“雙碳”與能源革命是這個(gè)時(shí)代最具確定性的命題之一。從去年開(kāi)始，風(fēng)電、光伏、鋰電池這些被政策深度青睞、被市場(chǎng)火熱爆炒的概念輪番起舞。而此后，被稱(chēng)為21世紀(jì)“終極能源”的氫能也在逐漸向舞臺(tái)中心挪步。

然而，長(zhǎng)期以來(lái)，關(guān)于氫能源重要性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性等方面的質(zhì)疑不絕于耳。當(dāng)市場(chǎng)還在爭(zhēng)論氫能該不該發(fā)展、該如何發(fā)展的時(shí)候，一份重要規(guī)劃讓氫能站上了舞臺(tái)的C位。

3月23日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021—2035年）》，明確了氫能在國(guó)家能源體系和綠色低碳轉(zhuǎn)型中的戰(zhàn)略地位，指明了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體要求和目標(biāo)，提出了氫能技術(shù)創(chuàng)新、基礎(chǔ)設(shè)施、示范應(yīng)用、制度保障、組織實(shí)施等方面的落實(shí)途徑。

在萬(wàn)眾期待下，氫能產(chǎn)業(yè)的頂層設(shè)計(jì)終于揭開(kāi)神秘面紗。新鮮出爐的《規(guī)劃》作為碳達(dá)峰碳中和“1+N”政策體系中的“N”之一、以及氫能產(chǎn)業(yè)“1+N”政策體系中的“1”，為發(fā)展氫能的原因、目標(biāo)和路徑定了調(diào)，可以說(shuō)給氫能產(chǎn)業(yè)從業(yè)者和投資者一顆“定心丸”。

氫能為什么對(duì)我國(guó)能源發(fā)展至關(guān)重要？我國(guó)應(yīng)當(dāng)如何發(fā)展？當(dāng)前面臨何種挑戰(zhàn)？我們結(jié)合《規(guī)劃》內(nèi)容和前期研究進(jìn)行了梳理。

01

《規(guī)劃》有何亮點(diǎn)？

總體來(lái)看，《規(guī)劃》深入貫徹了關(guān)于做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)、2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案、“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃等綱領(lǐng)性文件的指示精神，對(duì)加強(qiáng)氫能基礎(chǔ)研究、技術(shù)創(chuàng)新、示范應(yīng)用等方面的要求一脈相承。

同時(shí)，《規(guī)劃》對(duì)2020年、2021年五部委下發(fā)的關(guān)于燃料電池汽車(chē)示范應(yīng)用工作的一系列政策進(jìn)行了延伸補(bǔ)充，將氫能規(guī)劃從單一交通領(lǐng)域上升至更宏觀(guān)的能源層面，并擴(kuò)展到更廣泛的氫氣制取、儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)鏈以及儲(chǔ)能、發(fā)電、工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域。

具體來(lái)看，《規(guī)劃》亮點(diǎn)主要在四方面：

一是突出量化目標(biāo)。到2025年，燃料電池車(chē)輛保有量將達(dá)到5萬(wàn)輛，考慮到2021年底我國(guó)燃料電池汽車(chē)約9,000輛保有量、1,586輛銷(xiāo)量的規(guī)模，未來(lái)四年年均銷(xiāo)量將超一萬(wàn)輛，市場(chǎng)規(guī)模將成倍增長(zhǎng)。

同時(shí)，到2025年可再生能源制氫量達(dá)到10-20萬(wàn)噸/年，假設(shè)屆時(shí)每千克綠氫制取價(jià)格達(dá)到20元，則對(duì)應(yīng)產(chǎn)值規(guī)模達(dá)20-40億元。

