氢能产业发展前景及其在中国的发展路径

氢能产业发展前景及其在中国的发展路径

袁海波

山东昆仑京博能源有限公司 山东 滨州 256500

摘要：目前，氢能在我国被称为二次能源的载体，广泛应用于各大企业和行业，可以通过多种方式生产。氢气本身是一种无毒气体，容易燃烧，其燃烧产物主要是水，不会污染大气。同时，废弃物不含对环境有害物质，利用率高，形式更为多样化。目前，世界正处于清洁能源开发利用的热点阶段，生产更多低碳环保的能源是全球的目标和终极战略，因此氢能产业受到我国的高度期待。为了保证我国氢能产业的发展，我们应该更加注重氢能产业的长远发展。

关键词：氢能产业；发展前景；发展路径

1氢能产业发展的可行性分析

1.1低成本氢气制造技术已经成熟

目前，我国氢气主要来源于工业副产品、化石燃料制氢、电解水制氢等成熟技术。工业副产氢主要来自氯碱化工副产氢和焦炉气净化氢，是目前最廉价的氢源。从产地和产量来看，氯碱化工尾气和焦炉煤气制氢成本可低至0.2元/m3。以“弃风、弃光、弃水”电量电解水制氢是解决国家电网清洁电力问题的重要途径。目前，我国年“三废”用电量约1500亿千瓦时，可充分利用，生产氢气350亿立方米，满足约62万辆公交车辆的加氢需求。

1.2氢气安全储运技术日新月异

因为氢是最轻的气体，如果氢泄漏，它会迅速向上扩散而不会在空气中聚集。氢气的上升速度接近每秒20米，降低了氢气爆炸和燃烧的可能性。氢气的扩散系数是空气的3.8倍，因此泄漏的少量氢气能在空气中迅速稀释成安全的混合物，很难达到爆炸体积浓度4.1%-74.2%的范围。此外，氢燃料车一般都有氢气泄漏传感器，用于预警和处理。高压储氢和低温液态储氢均可安全储运。目前，除了传统的高压储氢和液氢储氢外，化学储氢的使用也实现了氢气的安全高效储运。中国地质大学开发的常温常压储氢技术，实现了常温常压高密度储氢（单辆罐车输氢能力3万m3以上，这远远大于目前4000m3的高压管束氢挂车运输水平，为大规模推广氢能应用奠定了基础。

1.3氢燃料电池关键技术突破

目前，武汉地质资源与环境产业技术研究院与瑞典动力电池公司合作开发了世界领先的氢燃料电池技术，使用寿命为25000小时。如果每天使用5小时，可以使用13.7年。在低温冷启动方面，可实现零下20度启动，解决了其他电池技术在高寒地区的使用问题。整个燃料电池实现了小型化和轻量化。这种燃料电池发动机大约有一个电脑机箱那么大，可以达到50千瓦的功率。

2中国氢能产业发展展望

2.1顶层设计应规范产业链布局

目前，在国家顶层设计未出的情况下，各地已掀起氢能产业规划热潮，扶持政策也纷纷出台。

地方政府的热情与积极性瞄准的是经济发展新动力的红利，这无可厚非。但是目前地方政府规划的氢燃料电池电堆总产能超过1500兆瓦，氢燃料电池汽车产能总计近万辆。在氢能产业化起步阶段，如果地方氢能发展规划都能落地，那么重复建设、产能过剩、低效发展、恶性竞争必然重现。亟须氢能产业发展顶层规划予以规范。

据悉，由多个部委参与的中国氢能发展整体规划正在制定之中，我国氢能产业顶层设计呼之欲出。

与欧盟的氢能发展规划要大力发展可再生能源制氢（绿氢）不同，考虑到中国的实际情况，可再生能源制氢将是长期发展方向，中期仍以化石能源制氢为主，并配以碳捕集相关设施。充分考虑在我国已形成京津冀、长三角和珠三角三大氢能产业区域的情况下，突出重点，发挥优势，多方协同，立足于本地资源禀赋、各有侧重，不是非要打造各自的产业链闭环，而是注重成果共享与利益协同，走出一条成本投入低、区域共振强和整体效能优的氢产业发展新路。

