万亿氢能赛道一触即发，距离“终极能源”还有多远？| 直击西博会
（成都第二届国际氢能及燃料电池产业大会现场，来源：钛媒体APP拍摄）
自巴黎气候大会以来，“碳达峰”“碳中和”逐步形成全球共识，各国纷纷发力推进能源转型。这其中，减少化石燃料，提升清洁能源使用占比已成全球趋势。而在新能源中，氢能源因高效、安全、储量大、零污染等诸多优点被誉为“终极能源”，近两年发展迅速。
钛媒体APP在6月30日举行的第十九届西博会的主题活动之一、成都第二届国际氢能及燃料电池产业大会暨首届川渝氢能产业生态合作大会上了解到，氢能及燃料电池产业前景巨大，但目前整个产业仍处于起步阶段，面临关键技术卡脖子、成本偏高、大规模应用等问题。
业内人士纷纷建言，亟需在实际的标准/规定制定及项目审批等环节真正“确认氢的能源属性”。而在解决关键技术的研发及产业化方面，则要以产业化为导向，“政、产、学、研、用”紧密合作。
万亿氢能赛道呼之欲出
“不管是全球还是我国、美国，能源相关二氧化碳排放占比约90%，其他相关二氧化碳排放占比约10%。所以碳达峰碳中和重点在能源，是以能源为主的**性问题。”德国国家工程院院士、天府新能源研究院院长雷**在会上指出，要实现双碳目标，首先是一场能源**。
氢能被誉为“终极能源”，是21世纪最具发展潜力的清洁能源。随着氢能科技创新和产业发展，美国、日本等发达国家纷纷将氢能上升为国家战略。数据显示，目前全球氢能市场规模约为1000多亿美元。国际氢能委员会的报告显示，预计到2030年，全球氢能领域投资总额将达到5000亿美元。世界能源理事会还预计，到2050年，氢能在全球终端能源消费量中的占比可高达25%。在近日的“2023世界氢能技术大会”上，我国科学院院士欧阳明高更是预测氢能是有“10万亿”规模潜力的产业集群。
及至国内，作为推进“双碳”的有效路径，氢能被推上风口。在雷**看来，我国与欧洲碳中和脱碳之路类似，后者能源**主要依靠清洁能源、绿氢和节能增效三条路径，即能效、电气化及绿色氢能。路径一，以能效为核心、以节能为重点、以“循环经济”为抓手的循环能源**的节能降碳之路；路径二，以清洁能源为支撑，大力推进终端用能的电气化；路径三，对于难以实现电气化的领域如重工业、重型卡车、铁路、航空和海上运输中实施氢能替代。
实际上，时间拉长来看，在双碳背景下，未来交通、建筑、以及大部分工业部门，甚至时下大热的数字化转型，都需要依靠氢能实现深度脱碳，这就意味着氢能的应用十分广泛，未来市场空间巨大。
我国科学院院士、西安交通大学教授、博导陶文铨在会上就提到，“在全球数字化经济转型的发展趋势下，5G、云计算、人工智能和元宇宙等数字化信息技术和传统产业深度融合发展，全球数据储量爆发式增长。作为数据传递、处理、分析、存储的主要载体，数据中心的需求量和建设规模也在不断飞速发展。截至2022年6月底，我国在用数据中心机架总规模超过600万架，耗电量2739亿度。数据中心已经成为我国的一个高耗能行业，节能、减排的任务十分艰巨。”
根据我国氢能联盟的预测，到2060年，我国氢能年需求将超过1.3亿吨。
当然，当前氢能最为人关注的应用还是在交通运输领域，其商业化应用已经落地。根据中汽协数据，2020年-2022年，我国燃料电池汽车产量分别为1199辆、1777辆、3626辆，销量分别为1177辆、1586辆和3367辆。我国氢能联盟研究院的统计显示，截至2022年底全球燃料电池车保有量达到6.7万辆，同比增长36.6%，其中我国燃料电池车保有量为12682辆。
（西博会上展出的氢能源车，来源：钛媒体APP拍摄）
我国氢能联盟还分析，至2050年，氢能在我国终端能源体系中占比至少达到10%，氢气需求量接近6000万吨。其中，交通运输领域用氢2458万吨，约占该领域用能比例的19%；氢燃料电池车产量达到每年520万辆。
多方献策解决产业痛点
