成本占比较高，当前罐体材料已基本实现国产化，但高性能碳纤维材料、碳纤维缠绕工艺设备和高压瓶口阀仍依赖进口。国际上已经推出50兆帕的氢气长管拖车，每次可运氢气1000～1500千克。
（四）地方层面存在产业同质化苗头
各地培育氢能产业链的积极性愈发高涨，但产业发展同质化苗头有所显现。燃料电池汽车示范应用政策发布以来，部分地方为抢占先机，纷纷启动氢能规划，设立氢能园区，各企业也在寻求项目落地。据统计，目前全国氢能产业投资超过千亿元，各地已落地氢能产业园超过70个，短时间内面临产能过剩风险。同时，各地氢能产业普遍存在重应用、轻研发，重短期效果、轻长期投入，急于求成等问题。加之对攻克关键材料和核心技术缺乏协同，国企民企未形成统一合力，一定程度上出现了“重复造轮子”，仅关注氢能在交通领域的应用，未有效发掘氢能清洁低碳属性和多元应用的潜力。
三、政策建议
（一）加大关键核心技术攻关，助力氢能产业补链强链
持续推进绿色低碳氢能制取、储存、运输和应用等各环节关键核心技术研发。在氢能制取环节，重点突破质子交换膜电解水制氢技术。在氢能储运环节，加快高压气态、低温液态核心技术攻关，推动纯氢管道和天然气管道掺氢输送技术攻关和示范，将氢气由中西部风光可再生资源丰富地区低成本输送至东部发达地区，提高氢能供应能力，降低用氢成本。加快推进质子交换膜燃料电池技术创新，开发关键材料，推进核心零部件以及关键装备研发制造，加快国产自主化装备推广应用。（二）优化氢能产业发展空间布局，鼓励各地开展试点示范在供应潜力大、产业基础实、市场空间足、商业化实践经验多的地区稳步开展试点示范。支持试点示范地区发挥自身优势，改革创新，探索氢能产业发展的多种路径，在完善氢能政策体系、提升关键技术创新能力等方面先行先试，形成可复制可推广的经验。依托长三角、粤港澳大湾区、京津冀集群化优势，通过“点线面”结合方式，建立全产业链多主体发展模式。（三）以市场应用为牵引，推动氢能多元化发展坚持以市场应用为牵引，通过强化财政金融支持、推动各地创新发展模式，积极推进氢能产业发展。点线结合、以点带面，引导各地有序推进氢能在交通领域的示范应用，因地制宜拓展氢能在储能、分布式发电、工业等领域的应用场景，推动规模化发展，加快探索形成有效的氢能产业发展的商业化路径。
在能源转型和碳减排双轮驱动下，绿氢成为了全球范围内的热点，也逐渐成为氢能规模化、多元化高质量发展的关键支撑点。
近日，在由中国氢能联盟指导举办的2023中欧海上新能源发展合作论坛氢能分论坛上，中国科学院大连化学物理研究所衣宝廉院士等多位氢能行业专家和企业家代表围绕氢能发展现状、技术进展、模式创新、应用示范以及发展趋势等进行了交流和分享，一致认为发展绿氢已成为行业共识，绿氢技术进步、成本降低以及“绿氢+”应用的持续探索，将为氢能产业的壮大提供有力支撑，同时也为解决全球能源危机、应对气候变化等重大挑战提供了新的可能。绿氢提速，进入发展黄金期
2020年9月22日，习近平主席在第七十五届联合国大会上宣布:“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”为了达成2030年的碳达峰以及2060年的碳中和目标，衣宝廉院士强调，我们必须大力发展可再生能源。通过利用可再生能源电解水制备绿氢，不仅可以实现储能和可再生能源的再分配，同时也能够实现在交通、冶金、建筑等难以脱碳领域的脱碳目标。
图｜美国《国家清洁氢能战略路线图》
近年来，全球各国均在加快绿氢发展脚步。以欧美为代表的地区在政策制定、技术研发、产业示范等方面均在大力支持绿氢产业的发展。欧盟先后发布《REPowerEU》计划、《可再生能源指令》，《欧洲氢能银行》等政策和激励措施，推进氢谷等代表性项目建设；美国发布《国家清洁氢能战略路线图》、《通货膨胀消减法案》，支持推进区域清洁氢中心建设。我国发布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，将氢能定位为未来国家能源体系的重要组成部分，设定到2025年可再生能源制氢量达10-20万吨/年，到2030年可再生能源制氢广泛应用并有力支撑碳达峰实现，到2035年可再生能源制氢在终端消费比重明显提升的关键指标。为我国绿氢发展指明了前景方向。中国欧盟商会能源组主席、道达尔能源集团亚洲研发副总裁徐忠华在交流中表示，道达尔能源计划到2030年将其位于法国、比利时、德国与荷兰的炼油厂每年使用的50万吨灰氢完全替换为绿氢，这将实现每年减排近500万吨。考克利尔竞立销售副总经理王国祥也在演讲文档中提到，工业是当前氢能最大的消费终端，占据了氢能总需求量的99%以上。然而，目前主要以灰氢为主，在双碳背景下，灰氢向绿氢转型是不可逆转的趋势。绿氢制备多技术路线协同并进
图｜东台海上风电项目