规划在保护地方政府热情的同时，要发挥好产业协同的作用，彰显氢能产业链城市群示范效应。

只有做好顶层规划，才会顺畅打通整个产业链条。

同时，与规划配套的上中下游产业链相关国家标准及测评体系亟待建立和完善。

在重视氢能源的同时，也不能忘记新能源开发是一个完整的技术体系，不仅要发展氢能，而且还要发展好太阳能、风电等绿色能源。只有多元化生产与多元化应用共同谋划，才能早日实现碳达峰和碳中和目标。

2.2全链条技术升级

笔者认为，打通整个产业链条，关键在于全链条各个环节的技术突破，尤其是成本掣肘根本还是要通过技术升级来解决。那么，整体技术突破的同时，突破口恐怕是氢燃料电池。它可以串联起氢能产业链的上中下游。突破口的重点方向，应该在汽车氢能的大规模应用，重中之重是重型氢能卡车。但必须避免打着做氢燃料电池技术的旗号去做集成，不是搞自主技术，而是买来别人的产品组装系统。初始可能有竞争力，最终会因为没有自己的核心竞争力而被淘汰。

中央与地方财政资金应重点发力基础研究，真正为独到的技术创新提供支撑，为核心技术突破和关键材料研发打好基础。

同时，要组建企业创新联合体，围绕产业链，推动全社会相关领域科研力量进行科技攻关，聚焦核心技术，加快突破技术短板。从制氢压缩机、储容器等关键设备，到氢密封材料、低温金属材料等关键材料，我国氢制取、储运甚至使用所需许多核心技术与材料装备以及零部件都要以技术升级破除进口依赖。

2.3转型期要以蓝氢和绿氢协调供应为重点，建立蓝绿氢联合发展模式

充分考虑到我国能源结构以煤炭为主，可再生能源发展仍需大力整合优化。因为中国的氢能生产一直以化石为基础。因此，我国应加大化石燃料市场建设，投入大量资金，为石化能源“绿色氢”的创造提供有效支持。对于部分地区发展水电解制氢，应鼓励更多企业生产“绿色氢气”，实现对环境零污染。

2.4强化氢燃料电池和储氢关键技术

目前，我国已对氢燃料汽车的生产制造作出了相应规划，并对加氢站实施了相应的布局调整。然而，汽车的核心零部件和材料却没有相应的技术支持，无法实现汽车的批量生产。这一关键问题严重制约了我国氢能产业的发展。因此，我国应加强对这一问题的研究，将研究目标确定在氢能和燃料电池的关键技术环节，降低氢气的运输成本，加大对氢气管道运输和储氢材料的研究。政府制定了专项规划，从基础研究到关键技术攻关和应用示范再到产业转型创新，进一步保障氢能产业的核心发展。

2.5在发展氢能的过程中，要高度重视产业安全

据相关报道，2019年以来，部分国外企业在氢能产业链上引发多起氢气爆炸事故[4]。此类事件的发生，给制氢行业的方方面面都发出了警示。因此，在氢能的开发过程中，在保证产业发展的同时，要注意安全。在我国氢能发展过程中，必须加强产业链内部安全体系的有效建立，认识氢爆炸的严重后果。因此，相关行业需要提高安全意识，加强行业安全管理规定，地方政府应加强监管，制定相关安全标准，对氢气泄漏和爆炸相关因素制定安全预案，在整个产业链高效运行的今天，努力实现氢气生产和运输的全自动化模式，通过智能设备保障氢气安全问题，实现氢气的安全。

结论

综上所述，氢能产业是未来的发展方向，该产业处于培育导入期，随着技术进步和成本的大幅下降，氢能产业即将进入产业化爆发前夜，正处于投资布局的窗口期，未来收益不可估量。

参考文献：

[1]罗佐县,曹勇.氢能产业发展前景及其在中国的发展路径研究[J].中外能源,2020,25(02):9-15.

[2]游双矫,张震,周颖,杜国敏,万宏,许萍,包力庆.氢能先发国家的产业政策及启示[J].石油科技论坛,2019,38(05):57-66.

[3]凌文,刘玮,李育磊,万燕鸣.中国氢能基础设施产业发展战略研究[J].中国工程科学,2019,21(03):76-83.

[4]高慧,杨艳,赵旭,饶利波,刘雨虹.国内外氢能产业发展现状与思考[J].国际石油经济,2019,27(04):9-17.