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氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，是未來能源體系的重要組成部分。目前，氫能正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要載體之一。
01 應(yīng)用規(guī)模
在化工領(lǐng)域的應(yīng)用：合成氨、合成甲醇以及其它化工品，按照用氫企業(yè)產(chǎn)能看：國內(nèi)合成氧58745萬噸，占比80%；合成甲醇6183萬噸，占比9%；石油精煉4642萬噸，占比6%；合成其他化工品3791萬噸，占比5%。
工業(yè)領(lǐng)域目前仍以灰氫使用為主，存量項(xiàng)目進(jìn)行綠氫置換成為發(fā)展趨勢。我國的氫源結(jié)構(gòu)目前仍是以煤為主，來自煤制氫的氫氣占比約62%、天然氣制氫占19%，電解水制氫僅占1%，工業(yè)副產(chǎn)占18%。
工業(yè)用氫目前仍是氫能源產(chǎn)業(yè)鏈下游主要的應(yīng)用方向，從長期來看，這一產(chǎn)業(yè)需求的占比仍將擴(kuò)大。
氫能儲運(yùn)也是氫能源的重要應(yīng)用領(lǐng)域。
氫能源可以通過氫氣存儲技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源存儲，將多余的可再生能源轉(zhuǎn)化為氫氣進(jìn)行儲存。常見的氫氣存儲方式有三種：氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫、固態(tài)合金儲氫三種方式。目前我國氫氣運(yùn)輸主要采用的是短距離管道輸送和管車運(yùn)輸?shù)姆绞健?/span>
長管拖車目前只適用于運(yùn)輸距離較近（半徑300公里）、輸送量較低的運(yùn)輸場景，隨著運(yùn)輸距離從50公里提升到500公里，長管拖車成本由4.3元/kg提升至17.9元/kg。
當(dāng)用氫規(guī)模擴(kuò)大、運(yùn)輸距離增長后提高氣態(tài)運(yùn)輸壓力或采用輸氫管道等運(yùn)輸方案才可以滿足高效經(jīng)濟(jì)的要求。我國氫氣輸送管網(wǎng)建設(shè)相對緩慢，現(xiàn)有氫氣輸送管道總里程僅約400km。
氫燃料電池是氫能高效利用的有效途徑之一，燃料電池技術(shù)的發(fā)展也使得氫能可以廣泛應(yīng)用于道路運(yùn)輸、海事行業(yè)、鐵路航空等各種交通領(lǐng)域。未來氫能在交通領(lǐng)域的發(fā)展將會占據(jù)主要地位。
2022年新能源重卡中燃料電池占比9.8%。2022年我國商用車保有量為3328.6萬輛，其中重卡保有量約800萬輛。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2022年我國重卡累計銷售量為67.19萬輛，同比下降51.8%；氫燃料重卡銷售量為2382輛，同比上漲215%，但滲透率僅為0.35%。截至2022年底，國內(nèi)累計銷售燃料電池汽車1.03萬輛，距離“十四五”目標(biāo)還差4萬輛。
作為氫燃料電池在交通領(lǐng)域應(yīng)用的保障，加氫站規(guī)模不斷增長。2022年我國加氫站市場規(guī)模達(dá)到2825億元，其中集成設(shè)備(壓縮機(jī)、氧氣儲存容器、加氧系統(tǒng))占據(jù)加氧站建設(shè)的主要成本規(guī)模達(dá)15.3億元。
隨著氫燃料汽車滲透率的不斷提升，投入運(yùn)營加氯站的數(shù)量也將實(shí)現(xiàn)高速增長，國家規(guī)劃提出2025年我國加氫站達(dá)到1000座，預(yù)計到2026年我國加氫站市場規(guī)模將達(dá)到151.2億元，集成設(shè)備規(guī)模71.1億元。
截至2022年底，國內(nèi)在運(yùn)加氫站245座；在運(yùn)加氫站每日供給能力17.7萬公斤；國內(nèi)加氫站數(shù)量前五省份：廣東、河北、山東、江蘇、河南。
以昇輝科技、華電重工兩家企業(yè)為例，
看氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況：
華電重工