二是突出能源屬性。《規(guī)劃》從能源供給端和能源消費(fèi)端的高度為氫能制定了藍(lán)圖。供給端，氫能具有大規(guī)模、長(zhǎng)周期儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)，能夠通過(guò)“風(fēng)光氫儲(chǔ)”一體化發(fā)展解決能源消納問(wèn)題，賦予氫能行業(yè)從燃料電池汽車(chē)百億級(jí)市場(chǎng)跳躍至儲(chǔ)能行業(yè)萬(wàn)億級(jí)市場(chǎng)的潛力。

消費(fèi)端，擴(kuò)大氫能在用能終端的應(yīng)用范圍，推廣化工、冶金等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，同時(shí)利用氫燃料電池能夠同時(shí)產(chǎn)生電力和高品位熱能余熱的屬性，推動(dòng)熱電聯(lián)供示范應(yīng)用，凸顯氫氣在全方位替代化石能源進(jìn)程中的重要性。

三是突出制度保障。經(jīng)濟(jì)方面，當(dāng)前氫能扶持政策主要集中在末端燃料電池車(chē)輛補(bǔ)貼，《規(guī)劃》指出，要探索綠電制氫的支持性電價(jià)政策，健全覆蓋氫儲(chǔ)能的儲(chǔ)能價(jià)格機(jī)制，從而補(bǔ)齊氫氣供應(yīng)端的政策支持手段。

安全方面，要建立完善氫能制、儲(chǔ)、輸、用全產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)體系，推進(jìn)安全技術(shù)研發(fā)，落實(shí)企業(yè)安全生產(chǎn)主體責(zé)任和部門(mén)安全監(jiān)管責(zé)任，加強(qiáng)全鏈條安全監(jiān)管。

四是突出有序競(jìng)爭(zhēng)?！兑?guī)劃》尖銳地指出了一些地方存在盲目跟風(fēng)、同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)、低水平建設(shè)的問(wèn)題。中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議指出，要為資本設(shè)置“紅綠燈”、防止資本野蠻生長(zhǎng)，可以預(yù)見(jiàn)盲目追逐熱點(diǎn)的投資擴(kuò)產(chǎn)行為將破壞市場(chǎng)秩序，面臨極大的政策風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)此，《規(guī)劃》提出要統(tǒng)籌考慮氫氣供應(yīng)能力、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、市場(chǎng)空間等多重因素，因地制宜有序開(kāi)展氫能示范應(yīng)用，避免一些地方盲目布局、一擁而上。

02

氫能是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)和能源安全的必由之路

氫能是解決我國(guó)能源轉(zhuǎn)型三大難題的重要途徑。

第一，可再生能源消納能力的提升滯后于發(fā)電占比的提升。實(shí)現(xiàn)碳中和必須依賴(lài)大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電，但風(fēng)電、光伏間歇性、波動(dòng)性強(qiáng)，電網(wǎng)消納壓力較大。

2021年我國(guó)可再生能源發(fā)電量已達(dá)2.48萬(wàn)億千瓦時(shí)，占全社會(huì)用電量的29.8%，發(fā)電占比的進(jìn)一步提升，將更加突出“棄風(fēng)、棄光”等能源浪費(fèi)問(wèn)題以及電網(wǎng)解列等電力安全問(wèn)題。使用離網(wǎng)風(fēng)電、光伏資源電解制氫，可以實(shí)現(xiàn)電能的大規(guī)模、長(zhǎng)周期儲(chǔ)存，為緩解消納壓力提供了有效途徑。

第二，我國(guó)油氣自給率低，不利于保障能源安全和構(gòu)建雙循環(huán)格局。我國(guó)能源呈“多煤貧油少氣”的結(jié)構(gòu)，對(duì)進(jìn)口油氣依存度高。2021年我國(guó)能源領(lǐng)域進(jìn)出口逆差高達(dá)3,611億美元，與6,762億美元貿(mào)易順差數(shù)量級(jí)相當(dāng)，給保障能源安全和構(gòu)建以國(guó)內(nèi)大循環(huán)為主的新發(fā)展格局帶來(lái)較大壓力。

