五问氢能产业发展

符冠云

近两年氢能在我国备受社会各界关注。由于具有来源广泛、能量密度高、清洁低碳、灵活高效等特点，氢能有望成为我国能源革命战略任务的重要组成部分。在热情高涨之际，需要放下“非我莫属”“时不我待”“终极能源”等不切实际的观念，冷静对产业发展的关键问题进行深入思考和研究，客观审视氢能发展的必要性和可行性问题，科学评估经济性和社会效益，合理选择技术路线和应用场景，把握好推进的力度和时间安排，引导氢能产业健康、有序发展。

一、如何看待氢能与能源系统的关系

根据2019年11月印制的《能源统计报表制度》，国家统计局要求自2020年起，将氢气和煤炭、天然气、原油、电力、生物燃料等一起纳入到能源统计体系之中，未来氢气的生产和消费将被单独统计出来。这一制度调整意味着氢气在获取“能源”身份的道路上，迈进了坚实的一步。由于氢能是二次甚至三次能源，需要经过煤炭、石油、天然气、电力等能源的加工转换才能制成，因此氢能的发展会对我国能源消费总量、结构、效率、碳排放等方面产生影响，由此也引出了一个新的问题：如果将氢气作为一个新的能源品种融入现有能源系统，那其与现有能源系统的关系是什么？

氢能的发展要服从和服务于我国能源转型的总体战略——安全、清洁、高效、低碳。为提升能源安全、减少环境污染和应对气候变化，我国与世界主要国家同步，积极探索能源转型的路径和模式，并在减煤、稳油、增气和高比例发展可再生能源等方面取得突出成绩，但也暴露出优质能源供应能力不足、稳定性差、能源转型成本高、缺少智能管理能力和手段等一系列问题，甚至有专家提出能源转型存在“经济合理、稳定安全、绿色低碳”的“不可能三角”。在此背景下，氢能作为即将加入能源系统的一员，应更好地促进能源系统向安全、清洁、高效、低碳方向迈进，并利用其“来源多、去向广”特点，破解能源转型过程中遇到的难题。

应建立从生产到消费的全生命周期综合评价体系，选择合适的技术路线，提升氢能与能源转型进程的融合度。能源转型在不同阶段有不同任务，主要矛盾和关注重点也会有所区别。氢能具有“从现有能源而来，再去替代现有能源”的特点。虽然在消费侧，使用氢能替代现有能源基本可以做到高效率、零污染、零碳排放，但站在整个能源系统的角度，还要考虑氢能来自于哪種能源，需建立包括资源消耗、能源效率、污染物排放和二氧化碳排放等指标在内的全生命周期评价体系，并在当前能源转型主要考量因素和价值排序基础上，选择合适的技术路线。近期应围绕安全、经济、清洁等因素，重点用好工业副产氢资源，并在可再生能源富裕地区探索电解水制氢商业模式，进而开展氢能替代传统能源的进程。

二、如何找准氢能的定位和作用

2018年以来，氢能在我国掀起了一轮热潮，然而这一轮热潮主要由汽车行业、企业推动，再加上日本、韩国等“邻居”的榜样作用，使得社会各界对于氢能的关注过多集中于汽车领域，甚至把氢能产业等同于造车。截至目前，我国已有近40个地区发布了氢能发展规划（或实施方案、行动计划等），其中绝大多数都把汽车作为氢能产业唯一突破口，手段几乎是清一色的发展燃料电池装备制造业和汽车产业，应用场景过于单一。造车、买车、用车的模式引发了对于产能过剩、技术壁垒等方面的担忧，越来越多的人开始反思：既然氢能有望成为一种能源，那这种能源只能用于汽车吗？如何找准氢能的定位和作用、回答好“我要到哪里去”，是加速发展氢能产业之前必须回答的重大问题。

氢能将扮演高效清洁的二次能源、灵活智慧的能源载体、绿色低碳的工业原料这三重角色，在工业、交通、建筑、能源等领域发挥重要作用，并最终实现深度减碳目标。近几年，知名国际组织和研究机构陆续发布了氢能发展愿景、路线图等报告。例如国际能源署发布的《氢能的未来》中认为，氢能将有望在“难以减排领域”（主要包括工业原料、高品位热源、重卡、船舶、应急保障电源等领域）得到大规模应用，完成这些领域的脱碳。国际可再生能源署认为，氢能在各终端部门的应用，还有助于可再生能源的高比例发展、推动能源转型进程。这种“大氢能”的观点也得到了欧盟委员会、英国气候变化委员会、麦肯锡、国际氢能委员会等机构的印证。可见，氢燃料电池汽车只是氢能用于燃料电池领域的诸多场景中的一个。

