原標題：林伯強：2060實現碳中和目標，中國氫能產業迎來機遇期

作者：林伯強

能源結構低碳化轉型與2060年前實現碳中和目標，使得中國氫能產業發展迎來重要的機遇期，但是氫能實現規模化、商業化利用，仍面臨着諸多挑戰。

中國政府日前宣佈2030年碳達峯和2060年碳中和目標。全球多個國家均提出了具體的碳中和時間表，例如日本與歐盟均提出於2050年前實現碳中和。碳中和目標促使各國的能源結構向低碳化、無碳化與清潔化的方向轉變。氫能能夠成爲應對氣候變化、能源結構轉型與保障能源供應安全的綜合解決方案。

一方面，未來我們將面對的是一個更不穩定的極端氣候；另一方面，由於風電光伏比例大規模提升，我們還將面對一個更不穩定的能源系統。因此，穩定的清潔能源對於未來的能源系統至關重要。

氫能具有多種優點

氫能具有許多獨特的優點。一是氫能是優秀的儲能介質，可配合可再生能源協同發展。未來電力系統中的風電、光伏佔比必定會不斷提高，風能、太陽能的不穩定性會導致調峯需求快速增長。儲能作爲風電、光伏調峯與消納的有效途徑，其重要性逐漸展現。抽水蓄能受制於地理位置，蓄電池儲能又難以滿足大容量儲能的需求。氫能可以作爲儲能的新方式，將多餘的可再生能源電力用於電解水制氫並儲存起來，不僅可以用於電網系統調峯，還可大規模消納風能、太陽能，成爲解決棄風、棄光問題的新路徑。綠氫可作爲清潔能源直接利用，保障高比例可再生能源電力系統的安全穩定運行。

二是氫氣的製取途徑多樣，氫元素在自然界中儲量豐富。氫氣不僅可以利用煤炭、天然氣等化石燃料製取，也可以通過電解水製取，來源多樣化。同時，氫元素是自然界含量非常豐富的元素，以化合物的方式廣泛存在於自然界，例如：水與空氣。水又是地球上存在最廣泛的物質，所以從現實來看氫能的提取原料十分豐富，儲量非常大。

三是消費端的清潔能源。氫氣無論是直接燃燒還是燃料電池中的電化學轉化，最終排放的只有水。

四是應用領域可以十分廣泛。可以應用於交通、工業和建築等多個領域，能夠實現多領域的清潔化與低碳化。例如作爲氫燃料電池汽車應用於交通運輸領域，爲工業領域直接提供清潔的化工原料或燃料，作爲儲能介質支持大規模可再生能源發電的調峯與消納等。鑑於氫能的諸多潛在優點，在未來的能源系統中可能具備廣闊的發展潛力、研究開發價值以及應用前景。

國外氫能產業發展現狀

許多國家碳中和目標的確立與全球能源結構向低碳化、清潔化轉型，爲氫能帶來了良好的發展預期。根據國際氫能委員會預測，到2050年氫能佔全球終端能源消費比例將達到18%，而當前所佔比例接近於零，並且氫能產業鏈的潛在市場規模將達2.5萬億美元。氫能已成爲歐盟、日本以及韓國等發達國家重點發展的領域之一，且各國紛紛制定產業政策和加大資金投入，推動產業鏈整體技術水平的提高和配套基礎設施的建設。同時，重視氫能產業鏈整體發展的不僅有歐洲與亞洲等主要能源進口國，俄羅斯、阿聯酋、沙特和澳大利亞等重要的油氣資源出口國也對氫能產生濃厚的興趣，紛紛佈局和規劃本國氫能產業的發展。

德國制定頂層氫能戰略推動國家深度脫碳。德國是歐盟裏氫能發展較快的國家，2020年6月，德國成立了國家氫能委員會，委員會成員已由內閣任命，並推出《國家氫能戰略》。目前，全球製取的氫氣高度依賴於煤炭和天然氣等化石能源，制氫的過程會排放二氧化碳。這份文件明確只有利用可再生能源製取的“綠氫”纔是未來發展的重點，這也將是德國未來優先投資的領域。德國計劃在2040年前建成10GW的可再生能源發電的制氫產能，於2030年前建成一半產能。計劃利用現有的天然氣基礎設施，同時擴展或建立新的氫氣網絡基礎設施，提升氫氣的運輸及配送能力，推動氫能成爲可廣泛利用的能源。同時，還希望將氫能應用於交通、工業等多個領域，可以幫助國內難以減排的部門實現深度脫碳。

