我国氢能产业发展战略研究.docx

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1、一、前言自16世纪氢气首次被发现以来，因其来源丰富、质量轻、能量密度高、绿色低碳、储存方式与利用形式多样等诸多优点被视为未来重要的清洁能源，但受安全、成本、技术等因素制约，以往氢能主要用于军事、航天等尖端领域，在民用领域长期发展缓慢，始终未踏入商业化应用门槛。近年来，随着巴黎协定的签订，应对气候变化成为今后很长时期内能源、经济和社会长远发展的顶层战略，以绿色低碳为特征的清洁能源成为未来能源发展的重要方向。而氢能作为21世纪人类可持续发展最具潜力的二次清洁能源，受到全球范围的高度重视，在我国也得到广泛关注，未来有望在我国能源转型、实现“碳达峰、碳中和过程中发挥重要作用。国际上，美国、欧盟、日本、

2、韩国等发达国家和地区纷纷将氢能源纳入国家能源发展战略，持续推动氢能产业发展。当前，我国氢能产业发展进入新的历史时期，氢能产业发展中长期规划(20212035年)将氢能正式纳入我国能源战略体系，提出要系统构建支撑氢能产业高质量发展创新体系，统筹推进氢能基础设施建设，稳步推进氢能多元化示范应用，不断完善氢能发展政策和制度保障体系，围绕规划形成1+N政策体系。为此，亟需充分认识发展氢能产业的重要意义，从思想、认识和行动统一到氢能产业发展的战略部署上来，做好改革创新，破解发展难题，抓好自主核心技术装备攻关，争取在技术、市场、体制机制等领域不断取得突破性进展。二、氢能产业的发展概况（一）发展意义在全球能

3、源向清洁化、低碳化、智能化的发展趋势下，发展氢能产业已经成为当前世界能源技术变革的重要方向。氢能是保障能源结构清洁化和多元化的重要支撑，对全球能源清洁、低碳、高效、可持续发展具有重要意义。氢能是交通运输、工业和建筑等高碳排放领域实现大规模脱碳、降碳的重要抓手。交通运输领域是全球碳排放的第二大排放源，约占总量的25%。氢燃料电池运载工具具有加氢时间短、续航里程长、零排放的特点，在大载重、长续驶、高强度的交通运输体系中具有先天优势。在工业领域，氢能利用自身还原剂和燃烧热值高的特性，在钢铁、冶金、石化、水泥的生产过程被用作原料或提供高位热能，是工业领域深度脱碳的重要手段；在建筑领域，利用氢替代天然气

4、供暖是实现建筑领域能源消费低碳转型的重要发展方向。氢能将在能源多元化和清洁化领域发挥重要作用。“低于2情境下的全球能源转型，需要大幅提高可再生能源在能源结构中的比例。氢能作为重要能源载体，能够完成跨时间调节、跨区域配置和跨品种耦合的任务，实现与其他能源品种之间的转化，可提高可再生能源的消纳、提供长时间储能、优化区域物质流和能量流，进而建立多元化的能源体系。在跨领域耦合方面，通过利用可再生能源发电制氢，可灵活调配满足终端领域能源消费需求。在跨时空方面，电网融合高比例可再生能源会加剧供需不平衡，通过规模化储存氢能，可调节用电峰荷。氢能应用灵活、广泛，可充分利用已有能源基础设施。在交通运输领域，与纯

5、电动汽车相比，氢燃料电池汽车在续航里程、燃料补给速度、节能减排降噪等方面有综合优势，体验方面接近传统燃油车，更符合用户偏好。在能源和建筑领域,可直接将氢气按一定比例混合到天然气管网中进行掺烧,或利用氢气合成氨、甲醇、甲烷，可大规模复用现有的终端设备，且不需要对基础设施进行大规模改造升级。（二）发展背景2015年，196个国家或地区政府为应对气候变化签订了巴黎协定，确定T2050年全球气温升幅与工业革命前水平相比不超过2。C的总体目标。氢能作为“零碳能源具有不俗的减碳能力，据国际氢能委员会预测，2050年氢能的规模化应用可减排6xl9tC2,为目标减排量的20%。为此，全球主要发达国家与地区出台