綠氫來(lái)源豐富、應(yīng)用廣泛，與綠電耦合后有望提升能源自給率，同時(shí)帶動(dòng)國(guó)內(nèi)綠色低碳產(chǎn)業(yè)，能夠?yàn)榻?jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展注入新動(dòng)能。

第三，工業(yè)等下游領(lǐng)域脫碳困難。冶金、化工、建材、熱力等領(lǐng)域?qū)茉创嬖趧傂孕枨?，是?shí)現(xiàn)碳中和過(guò)程中難啃的“硬骨頭”。氫能是零碳、高效、無(wú)污染的“萬(wàn)能燃料”，熱值是同等重量汽油的3倍，在交通、冶金、化工等廣泛領(lǐng)域擁有替代化石能源的潛力。

03

發(fā)展氫能已成為全球主要發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體共識(shí)

日本、韓國(guó)致力于打造氫能社會(huì)。日、韓能源稀缺，為促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，對(duì)汽車(chē)、發(fā)電、家庭用能等領(lǐng)域的氫能替代提出了雄心勃勃的規(guī)劃。

他們?cè)谌剂想姵仄?chē)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)顯著，豐田Mirai、現(xiàn)代Nexo是迄今為止全球唯二累計(jì)銷(xiāo)量超過(guò)萬(wàn)輛的氫能乘用車(chē)型。但受制于上游可再生能源發(fā)電資源薄弱，未來(lái)仍需通過(guò)液氫海運(yùn)等方式從國(guó)外進(jìn)口氫氣。

美國(guó)重點(diǎn)推動(dòng)氫能在發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用。美國(guó)在航天領(lǐng)域應(yīng)用氫能的歷史悠久，積累了豐厚的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)具備豐富的天然氣資源和成熟的輸運(yùn)管網(wǎng)，在氫氣制取及運(yùn)輸方面擁有基礎(chǔ)條件。

鑒于美國(guó)能源價(jià)格較低，氫能在交通領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)力有限，因此美國(guó)當(dāng)前發(fā)展重點(diǎn)是氫能發(fā)電，如天然氣摻氫發(fā)電、燃料電池分布式發(fā)電等，以實(shí)現(xiàn)降碳目標(biāo)。

歐盟視氫能為深度脫碳的重要手段。與中國(guó)類(lèi)似，歐盟大力發(fā)展清潔能源發(fā)電制氫，支持燃料電池汽車(chē)發(fā)展，推進(jìn)氫能在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，以帶動(dòng)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)改變、技術(shù)創(chuàng)新以及基礎(chǔ)設(shè)施投資。

根據(jù)德國(guó)、法國(guó)政府規(guī)劃，兩國(guó)計(jì)劃在2030年前分別投入90億和70億歐元，促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

04

我國(guó)氫能正站在轉(zhuǎn)型發(fā)展的起點(diǎn)

從氫能產(chǎn)業(yè)過(guò)去的發(fā)展歷程，到《規(guī)劃》制定的2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)大致經(jīng)歷如下五個(gè)階段的發(fā)展過(guò)程：

第一階段，氫氣作為化工產(chǎn)品和工業(yè)原料得到大規(guī)模利用。這一階段可以說(shuō)我國(guó)很早就完成了，隨著煤化工、石油化工的蓬勃發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)是全球第一大氫氣生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。

2020年氫氣產(chǎn)量超過(guò)3000萬(wàn)噸，積累了氫氣制備、儲(chǔ)運(yùn)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈成熟度，為下一步在能源領(lǐng)域的應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。

第二階段，以燃料電池作為切入點(diǎn)開(kāi)啟產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。燃料電池是將燃料不經(jīng)過(guò)燃燒、通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，是新能源汽車(chē)的重要技術(shù)路線(xiàn)之一。

在過(guò)去幾年全球新能源汽車(chē)如火如荼發(fā)展的大背景下，氫能率先從燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域切入，具備有利的客觀(guān)條件。同時(shí)，燃料電池是電解制氫的逆反應(yīng)，發(fā)展燃料電池技術(shù)能夠?yàn)橐院蟀l(fā)展綠電制氫積累條件。

