減緩全球變暖，何種能源能堪此重任？

楊艷 高慧 趙旭

中國石油經濟技術研究院

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發展氫能對於實現能源轉型、遏制全球氣候變暖至關重要。

據預測，2040年氫能將佔世界終端能源消費的18%，2050年全球20%的二氧化碳減排要靠氫能來完成。

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氫是清潔高效的二次能源

國際氫能協會（International Association for Hydrogen Energy）副主席、國際標準組織氫能技術委員會（ISO/TC197）副主席毛宗強教授認為，氫能符合「3E+S」的新能源安全觀，即經濟（Economy）、環境(Environment)、能源(Energy)和社會安全（Safety）。

氫作為能源，具有以下特點

資源豐富。氫是宇宙中最豐富的元素，構成了宇宙分子的75%。人類不必像為了爭奪分布極不均衡的石油那樣發動戰爭。因此，氫能是當之無愧的「和平能源」。

與其他燃料相比,氫能是最清潔的燃料，零污染，零碳；環境友好，無次生污染。

氫能可將不穩定的可再生能源變成穩定能源，被視為可再生能源橋樑。

氫能方便儲存，適應中、大規模的儲能。

全能能源。氫能既可發電、供熱，也可用作交通燃料。

能量密度大，除核燃料外，氫的發熱值是所有其他化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142351千焦/千克，是汽油發熱從值的3倍。

安全性高，由於質量輕、泄漏性強、擴散性大、燃燒範圍寬、著火能低，從總體上來說，氫氣作為燃料使用非常安全，無次生事故。

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氫能產業鏈初見規模

氫氣主要由煤炭、天然氣等化石原料製得（化石能源原料佔比96%），其中煤制氫佔比最大，但能耗高、污染大，需要優化。總體上，化石能源制氫技術成熟，預計將延續至2050年。可再生能源制氫尚處於示範階段，將在2030年之後發揮作用，其中TiO2催化光水解制氫技術受到重點關注。

氫氣儲運是制約氫能產業發展的關鍵環節。氫可以以高壓氣態、液態、金屬氫化物、有機氫化物和吸氫材料強化壓縮等形式儲存。衡量一種氫氣儲運技術好壞的依據有儲氫成本、儲氫密度和安全性等幾個方面。

在利用方面，目前氫最主要的用途仍是作為化工行業的原材料，用於合成氨、煉油和煤炭深加工。氫燃料電池應用規模不大，但發展快速，技術日益成熟，氫能產業鏈初見規模。

特點：

資源上有基礎，技術上有積累

作為世界第一大產氫國，中國有超強的氫氣供應能力，2015年產量超過2200萬噸，佔世界氫產量6500萬噸的34%。利用副產氫氣和棄電制氫是中國氫氣來源的一大特色。中國工業裝置的副產氫氣量巨大。2016年，我國焦炭、甲醇、氯鹼、合成氨裝置的理論副產氫氣分別是945億、224億、92億和71億立方米，總計1332億立方米。

我國具備利用棄水、棄風、棄光、棄核發展電解水制氫的優勢。2016年我國棄水、棄風、棄光的電量達1100億度，摺合氫氣220億立方米；2016年，我國35台商運核電機組運行裝置容量為3363萬千瓦，理論發電2928億度，實際發電2105億度，棄電823億度，摺合氫氣164億立方米。

「四棄」合計摺合氫氣384億立方米。工業裝置副產氫氣和棄電制氫合計1716億立方米，即1532萬噸。如果按照1輛氫燃料小轎車每年運行300天，每天使用0.5公斤氫氣計算，可以供1億輛氫燃料電池小轎車1年的用氣量。

動向：

中國各地政府、企業發展氫能

和燃料電池產業情緒高漲

2016年以來，中央陸續發布了《能源技術革命創新行動計劃（2016-2030）》、《「十三五」國家科技創新規劃》、《「十三五」國家戰略性新興產業發展規劃》等多個利好氫能和燃料電池發展的政策。

在國家有關政策的鼓勵下，中國氫能與燃料電池的發展迅猛，許多氫能與燃料電池的商業活動和政府規劃浮出水面，資本市場也越發看好中國氫能和燃料電池產業。總體來說，我國地方政府在氫能與燃料電池產業推進上呈現東部與南部領先、中西部快速跟進的態勢。江蘇省如皋市與廣東省佛山市表現尤其搶眼。

從市場來看，2017年，我國共有8個品牌的10款車型FCV在產，總產量為1272輛。其中，燃料電池專用車（物流車、叉車等）992輛，佔總產量的78.0%，燃料電池客車280輛，佔總產量的22.0%。較2016年（FCV總產量629輛）同比增長了102.2%。截至2018年3月，中國共建成12座加氫站，在建19座。

需要關注的問題：

氫能技術可以推動動力產業轉型和新能源汽車、分散式供能等新興產業發展，具有改變能源結構的潛力，實現能源供給端到消費端的全產業鏈轉變，促進人類生產、生活方式的變革。

我國在推動氫能產業發展的過程中需要關注以下幾個問題

氫氣作為二次能源的全生命周期排放及相關減碳技術。

安全、經濟的氫能基礎設施建設。氫氣輸送管道與加氫站建設投入大、周期長，單個加氫站建設成本約150萬～350萬美元，年運營成本約15萬～40萬美元。

切實攻克制約氫能產業鏈的核心關鍵技術。必須意識到我國在某些核心關鍵技術上與國外最先進技術的差距，迎頭趕上。比如膜電極耐久性，國內動態工況實測壽命大概在3000小時左右；國外已經達到了9000小時；在儲氫罐壓力上，我國主流壓力是35兆帕，而豐田公司在Mirai汽車上已經採用了70兆帕。

在發展模式上，需要深刻借鑒中國高鐵與汽車工業技術發展的不同路徑與經驗啟示，重視技術突破帶動市場繁榮。

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