華電重工自2020年籌劃發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，定位于可再生能源制氫、儲氫、用氫等技術(shù)開發(fā)、裝備制造、工程總包及項(xiàng)目投資、運(yùn)營為一體的能源服務(wù)商。
華電重工表示，公司承擔(dān)的華電集團(tuán)“十大重點(diǎn)科技項(xiàng)目”制氫課題相關(guān)成果已經(jīng)結(jié)題，1500Nm3/h堿性電解槽已完成初步設(shè)計，成功實(shí)施瀘定水電解制氫項(xiàng)目，達(dá)茂旗20萬千瓦新能源制氫項(xiàng)目穩(wěn)步推進(jìn)，順利完成11臺堿性電解槽的生產(chǎn)制作。
華電重工所屬子公司重工機(jī)械也在助推氫能智能制造產(chǎn)線落地，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)多能互補(bǔ)。另外，華電重工同時對多個項(xiàng)目進(jìn)行跟蹤，業(yè)務(wù)涉及市政交通、化工、冶金、分布式供能等多個用氫場景。
此外，華電重工還與國內(nèi)外知名科研院所建立交流與合作，全面推進(jìn)科技研發(fā)和項(xiàng)目攻關(guān)；根據(jù)氫能業(yè)務(wù)的推廣與氫能下游應(yīng)用市場開發(fā)情況，開展包括摻氫燃機(jī)應(yīng)用技術(shù)、分布式供能技術(shù)等方面的集成技術(shù)研究。
昇輝科技
自2020年起進(jìn)行戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，將“智能+雙碳”作為戰(zhàn)略方向，成立子公司昇輝新能源作為氫能業(yè)務(wù)的運(yùn)營主體。目前，昇輝科技已涉足大規(guī)模電解水制氫設(shè)備、氫能源汽車運(yùn)營平臺、氫能相關(guān)電氣設(shè)備及關(guān)鍵零部件等業(yè)務(wù)的自主運(yùn)營，同時參股多家氫能行業(yè)知名企業(yè)。
未來市場走向何方？
公開數(shù)據(jù)顯示，到2050年中國氫氣需求量接近6000萬噸，在終端能源體系中占比至少達(dá)到10%，隨著政策的支持，氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段。
就消費(fèi)情況看，目前的氫能大部分用于工業(yè)領(lǐng)域，在冶金、合成燃料、工業(yè)燃料等的帶動下，2060年工業(yè)部門氫需求量將到7,794萬噸，接近交通領(lǐng)域的兩倍新建工業(yè)項(xiàng)目配綠氫、存量項(xiàng)目進(jìn)行綠氫置換逐漸成為發(fā)展趨勢?；谛枨髠?cè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈的完善，從灰氫逐步過渡到綠氫是較好的方式，優(yōu)先使用副產(chǎn)氫，實(shí)現(xiàn)資源綜合利用。
現(xiàn)階段，國內(nèi)主要采用高壓氣態(tài)氫儲運(yùn)方式，儲存困難且儲存能力較低，國內(nèi)氫儲運(yùn)的能效、安全問題有待完善解決，這些都是制約綠氫進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域的瓶頸。
中國工程院院士王基銘表示，為有效應(yīng)對氣候變化和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，綠色低碳發(fā)展已經(jīng)成為國際社會的普遍共識。綠色低碳經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，氫能、生物基液體燃料、新能源汽車迅速發(fā)展，石油的需求明顯放緩，已臨近需求峰值，原油的需求峰值預(yù)計在2030年至2035年出現(xiàn)。作為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要舉措，電力綠色化是必然的發(fā)展趨勢。
“要大力布局風(fēng)光電項(xiàng)目，有條件地區(qū)要充分利用水電、核電，最大限度地實(shí)現(xiàn)電力的綠色化。就氫來講，現(xiàn)在主要還是灰氫，我們要的應(yīng)該主要是綠氫?！崩顮N院士提出，“綠色氫能將是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)切實(shí)可行的路徑之一?！?/span>