6、了一系列政策措施，通过加强顶层发展政策指引、加大研发投入力度、加快基础设施和应用示范建设等举措，持续推动氢能产业发展。美国以丰富而全面的政策为基础，注重氢能全产业链发展，积极促进商业化应用，目前拥有全球最大的氢能产业市场，美国燃料电池与氢能协会（FeHEA）发布的氢能经济路线图显示，美国2030年氢需求量将突破1.7xl061,拟建设5600个加氢站，氢能产业产值达1400亿美元；欧盟将氢能作为新能源发展战略和低碳经济模式的主要形式,积极在战略层面布局规划，凭借强大的政策支持,在市场化运作下己逐步打造起趋于完善的氢能产业链，其中德国是欧盟发展氢能最具代表性的国家，氢能与可再生能源融合发展是德国

7、可持续能源系统和低碳经济的重要组成部分，德国还专门成立了国家氢能技术组织推进相关领域工作；日本从国家战略层面致力于实现氢能社会，2014年颁布的能源基本计划中将氢能定位为与电力和热能并列的核心二次能源，提出建设氢能社会的愿景，通过氢能在交通、家庭、工业乃至全社会领域的普及应用，实现真正的能源安全；韩国将氢能作为三大战略投资领域之一，出台了多项鼓励政策，加速了燃料电池在交通和发电领域的推广应用，据韩国氢能经济路线图数据显示，预计2040年其国内氢气年供应量将达到5.26x1063加氢站拟增至1200个，氢燃料电池汽车累计产量达620万辆。综上所述，美国、欧盟、日本和韩国己将氢能发展提升至国家/地

8、区战略层面，并通过多年的政策引导，由大型企业引领建立了较成熟的氢能相关产业链，在制氢、储运加氢和用氢方面积累了先进的核心技术。按照上述国家和地区在氢能产业上的投入和未来规划，氢能将逐渐得到大规模应用并在能源领域占据举足轻重的地位。三、我国氢能产业发展的战略需求我国提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。作为全球能源消费第一大国，长期以来我国能源结构呈“一煤独大特点。为实现“双碳目标，需要加快以煤为主的能源体系转型，除了大力发展可再生能源以外，还需要其他零碳能源作为重要补充。其中，氢能的作用体现在以下几个方面。（一）

9、氢能可促进交通、钢铁、化工等领域大规模减碳在交通领域，氢燃料电池汽车加注时间短、续航里程长，在大载重、长续驶、高强度的道路交通运输体系中具有先天优势，相比纯电动路线，氢燃料电池中重卡更加符合终端用户的使用习惯。结合绿氢生产，氢燃料电池汽车是推动我国道路交通领域碳减排的主要途径之一。在工业领域，钢铁和化工等不以电力为主要能源供给的高能耗产业，工业流程仍高度依赖一次化石能源。降低钢铁工业煤炭消耗的核心是改变现有的以煤炭为主要还原剂和燃料的高炉炼铁工艺。结合绿氢的氢冶金技术，是钢铁产业绿色低碳发展的终极方向。电能和氢能替代、及二氧化碳捕捉技术能够显著降低化工行业的碳排放。通过绿氢替代生产绿色合成氨和

10、二氧化碳加氢制备甲醇、乙醇等燃料，利用乙烯、丙烯、芳烧等有机材料合成最重要和最基本的化工原料，解决二氧化碳碳捕捉后的规模化利用问题，是化工领域实现碳中和目标的重要途径。由此可见，氢能是优化能源消费结构，解决相关领域深度脱碳的重要方案。（二）以电能制氢促进可再生能源多用途高效利用，支撑高比例可再生能源电力系统安全运行“十四五期间，我国居民能源消费水平增长预期有望达到年均2%,2025年能源需求将达到5.5x109tee,能源消费总量增长空间巨大。加大可再生能源开发是我国能源行业在资源约束和碳排放的约束下，提高能源保障能力的主要途径。随着可再生能源装机的增大，高比例可再生能源电量场景需要数倍于负荷

11、的装机容量。可再生能源长时间高出力给系统消纳、安全和储能技术带来极大挑战；在低出力时段，电力系统需要常规能源等非可再生能源机组实现功率平衡。据测算,国家电网有限公司经营区在“十四五末灵活性资源需求将达到7l08kW,其中负荷峰谷差调峰需求占三分之二以上，可再生能源调峰需求占比为15.7%。未来电力系统灵活调节能力至关重要，直接关系着电力系统平衡安全全局，决定可再生能源的消纳利用水平。发挥氢气大规模、长时间存储优势，大规模部署电解水制氢储能作为灵活性资源，在电源侧和电网侧跟踪可再生能源波动性，灵活响应削减系统中多余的功率，实现可再生能源电力时间、空间转移，有效提升能源供给质量、提高可再生能源消纳