這一階段我國(guó)采取補(bǔ)貼燃料電池客車(chē)、引入國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、培育自主科創(chuàng)能力等方式，初步構(gòu)建了氫氣作為能源應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)體系。

第三階段，提升終端市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)力和技術(shù)自主化水平。幾年前一輛氫能大巴車(chē)售價(jià)高達(dá)數(shù)百萬(wàn)元，終端氫氣價(jià)格每千克近百元，完全不具備脫離補(bǔ)貼參與市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)的能力。其核心原因在于行業(yè)規(guī)模小、技術(shù)自主程度低。

自2019年氫能首次寫(xiě)入政府工作報(bào)告以來(lái)，行業(yè)關(guān)注度日益提高，眾多創(chuàng)業(yè)企業(yè)以及電力、石化、汽車(chē)等領(lǐng)域的大型企業(yè)相繼進(jìn)入氫能產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)我國(guó)在燃料電池系統(tǒng)、電堆、膜電極、雙極板、催化劑等核心領(lǐng)域初步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，電堆千瓦成本已從萬(wàn)元下降至千元區(qū)間。當(dāng)前我國(guó)正處于這一階段，并即將邁入下一階段。

第四階段，拓展以綠氫為主的供應(yīng)鏈和產(chǎn)業(yè)體系。提升氫能汽車(chē)市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)力，探索氫能在儲(chǔ)能、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用，使氫能的制、儲(chǔ)、運(yùn)產(chǎn)業(yè)鏈得到全面發(fā)展。

可再生能源電解制氫成本將大幅降低，初步建立“電氫耦合”體系，使氫能在清潔能源體系中發(fā)揮更大作用。這一階段是《規(guī)劃》提出到2025年應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

第五階段，形成完備的氫能產(chǎn)業(yè)體系。全社會(huì)構(gòu)建涵蓋交通、儲(chǔ)能、工業(yè)、居民生活的多元?dú)淠軕?yīng)用生態(tài)，氫能深入?yún)⑴c電能消納、電網(wǎng)調(diào)峰過(guò)程，對(duì)能源綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展起到重要支撐作用。這一階段是《規(guī)劃》提出到2035年力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

05

安全性和經(jīng)濟(jì)性是主要挑戰(zhàn)

國(guó)家能源局科技司副司長(zhǎng)劉亞芳在《規(guī)劃》發(fā)布會(huì)上稱(chēng)，氫能安全性和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題是“非常關(guān)鍵和敏感的問(wèn)題”?！兑?guī)劃》通篇33處提到安全，并用一大章節(jié)強(qiáng)調(diào)氫能供應(yīng)成本下降的路徑，可見(jiàn)國(guó)家對(duì)氫能安全性和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題之重視。

氫氣安全屬性有長(zhǎng)有短。氫氣密度僅空氣1/14，擴(kuò)散速度是天然氣的3.8倍，單位體積爆炸能量是汽油氣的4.6%和天然氣的29%，在通風(fēng)良好的環(huán)境下，安全系數(shù)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)油氣。

但氫氣同樣具有爆炸極限寬、點(diǎn)火能量低、燃燒速度快、火焰不可見(jiàn)等特性，如在密閉空間發(fā)生泄漏將產(chǎn)生極大的安全隱患。同時(shí)，眾多金屬制品與氫氣接觸后會(huì)產(chǎn)生“氫脆”現(xiàn)象，機(jī)械性能將嚴(yán)重劣化，需要對(duì)氫氣的制取、存儲(chǔ)、輸運(yùn)設(shè)備提出更高的要求。

氫氣作為能源應(yīng)用的安全體系尚需健全。我國(guó)作為氫氣生產(chǎn)大國(guó)，在傳統(tǒng)化工領(lǐng)域已積累了應(yīng)用氫氣的成熟經(jīng)驗(yàn)，目前多部門(mén)已設(shè)立近百項(xiàng)關(guān)于氫氣的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