中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院院長李燦表示，如果將光伏、風(fēng)電、水電變成燃料（如綠色氫能），“這其中最關(guān)鍵的就是制氫過程，即電解水制氫，相當(dāng)于儲電?！?噸氫可產(chǎn)生3.3萬度電，也就是說產(chǎn)生1噸氫相當(dāng)于儲存了3.3萬度電?！?/span>
國家能源局、科學(xué)技術(shù)部《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》明確提出“推動氫能與可再生能源融合發(fā)展”，與其他新型儲能技術(shù)相比，氫能與電能同屬二次能源，更容易耦合電能、熱能、燃料等多種能源并與電能一起建立互聯(lián)互通的現(xiàn)代能源網(wǎng)絡(luò)。
目前氫燃料電池汽車主要以客車和重型卡車為切入領(lǐng)域，重點(diǎn)在可再生能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫豐富的區(qū)域推廣應(yīng)用。相對于發(fā)展趨于成熟的純電動汽車，氫燃料電池汽車適合固定路線、高載重的場景。
隨著航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，柴油動力船舶的二氧化碳排放量居高不下，引發(fā)的環(huán)境問題日漸增多，氫能作為清潔能源有望在航運(yùn)領(lǐng)域減碳中發(fā)揮積極作用。通過氫燃料電池技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)河和沿海船運(yùn)的電氣化，我國部分企業(yè)基于國產(chǎn)化氫能和燃料電池技術(shù)已經(jīng)開始啟動氫動力船舶研制。
氫能源也為低碳化航空提供了可能，氫能可以減少航空業(yè)對原油的依賴，減少溫室及有害氣體的排放。氫動力飛機(jī)可能成為中短距離航空飛行的減碳方案，但在長距離航空領(lǐng)域，仍需依賴航空燃油。
在儲能領(lǐng)域，氫能源被視為與電能互補(bǔ)的優(yōu)質(zhì)二次能源，通過“可再生能源發(fā)電——多余電量電解水制氫——?dú)錃舛喾N介質(zhì)形態(tài)儲運(yùn)——?dú)淠馨l(fā)電”完整的能源轉(zhuǎn)換鏈條，氫作為能量儲存的載體，是實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模存儲運(yùn)輸?shù)淖罴逊桨?。可再生能源發(fā)電存在波動性，需要依靠儲能來解決。
氫氣儲能在技術(shù)方面仍有需要解決的問題，陳學(xué)東院士指出：“盡管我國氫能產(chǎn)業(yè)目前已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但在氫能儲運(yùn)裝備方面還存在諸多不足：例如50MPa以上超大容積固定式儲氫容器、90MPa級氫氣壓縮機(jī)設(shè)計制造還有短板；抗氫氣高速沖擊高壓加氫站閥門、耐深冷溫度液氫閥門、高集成度瓶口組合閥等特殊閥門零部件還存在“卡脖子”問題；70MPa車載Ⅳ型儲氫氣瓶、50MPa大容量管束集裝箱設(shè)計制造技術(shù)還未完全掌握；等等?！彼ㄗh國內(nèi)院所、高校、企業(yè)要堅持問題導(dǎo)向、協(xié)同攻關(guān)，推動創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈的重要設(shè)備風(fēng)險安全可控，支撐我國氫能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
隨著技術(shù)的發(fā)展，氫氣儲能的成本逐漸下降，越來越多的項(xiàng)目開始投資和使用氫氣儲能技術(shù)。此外，氫氣作為一種可再生能源儲備，可以在能源供應(yīng)不穩(wěn)定的情況下提供一種可靠的能源替代方案。在“雙碳”背景下，可再生能源發(fā)電將大規(guī)模發(fā)展，它們的波動性和間歇性使得氫能具有了獨(dú)特的意義和價值。