12、利用水平。（三）氢能有助于丰富我国的多元化能源供应，保障能源供需安全受“富煤、贫油、少气资源禀赋影响，我国能源消费长期依赖煤炭，油气资源对外依存度居高不下。2021年我国能源消费总量约为5.23x109tee,清洁能源消费占比为25.3%,煤炭消费占比为56%。能源供应和消费品种较为单一，以煤炭为主，石油次之，能源供需平衡和能源价格稳定性容易受到国际能源市场变化及重大危机事件冲击。以电能制氢促进可再生能源开发及多用途高效利用，在“可再生能源和绿能的新资源禀赋观下，氢电协同构建多元清洁的能源供应体系，推进天然气掺氢管网规划,提升天然气调峰能力，强化能源供应安全保障。此外，氢燃料电池还可被用作备用

13、应急电源，在维护公共安全领域发挥影响力，未来随着5G基站和大数据中心的建设，氢能备用应急电源的应用场景将进一步扩展。结合氢能在燃料电池、绿色化工和绿色钢铁领域的应用，以氢代油、以氢代煤推动终端用能多元化、清洁化,结合绿氢供应,促进能源供给侧和需求侧双向协同，保障能源供需安全。（四）加快“三北地区可再生能源及绿氢开发布局，实现当地经济社会低碳、绿色、可持续发展随着可再生能源制氢技术完善和成本不断降低，我国风能、光伏资源富集的“三北地区，将成为新型资源富矿区域。受输送和消纳限制，导致风电和光伏资源不能得到全面开发。以我国II类地区为例，综合考虑制氢设备固定投资和运行维护费用后，风电光伏发电孤网制氢

14、可以实现每千克成本小于20元，进一步规模化后有望进一步降至不超过15元。电解水制氢工艺每制备It氢气只需要消耗不足IOt水,绿氢开发并不会使我国西北地区因绿氢产业发展而导致水资源短缺。可再生能源电解水制氢所获得的氢气纯度和品质相对较高，统筹考虑提纯、脱碳后的综合成本，目前可再生能源制氢已在我国风光富集地区初步具有经济性。在绿氢保障和绿色工业体系构建的基础上，“三北地区将在不增加当地污染排放和碳排放水平的基础上成为我国新型高载能产业聚集区，并依托可再生能源开发，聚集形成可再生发电装备制造、电解水制氢装备制造、绿色化工、绿色冶金等新兴产业集群，从根本上建立我国西北地区经济持续循环模式。四、我国氢能

15、产业的发展现状（一）产业规模近年来，我国氢能源产业发展加快，产业规模不断增大。根据中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020的数据，我国氢气产能约为每年4.1x1073产量每年约为3.342xl7t.截至2021年年底，我国己建成加氢站255座，氢燃料电池汽车保有量约9315辆，已成为全球最大的产氢国和燃料电池商用车市场。从产业未来规划来看，目前已有北京市、河北省、上海市、河南省、浙江省、山东省、四川省、重庆市、山西省、内蒙古自治区、广州市、武汉市、苏州市、佛山市、兰州市等数十个省（市）和地区发布了氢能产业发展规划/实施方案/行动计划；在已经发布的地方规划中，预计到2025年燃料电池汽车累计推广量

16、将超过15万辆，加氢站将超过100o座，氢能产业累计产值将超过9600亿元。另外，从研发投入来看，尽管我国的氢能源布局较晚，但正逐渐成为研发预算投入增幅最大的国家。（二）产业布局经过多年科技攻关，中国已掌握了部分氢能基础设施与燃料电池相关的核心技术，制定出台了国家标准112项次，具备一定的产业装备及燃料电池整车的生产能力。当前我国氢能产业整体特点如下：一是行业快速发展，许多省份纷纷出台文件，加快培育一批拥有氢能源产业关键技术、核心装备和创新能力的企业，并且开始布局关键材料和核心部件以及制氢、储运、加氢站、燃料电池汽车、燃料电池发电系统等重点项目，国内氢能源产业呈现出快速发展的态势。二是大型能源企业开始入局，随着推动充电、加氢等设施建设列入2019年国务院政府工作报告，以及中国石油化工集团有限公司、国家能源集团、中国石油天然气集团有限公司、国家电力投资集团公司等大型能源企业加大氢能产业布局，氢能