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隨著全球氣候變化問題日益嚴(yán)峻，各國紛紛提出了碳中和的目標(biāo)和承諾，以減少溫室氣體排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
在這一背景下，尋找清潔、可再生、高效的能源成為了迫切的需求和挑戰(zhàn)。
綠氫作為一種利用可再生能源通過電解水制取的氫氣，具有零碳排放、高能量密度、靈活儲運(yùn)等特點(diǎn)和優(yōu)勢，被認(rèn)為是未來能源體系的重要組成部分和第四次能源革命的載體。
本文將從綠氫產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀、降本路徑、發(fā)展趨勢等方面進(jìn)行分析和探討。
綠氫產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
綠氫產(chǎn)業(yè)雖然具有巨大的潛力和前景，但目前仍處于起步階段，面臨著諸多困難和挑戰(zhàn)。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）制氫成本高。根據(jù)國際能源署（IEA）的數(shù)據(jù)，目前全球約有95%的氫氣是通過化石能源制取的，稱為灰色或棕色氫。這種方式雖然便宜，但會產(chǎn)生大量二氧化碳排放。而利用可再生能源電解水制取綠色或藍(lán)色（捕集并儲存二氧化碳）氫，則需要更高的電價(jià)和設(shè)備投資。據(jù)估計(jì)，目前綠色或藍(lán)色氫的制造成本約為2.5-6美元/公斤（不含稅），而灰色或棕色氫則只需1-1.8美元/公斤。
（2）技術(shù)不成熟。目前市場上主要有三種電解水技術(shù)：堿性電解水技術(shù)（AEL）、質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)（PEMEL）和固態(tài)氧化物電解水技術(shù)（SOEL）。其中AEL技術(shù)最為成熟，但效率較低；PEMEL技術(shù)效率較高，但設(shè)備壽命較短；SOEL技術(shù)效率最高，但溫度要求較高且尚未商業(yè)化。此外，在儲運(yùn)方面也存在著諸多問題，如壓縮液化所需能耗大、管道建設(shè)成本高、安全風(fēng)險(xiǎn)大等。
（3）市場需求不足。目前綠氫的主要應(yīng)用領(lǐng)域有化工、鋼鐵、交通等，但這些領(lǐng)域的氫需求量還不夠大，且受到政策、基礎(chǔ)設(shè)施、成本等因素的制約。例如，在交通領(lǐng)域，氫燃料電池汽車雖然具有續(xù)航里程長、充電時(shí)間短等優(yōu)勢，但由于缺乏充足的加氫站網(wǎng)絡(luò)和補(bǔ)貼政策，其市場占有率仍然較低。
綠氫產(chǎn)業(yè)降本路徑與措施
為了推動綠氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必須從多個(gè)方面采取有效措施，降低制氫成本，提高技術(shù)水平，擴(kuò)大市場需求。主要包括以下幾個(gè)方面：
（1）利用可再生能源發(fā)電降低電價(jià)。由于電價(jià)是影響綠色制氫成本的重要因素之一，因此利用風(fēng)能、太陽能等可再生能源發(fā)電是降低制氫成本的關(guān)鍵途徑之一。根據(jù)業(yè)內(nèi)分析人士認(rèn)為，“未來綠氫行業(yè)的發(fā)展首先應(yīng)該依托于電力成本的降低，其努力方向在于可再生能源發(fā)電的技術(shù)創(chuàng)新與大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化”。隨著可再生能源技術(shù)的進(jìn)步和規(guī)模效應(yīng)的顯現(xiàn)，其發(fā)電成本將會進(jìn)一步下降。
（2）加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和標(biāo)準(zhǔn)制定。在制氫設(shè)備方面，需要加強(qiáng)對PEMEL和SOEL等高效率、長壽命、低溫度要求的技術(shù)創(chuàng)新和推廣；在儲運(yùn)設(shè)備方面，需要開發(fā)更輕便、安全、經(jīng)濟(jì)的儲運(yùn)方式和材料；在應(yīng)用設(shè)備方面，需要提高對綠色或藍(lán)色氫的利用效率和穩(wěn)定性。同時(shí)，在國家層面也需要制定統(tǒng)一且科學(xué)合理的標(biāo)準(zhǔn)體系，“明確各類制氫方式及其碳排放水平，并建立相應(yīng)標(biāo)識體系”。