日本政府大力推進氫能產業鏈整體發展，計劃構建“氫能源社會”。日本能源資源匱乏，爲解決能源安全問題和推動經濟綠色低碳增長，日本政府與企業非常重視氫能產業的發展。2017年12月，日本政府制定《氫能源基本戰略》，規劃了氫能的具體發展路徑與目標，計劃在全球首先建成“氫能社會”。目前，相對完整的氫能產業鏈體系在日本已基本形成。在氫氣製取領域，目前主要依靠天然氣制氫和工業副產氫，爲了保障氫氣供應，已建立的三大供給戰略包括可再生能源制氫、國外氫氣供給與區域氫氣供給。在氫氣儲運領域，除常規的高壓儲運外，日本政府高度重視氫氣能源載體的開發利用，重點研發投入液化氫、液體有機化合物儲運氫和氨儲運氫三個方向。在氫能應用領域，日本將氫能主要應用於氫燃料電池車和燃料電池熱電聯供，同時，日本還積極參與氫能產業國際標準的制定，已參與制定有《全球氫能和燃料電池技術規範》和《聯合國氫能和燃料電池汽車規範》，形成了國內完善的標準法規體系。

主要油氣資源出口國也對氫能產業產生興趣，積極規劃本國氫能產業發展。2020年11月，沙特政府提出將成爲全球最大氫能出口國，其龐大的天然氣儲量能夠生產藍氫。並計劃從2025年起在NEMO未來城生產以太陽能爲基礎的“綠氫”。俄羅斯表示將在全球氫能市場佔據領導者地位。2020年10月俄政府批准了《2020~2024年俄羅斯氫能發展路線圖》，計劃在2024年前在境內建成完整的氫能產業鏈。阿聯酋在2021年阿布扎比可持續發展周峯會上，宣佈了兩項氫能領域的合作，阿布扎比國家石油公司與兩大主權基金成立國家氫能聯盟，馬斯達爾與德國西門子等公司達成“綠氫”領域合作。澳大利亞作爲全球最大的液化石油氣（LNG）出口國和煤炭出口國，2019年11月出臺了《國家氫能戰略》，制定了具體的氫能產業發展目標。澳大利亞發展氫能的重要戰略目的是成爲全球重要的氫能供應基地，成爲氫能出口大國。其正積極與中、日、韓等國簽訂氫氣貿易協定，打造新的能源出口產業，同時與其他國家開展技術合作，完善氫能供應鏈，擴大氫能供應能力，降低供應成本。

總的來說，氫能作爲有發展潛力的清潔能源，既可以推動工業、交通與建築等部門深度脫碳，又能促進國家經濟綠色低碳增長，成爲許多國家重點發展的領域，但是不同國家發展氫能的出發點與側重點不同。德國重點投資“綠氫”領域，藉助“綠氫”幫助國家深度脫碳。爲了保障能源供應安全以及經濟綠色低碳增長，日本旨在打造“氫能社會”，推動氫能成爲重要的能源載體。爲了減少經濟增長對油氣資源的依賴，實現經濟可持續發展，阿聯酋、沙特也開始發展氫能，尋求經濟的新增長點。歐洲是俄羅斯重要的能源出口市場，歐盟能源結構低碳化轉型可能倒逼俄羅斯發展氫能產業，制定國家氫能發展規劃。澳大利亞考慮到自身經濟轉型與擴寬出口市場，推動氫能產業發展，計劃成爲氫能出口大國。

國內氫能發展現狀

1．中國各級政府持續出臺產業扶持政策，氫能產業集羣已初步形成。進入21世紀後，中國政府陸續出臺產業扶持政策，推動氫能產業以及燃料電池的發展。國務院2006年出臺《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006~2020）》，其內容涵蓋低成本化石能源制氫、可再生能源制氫、氫氣存儲與輸配技術。“十三五”以來，政策上高度重視氫能產業發展，陸續發佈《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書》《能源技術革命創新行動（2016~2030年）》《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012~2020年）》《新時代的中國能源發展》等涉及氫能發展的頂層規劃，並將“推進加氫設施建設”等內容首次寫入2019年政府工作報告。

在國家政策大力支持下，地方政府和企業對氫能產業表現出極大的興趣，相繼出臺產業扶持政策，規劃產業整體佈局，加大資金投入，支撐產業發展。目前中國已經初步建成京津冀、長三角、珠三角、華中、西南等氫能產業集羣，逐步形成氫能“制、儲、運、用”完整的產業鏈，具備規模化、商業化發展的基礎，配套的行業標準與規範體系也在逐漸探索和完善。

2．國內氫能產業基礎比較好，但產業鏈中多個環節存在技術成熟度不足等問題。氫能完整的產業鏈包括制氫、儲氫、運氫與用氫四個環節。在產業鏈上游，制氫工業基礎良好，煤制氫、天然氣制氫與甲醇制氫的技術相對成熟，具備規模產業化基礎，成本較低，制氫規模居世界首位。但是製取過程主要依賴於化石能源，仍有碳排放和其他有害氣體，雜質較多需要提純，不符合2060年碳中和目標的發展要求。