绿氢一般指利用风电、光伏等可再生能源电力，通过电解水技术制取的氢气。目前，全球相对主流的电解水制氢技术包括碱性电解水制氢技术（ALK）和质子交换膜电解水制氢技术（PEM）。此外，固体氧化物电解水制氢（SOEC）等新型技术也在进行积极研发并探索开展相关试点示范。碱性电解水制氢技术（ALK）是目前全球最为成熟的电解水制氢技术。我国当前大部分制氢装备企业以及已开展绿氢项目主要采用了碱性电解水制氢技术路线，且随着近年来我国绿氢示范的快速推进，碱性电解水技术装备从产氢量、装备成本等方面均实现了突破。
图｜考克利尔竞立向中石化新疆库车绿氢项目提供的1000Nm³/h碱性电解槽
王国祥表示，考克利尔竞立自1992年开始生产电解槽，最初研发的电解槽产品产氢量仅为20Nm³/h，目前公司分别推出了1200Nm³/h和1300Nm³/h电解槽，正在设计中的电解槽产氢量有望突破2000Nm³/h甚至3000Nm³/h。另外，根据今年以来相关绿氢示范项目电解槽公开招标信息，碱性电解槽单台装备价格也实现了大幅度的降低。相较碱性电解水制氢技术，质子交换膜电解水制氢技术具有流程简单、能效更高、土地利用率高、绿电友好度高等多项优点。因此，该技术已成为全球各企业考虑绿氢产业长远发展时的重点研发方向。
图｜长春绿动“氢涌”兆瓦级PEM电解槽展览
长春绿动东北区市场总监张伟佳表示，PEM电解水制氢技术在国际上相对成熟，康明斯、西门子、普顿、ITM POWER等企业较早就开展了PEM电解槽产品的研发，部分产品已实现大规模应用。我国相关企业也在积极探索PEM电解制氢技术路线，国氢科技、派瑞氢能、阳光氢能、亿华通等均已布局PEM制氢装备，部分企业已有兆瓦级产品投入运行。固体氧化物电解水制氢技术采用固体氧化物作为电解质，具有能量转化效率高、无需使用贵金属催化剂等优点，发展前景广阔。南方电网广东广州供电局氢能源研究中心技术总监区定容表示，欧盟和美国长期重视SOEC制氢技术发展和应用，百千瓦级SOEC样机已在美国、德国、丹麦等国家实现了初步商业化。我国清华大学、中国矿业大学、华中科技大学、中科院大连化物所、中科院上海应物所、中科院宁波材料所、潮州三环、潍柴动力等机构及企业在积极开展技术研发，并已实现部分小规模示范。
绿氢降本助力氢能多领域发展
图｜南方电网公司广东广州供电局研制的基于固态储氢技术的氢能应急电源车
氢能实现规模化、商业化发展，成本和商业模式是至关重要的两个方面，随着绿氢成本的下降和商业模式的创新探索，将有效助力氢能应用由车辆交通向化工、电力、航运等方向的全面发展。衣宝廉院士指出，目前阻碍燃料电池汽车规模化发展的主要因素依然是成本，在推进燃料电池电堆和系统成本下降的同时，通过大力发展可再生能源制氢，结合低成本氢储运技术，将加氢站零售氢价降低至30元/公斤以下时，燃料电池汽车运营成本可与燃油车竞争，从而推动实现燃料电池汽车的规模化发展。
图｜全球首次海上风电无淡化海水原位直接电解制氢技术海上中试
绿氢的成本与可再生能源电价高度相关。国家发改委发布的《中国2050 年光伏发展展望(2019)》预测，至2035 年、2050 年，光伏发电成本相比当前预计分别下降50%和70%，达到0.2元/千瓦时 和0.13元/千瓦时。王国祥表示，当可再生电力的每度电价达到约0.16元/千瓦时，绿氢和灰氢的平准化成本有望持平。模式创新也是提升绿氢成本竞争力的有效途径。氢溯科技高级经理赵东表示，绿氢成本高企是目前制约绿氢产业发展的关键因素，通过氢能与碳市场的高效协同，利用CCER等碳交易市场将氢能的减排效益通过交易市场实现增益，可有效降低氢气生产成本。绿氢成本的降低，不仅能够有效地推动氢能在车辆、化工等领域的规模化发展，同时，也有望促进航运业等潜在的高碳排放领域的转型和升级。保胜燃料电池副总经理赵杰表示，航运业每年温室气体排放量约占全球总量的3% ，若不遏制其温室气体排放的上升趋势，到2050年， 全球航运业温室气体排放量与2012年相比将上升50%-250% ，在全球温室气体排放总量的占比约上升至17%。国际海事组织于2018年通过了《船舶温室气体减排初步战略》，提出航运业在2008年基准上至2050年总排放量降低50%，并倡导逐步引入氢、甲醇、氨等零碳燃料技术，驱动航运业降低碳排放。
图｜美国甲醇制氢燃料电池动力拖船“Hydrogen One”号
据赵杰介绍，目前，PowerCell已携手行业伙伴签署共同开发全球首艘甲醇制氢燃料电池拖船，并与挪威电气集成商SEAM签署了两艘氢动力船舶项目协议，两艘渡轮总功率约为13兆瓦，绿氢应用占比不少于85%，预计每年可减少26500吨二氧化碳排放。
北京能耀数字科技有限公司是一家专业的能源数字化方案提供商，简称能耀科技，发展愿景为能源数字化先锋，企业使命为让能源创造更大价值，赋能企业低碳转型。目前，可提供能源数字化解决方案内容包括：双碳管控【碳中和行动计划监测指挥平台】、投资决策【智慧能源经济评价云平台】、智慧管理【智慧能源集中监测管理系统】、智慧运维【智慧光伏清洁机器人系统】、零碳实践【零碳园区（工厂）智慧能源管理系统】等产品和服务，以帮助政府、能源企业、园区工厂等相关单位实现对能源的智能化管控，不断提升能源经济效益，为碳中和路线图行动计划实践提供技术支撑，助力能源行业进入数字化时代，官网：www.nengy.net，欢迎访问。