（3）加大政策支持和財(cái)稅激勵(lì)。在綠氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中，政府的引導(dǎo)和支持是不可或缺的。政府可以通過制定中長期規(guī)劃、設(shè)立專項(xiàng)基金、提供補(bǔ)貼或減免稅收等方式，鼓勵(lì)綠氫產(chǎn)業(yè)的投入和創(chuàng)新。同時(shí)，政府也可以通過建立碳交易市場、實(shí)施碳稅或碳補(bǔ)貼等方式，調(diào)節(jié)綠氫與化石能源之間的價(jià)格差異，提高綠氫的市場競爭力。
（4）培育多元化的市場需求。目前，綠氫在工業(yè)、交通、電力等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景，但也面臨著成本高、技術(shù)不成熟、消費(fèi)者認(rèn)知低等挑戰(zhàn)。因此，需要通過多種渠道和方式，增加綠氫產(chǎn)品和服務(wù)的供給和需求。例如，在工業(yè)領(lǐng)域，可以通過建立合作機(jī)制或平臺，促進(jìn)制氫企業(yè)與鋼鐵、化工等行業(yè)之間的對接與合作；在交通領(lǐng)域，可以通過推廣示范項(xiàng)目或試點(diǎn)城市，提升氫能汽車等清潔交通工具的知名度和信任度；在電力領(lǐng)域，可以通過優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)度或儲能系統(tǒng)，增加可再生能源發(fā)電對接綠色制氫設(shè)備的比例。
綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢與前景
綠氫產(chǎn)業(yè)作為未來能源體系的重要組成部分，具有廣闊的發(fā)展空間和市場潛力。
隨著全球?qū)μ贾泻偷钠惹行枨蠛蛯G色低碳發(fā)展的共識，各國紛紛將氫能納入國家能源戰(zhàn)略，并制定了相應(yīng)的政策措施和目標(biāo)規(guī)劃。
例如，歐盟提出了“歐洲氫戰(zhàn)略”，計(jì)劃到2030年建設(shè)至少4000萬噸/年的可再生能源電解水制氫能力；日本提出了“氫社會愿景”，計(jì)劃到2050年實(shí)現(xiàn)氫能占一次能源供應(yīng)比例達(dá)20%；我國也在2021年3月印發(fā)了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，明確到2035年建設(shè)完善的綠色制氫、儲運(yùn)、利用體系，形成規(guī)?；⒏咝?、低成本、安全可靠的綠色制氫產(chǎn)業(yè)鏈。
在此背景下，預(yù)計(jì)未來綠氫產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)以下幾個(gè)方面的發(fā)展趨勢：
（1）綠色制氫規(guī)模將快速增長。隨著可再生能源電解水技術(shù)的進(jìn)步和成本下降，以及政策支持和市場需求的增加，預(yù)計(jì)未來綠色制氫將逐步取代灰色或棕色制氫，成為主流制氫方式。
（2）儲運(yùn)方式多樣化。為了解決儲運(yùn)成本高、安全風(fēng)險(xiǎn)大等問題，未來將出現(xiàn)更多種類的儲運(yùn)方式和材料，如液態(tài)有機(jī)過載物（LOHC）、金屬有機(jī)骨架（MOF）、金屬雜化物（MH）、碳纖維復(fù)合材料等。這些方式和材料可以有效提高儲運(yùn)效率和安全性，并降低對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的要求。
（3）應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?。除了傳統(tǒng)領(lǐng)域如化工、鋼鐵、交通等，未來還有望開拓更多新興領(lǐng)域如數(shù)據(jù)中心、航空航天、農(nóng)業(yè)等。這些領(lǐng)域?qū)τ谇鍧嵞茉春土闩欧偶夹g(shù)有著強(qiáng)烈需求，并且具有較高價(jià)值和競爭力。
綜上所述，可以看出綠氫產(chǎn)業(yè)是一個(gè)充滿機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的行業(yè)，在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和構(gòu)建現(xiàn)代能源體系方面具有重要意義。只有通過加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新與合作協(xié)調(diào)，降低成本與風(fēng)險(xiǎn)，擴(kuò)大需求與供給，才能推動綠氫產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展和廣泛應(yīng)用。