氢能应用大有可为，但整个产业目前仍处于起步阶段，面临的掣肘和挑战颇多。在会上，专家们纷纷呼吁，“真正确认氢的能源属性”。
陶文铨谈到，“我们国家《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》中虽已确认氢的能源属性，但是许多实际审批及具体标准、规定中，氢只有危化品的属性而没有能源的属性，这不利于氢能产业的迅速发展。”其建议将氢参照燃气，在其能源属性方面，按照燃气来进行管理，这样可为氢能产业的发展营造一个良好的政策环境。
其次，则是关键技术“卡脖子”及如何降成本的问题。根据生产来源和碳排放量的不同，氢又分为灰氢、蓝氢和绿氢。其中，绿氢是由太阳能、风能等可再生能源电解水制得的氢气，过程中几乎不产生碳排放，所以被认为是未来主流，但其制取成本较高。
根据东吴证券的预测，如果是按照目前电耗5千瓦时/标方，电价0.3元/千瓦时来测算，碱性电解水制氢的合计成本为25元/kg，而煤制氢的成本为9.6元/kg，天然气制氢成本为15元/kg。由此可见，绿氢的成本将近煤制氢成本的两倍多。
“绿氢的成本主要是受电价、电耗和制氢设备等影响，其中电力成本约占到六七成以上。”在活动现场，一位氢能从业人士告诉钛媒体APP，虽然当前绿氢成本有所下降，但目前比较主流的观点都认为，绿氢要与蓝氢具备竞争力起码要到2025年之后，要与灰氢平价则需要更长的时间。
天风证券的研报就指出，预计至2025年，绿氢制备单位成本有望下降至14.46元/kg，；至2030年，绿氢制备单位成本有望进一步下降至8.88元/kg，分维度对比绿氢与蓝氢、灰氢的经济性看，绿氢与蓝氢有望在2025年平价，与灰氢有望在2025-2027年平价。
氢能替代不会一蹴而就，降成本亦非一朝一夕，随着氢能产业的发展，由绿电与绿氢耦合而形成的“电氢体系”被视为氢能创新的主要方向。
雷**就在会上表示，“要力争实现以电网为主，氢能（氢基能源）为辅的电氢耦合协同的清洁能源的新型能源供给模式，保证绿色能源安全供应和消费。”
他建议建设分布式主动供电**，通过固体氧化物燃料电池技术及固体氧化物燃料电池蒸汽轮机联合循环**，以充分保障新型电网的稳定运行和提高能源综合使用效率，为经济社会高质量发展提供坚强的能源保障。
“新型电力**面临的最大挑战是高比例间歇性和波动性的可再生能源与刚性负荷的矛盾。”雷**认为，不同时段的电力**负荷平衡需求可通过不同的储能技术来满足。面对以分钟小时为时间尺度的调度需求，可利用电池充放电实现调峰、调频；以天为时间尺度，则可利用抽水蓄能、压缩空气储能、SOFC (固体氧化物燃料电池)等实现功率平衡；中长期时间尺度下，可利用电解水制氢消纳新能源发电，以氢燃料SOFC发电技术匹配功率波动，确保电网高比例清洁电力条件下的全时域功率平衡和动态稳定。
同样面临严峻成本挑战的还有氢燃料电池。加拿大国家工程院院士、广州大学教授叶思宇在现场表示：“燃料电池产业链非常长，比如终端的汽车、飞机到上游的膜电极，再到上游的催化剂。而在我国，燃料电池的一些关键核心技术环节亟待实现技术突破，其中一个非常重要的材料就是膜电极。”
（西博会上展出的氢燃料电池发动机，来源；钛媒体APP拍摄）
叶思宇介绍，膜电极材料的一些研制环节依然是被国外技术垄断的，整个燃料电池电堆的研制成本中，膜电极所占的成本非常高。从某种意义上说，膜电极在整个燃料电池降成本过程中承担着最艰巨的任务。
如何解决？叶思宇称，要提升膜电极的研发水平，往上游看，需要提升膜电极所需的原材料技术水平和规模化水平。
“氢行业的快速发展依赖于跨行业、跨区域的合作、整合和创新，氢燃料电池全产业链多层级工程化验证尤其需要上下游产业链密切配合。”叶思宇建议，以产业化为导向的政、产、学、研、用的紧密合作是推动燃料电池关键材料不断更新换代的**路径。