未來可行的路徑是利用“可再生能源+電解水”制氫，但是目前制氫規模很小，技術不成熟，成本較高。由於中國可再生能源資源逆向分佈，在解決棄風、棄光方面，未來可再生能源制氫的潛力很大。根據《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》數據預測，到2050年可再生能源電解水制氫佔總制氫量的比例可達70%。

在產業鏈中游，國內現階段主要是高壓氣態儲氫，主要適合短距離、小規模運輸，並且存在着安全隱患，難以實現大規模、低成本的儲運。此外，儲氫的基礎設施也不完備，未形成規模效應，而且現有的加氫站也普遍處於虧損狀態。在產業鏈下游，國內氫氣主要用作工業原料，較少涉及其他領域。國內氫燃料電池車商業化程度落後於電動汽車，尚處於應用示範階段，與美國、日本等國家相比，技術水平也存在較大差距。

3．國內企業積極投資氫能產業，推動產業鏈整體發展。中國氫能領域相關上市公司覆蓋整個產業鏈。國有與民營都積極加大氫能產業投資，佈局氫能產業。中國石化公司設立目標，錨定“中國第一大氫能公司”，將氫能全產業鏈作爲新能源發展的核心業務。2018年2月，國家能源集團牽頭成立中國氫能源及燃料電池產業創新戰略聯盟，目的是推動中國氫能及燃料電池產業的協同創新、資源整合和應用推廣。

相關意義和幾點政策考慮

能源結構低碳化轉型與2060年前實現碳中和目標，使得中國氫能產業發展迎來重要的機遇期，但是氫能實現規模化、商業化利用，仍面臨着諸多挑戰。鑑於國內外氫能產業發展現狀，針對中國氫能產業未來發展提出以下政策考慮。

一是發展“可再生能源+電解水”制氫，提升綠氫規模。目前，中國製取氫氣主要依靠化石能源生產的灰氫，綠氫規模非常小。爲了實現2060年碳中和目標，可再生能源電力會逐漸替代煤電，成爲中國電力供應的主體力量。但是，中國各省市仍然面臨着可再生能源消納的問題，棄風、棄光持續存在。利用可再生能源電力制氫，製取的綠氫可應用於其他部門，既能解決棄風、棄光等資源浪費問題，又能幫助難以脫碳的部門深度脫碳。目前，與化石燃料制氫相比，可再生能源制氫的成本較高，但隨着相關領域的技術突破，以及風電、光伏的規模化效應顯現，可再生能源制氫成本可以有很大的下降空間。

二是依託大型能源國企，積極推動氫能產業鏈整體成本下降。氫能產業鏈包括制、儲、運、用等多個環節，技術上比風電光伏要求高，涉及面廣且複雜，基礎設施投資大且運營成本高。目前高成本是制約氫能產業商業化發展的主要原因。與民營企業相比，大型能源國企擁有相關成熟的技術與管理經驗而具備優勢。大型能源國企擁有成熟的油氣管道建設、石油與天然氣儲運、加油站與加氣站佈局與運營方面的管理經驗及技術，可應用於氫能產業鏈相關環節，比較快地降低產業鏈整體成本。在氫能儲運環節，油氣國企在石油儲運及液化天然氣儲運方面經驗豐富，由於液氫儲運與液化天然氣儲運有相似之處，在氫氣液化、輸氫管道材料選擇與管道鋪設等方面具有一定基礎，具備快速搭建氫能儲運基礎設施的能力。在加氫站方面，加氫站建設週期長、投入大，但大型油企的加油站已經遍佈全國，比如中石化已在大連建成國內首個“氫電油合建站”並投入使用，利用加油與加氫、加氣與加氫等合建站模式，有利於減少基礎設施投資成本，降低徵地和行政審批難度，能夠在全國快速建成加氫站，推動國內氫能產業商業化的進程。

三是拓寬氫能在其他領域的應用場景。目前國內氫氣主要作爲工業原料被用於石油煉製、合成氨、甲醇等領域，其他領域的應用較少涉及、商業化程度明顯滯後。與純電動汽車相比，氫燃料電池車商業化程度明顯滯後，普及率很低。所以，氫氣作爲清潔能源的減排潛力還未被挖掘和發揮。各級政府應積極出臺政策支持氫能在其他領域的應用，國內企業也應積極探索氫能作爲潛在的清潔能源在其他場景的應用，發揮氫能在工業、交通與建築等領域的減排潛力，做好多部門、多領域深度脫碳佈局。

四是加大氫能相關科技研發投入，提升關鍵環節的核心技術水平。中國氫能產業的部分核心關鍵技術與世界先進水平存在差距，一些關鍵零部件仍需依靠國外進口。若不重視氫能產業的自主科技創新，關鍵技術的“卡脖子”現象會日益嚴重，氫能產業整體發展也會受制於人。政府需要加大氫能產業關鍵技術的自主創新與技術研發的扶持，彌補國內相關領域技術水平不足的缺點。

（作者系廈門大學中國能源政策研究院院長）