但氫燃料電池汽車(chē)、質(zhì)子交換膜（PEM）電解水制氫等領(lǐng)域尚屬新鮮事物，安全技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)體系尚不完善?！兑?guī)劃》指出，要重點(diǎn)建立健全氫安全相關(guān)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)零部件和材料技術(shù)創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)氫氣泄漏檢測(cè)報(bào)警先進(jìn)技術(shù)，利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等手段及時(shí)預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)事故。

當(dāng)前氫能汽車(chē)運(yùn)營(yíng)和購(gòu)置成本雙高?？紤]到燃料熱值和發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率，終端車(chē)輛使用的氫氣價(jià)格降至35元每千克時(shí)可與柴油持平。

目前國(guó)內(nèi)終端用氫成本高達(dá)50元每千克，其中制取、儲(chǔ)運(yùn)、加注環(huán)節(jié)各占三分之一。同時(shí)，當(dāng)前96%的氫氣由化石能源制取，成本較低，若改為電解制氫，以每千克氫氣耗電50度、度電價(jià)格0.5元計(jì)算，僅用發(fā)電成本就高達(dá)25元。

此外，目前國(guó)內(nèi)氫燃料電池系統(tǒng)每千瓦售價(jià)約5,000元，約為豐田產(chǎn)品的2-3倍、國(guó)內(nèi)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的5倍、鋰動(dòng)力電池的2倍。

成本下降依靠綠電推廣和國(guó)產(chǎn)技術(shù)成熟。據(jù)歐陽(yáng)明高院士團(tuán)隊(duì)測(cè)算，當(dāng)可再生能源發(fā)電的度電價(jià)格低于0.15元時(shí)，電解制氫經(jīng)濟(jì)性就可與傳統(tǒng)灰氫相當(dāng)。

考慮到電網(wǎng)售電成本很難降到這一水平，需要進(jìn)一步發(fā)展具有無(wú)功率狀態(tài)啟動(dòng)能力的PEM制氫技術(shù)，與波動(dòng)率較大的離網(wǎng)光伏、風(fēng)電進(jìn)行耦合。根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)預(yù)測(cè)，我國(guó)氫氣終端成本有望到2025年降至40元/kg、到2035年進(jìn)一步下探至25元/kg，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)油氣平價(jià)的目標(biāo)。

燃料電池系統(tǒng)方面，成本下降的最大驅(qū)動(dòng)力是電堆、膜電極、質(zhì)子交換膜等核心零部件的技術(shù)成熟和自主可控。燃料電池示范應(yīng)用政策對(duì)國(guó)產(chǎn)零部件的裝機(jī)量提出了明確的量化考核要求，《規(guī)劃》也將推進(jìn)燃料電池技術(shù)創(chuàng)新、開(kāi)發(fā)關(guān)鍵材料、提高主要性能指標(biāo)和批量化生產(chǎn)能力置于重要的位置。

《規(guī)劃》的出臺(tái)，將引領(lǐng)國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)換擋提速，走上高質(zhì)量發(fā)展的道路。我們相信，氫能作為國(guó)際公認(rèn)的實(shí)現(xiàn)碳中和必不可少的手段，中遠(yuǎn)期具有不亞于光伏、風(fēng)電、鋰電等行業(yè)的確定性，而我們同樣看到，短期尚有諸多技術(shù)和應(yīng)用問(wèn)題亟待解決。

目前眾多能源企業(yè)、化工企業(yè)、整車(chē)廠(chǎng)以及創(chuàng)業(yè)企業(yè)相繼進(jìn)入這一市場(chǎng)。我們期待在從業(yè)者的齊心協(xié)力下，氫能技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)落地能取得長(zhǎng)足進(jìn)步，助力我國(guó)端牢“能源飯碗”，如期實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)。