针对氢燃料电池发展，陶文铨则更多从底层研发给出建议：一是深度研究并掌握催化层内部复杂的物理与电化学过程，查明与掌握催化层中复杂的多尺度、气液固、物理化学反应的规律、优化结构及掌握与制造工艺的关系；二是发展应用相似原理的高效的实验研究方法，只有利用相似原理才能大大减少实验测试次数而又能得到有较宽应用范围的结果；三是研发燃料电池堆全数字化多尺度**设计平台。
成渝氢能发展已上路
可喜的是，随着从国家到地方各级政府的重视和支持，上述的问题正在逐步化解。
2022年3月23日，国家***、国家能源局印发了《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，提出要建立“1+N”政策体系，明确氢能战略定位，部署产业发展重点任务。
之后，各地方政府纷纷跟进，相继推出各类支持政策。截至2022年底，我国各地方政府发布氢能政策超300项，政策类型多方面，支持方向以氢能交通应用向跨行业耦合应用场景拓展。
以川渝为例，两地先后**氢能产业发展规划和指导意见，签订《打造成渝地区双城经济圈氢走廊战略合作协议》，**《成渝地区双城经济圈汽车产业高质量协同发展实施方案》等相关政策文件60余项，形成较为完整的政策体系。2021年11月，总体规划了两条城际线路和一条直达干线的“成渝氢走廊”正式贯通。
四川省经信厅汽车产业处处长刘珂在会上发布的川渝氢能及燃料电池汽车产业发展情况显示，川渝地区发展氢能的政策力度大、氢能来源优、创新能力强、产业链条全、应用场景广，目前**产业链上下游及科研院所200余家，基本打通了产业链上下游。成渝氢走廊现已投入燃料电池汽车695辆，建成加氢站24座。力争到2025年，累计投入燃料电池1000辆，建成加氢站30座。
刘珂表示，“下一步，川渝两地将进一步加强协作，共同支持产业链上下游企业、高校和科研院所协同创新；关键零部件和原材料领域实现更多国产化替代，降低全产业链成本，引进培育碳纸等关键零部件企业；不断延链强链补链，加大示范应用，推动成渝‘氢走廊’提质扩容。”
当然，氢能产业发展也离不开产业链上各链主的主动作为。据央视新闻报道，当前，已有超过1/3的中央企业在氢产业链上布局发展，覆盖了煤炭、电力、石油天然气、核能等各个重要的能源领域。
典型的如东方电气，据东方电气氢能科技有限公司（以下简称“东方氢能”）副总经理谢光有介绍，早在2010年东方电气集团就瞄准了氢燃料电池研究，将氢能产业纳入集团战略发展规划，并于2015年设立东方氢能前身东方电气（成都）清能科技有限公司；“十三五”期间，又将氢能作为重点培育发展的战略新兴产业。“经过多年的发展，公司不断夯实燃料电池**发电技术优势，逐步开展工程应用示范，针对长时发电需求的高效率设计方案，额定点氢耗降低20%；基于多种氢源的燃料电池联合供能整体解决方案；并开展热-电联供、冷-热-电综合功能等多种方式的应用和示范。”
且如上所述，产业链上各主体协同发展已成行业共识。在此次会上，以东方电气、一汽解放、蜀都客车、亿华通等为代表的川渝氢能产业链主企业就共同发布了“氢聚川渝，共绘蓝图”川渝氢能产业发展共识，它们将强化技术创新协同，联合突破新技术推出新产品；强化产业集群协同，打造高质量氢能及燃料电池汽车产业集群；强化基础设施协同，建设互联互通的氢能基础设施网络；强化示范效应协同，构建多元氢能应用场景。
值得一提的是，各类氢能政策的催化和企业协同发展，已经驱动一批氢能项目落地或加速推进。
6月30日，中石化宣布，新疆库车绿氢示范项目顺利产氢，产出的氢气通过管道输送到我国石化塔河炼化，替代现有天然气化石能源制氢。至此，该项目实现绿氢生产到利用全流程贯通，标志着我国首次实现万吨级绿氢炼化项目全产业链贯通。
时间往前推，6月21日，四川能源投资集团有限责任公司刚刚与攀枝花市签署投资协议，前者拟投资30亿元在攀枝花市打造氢能全产业链基地……（本文首发于钛媒体APP，作者 | 苏启桃）
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