“大氢能”发展理念更符合我国阶段特点、比较优势和发展趋势。首先，我国有很多“难以减排领域”，例如钢铁行业用于还原铁矿石的焦炭、石化和化工行业的氢气原料等，每年造成近15亿吨的二氧化碳排放，可以通过氢能冶金、“绿氢”替“灰氢”等方式解决;柴油重卡、船舶等，也是氢能替代传统能源的应用重点。其次，未来随着大数据中心、5G通讯基站建设，氢燃料电池应急保障电源也有较好的应用前景。第三，氢能还可以与可再生能源生产部门及电网对接，通过电解水制氢、氢能的储运及跨能源品种转换，能够有效减少“弃电”现象、提高可再生能源消纳能力，进而为提升整个能源系统的灵活性和智能性作出重要贡献。因此，在制定氢能发展规划时，应充分发挥氢能作为二次能源、能源载体和工业原料这三重属性，构建多元化应用场景。

三、如何把氢能从“概念热”发展到“市场热”

中国汽车工业协会发布新能源汽车年度产销数据显示，2019年我国燃料电池汽车产销分别完成2833辆和2737辆，同比分别增长85.5%和79.2%。虽然增幅不可为不大，但与业内预期5000辆左右的目标还有较大差距。尽管产业界、学术界、各级政府层面都对氢能发展比较看好，大量规划得到发布、大批企业进入，却难掩氢能发展仍仅处于“概念热”阶段的事实，甚至有媒体称这种现象为“叶公好龙”。相对而言，目前我国氢能产业的发展处于地方政府热、中央政府冷;设备制造热、下游应用冷;口头呼吁热、实际政策冷。如何走出“雷声大、雨点小”的局面，实现由“概念热”到“市场热”的转变，是氢能产业发展面临的重大挑战。

氢能发展需要在体制机制上做出重大调整和创新。虽然氢能写入了2019年政府工作报告，高层领导也在不同场合多次表态，极大提振了市场信心，但观望情绪依然比较重。观望的背后，是与氢能发展相关的顶层设计、管理体制、政策机制和激励手段的缺失。首先，氢气的能源属性还没有得到最终明确，如果仅作为危险化学品来管理，在生产、运输、使用环节都会存在限制。需要承认，氢气具有易燃易爆特点，危化属性是确定无疑的，可参照天然气兼具能源和危化品的模式进行管理。其次，需要明确氢能产业链各个环节的监管部门和对应的责任义务。例如氢气压力容器标准、液氢相关标准、加氢站的归口管理部门和审批流程、油氢气氢合建站监管模式等。第三，在重点地区可采用以政策红利代替补贴红包的方式，通过加强环境监管、能源和煤炭消费总量控制等方式，以及碳排放交易、碳税等价格机制，为氢能应用拓展市场空间。

四、如何“从娃娃抓起”规范产业发展

我国氢能产业已积累了巨大的发展势能，在体制机制得到理顺、政策措施得到明晰以后，极有可能迅速引发投资浪潮和产能扩张。根据已发布的氢能发展规划，初步统计未来10年内氢能产业的经济产值或将超过10万亿元，提到的“氢能产业园”“氢能小镇”“氢谷”涉及总投资多达数千亿元，氢燃料电池汽车规划推广数量超过10万辆，加氢站建设规划超过500座。因此有必要“从娃娃抓起”，充分吸取其他产业从无到有、从有到大、从大到强过程中的经验教训，在产业发展之初，通过统筹谋划、科学布局、合理激励，引导产业向更好的方向发展。

首先，应控制好“市场换技术”的步伐，避免陷入“引进—落后—再引进”恶性循环。我国汽车、家电、手机等产业发展之初，都采用了“市场换技术”策略，并逐步实施进口替代。过程中需要特别注意的是，一旦开拓市场领先于技术研发，就很容易将产业引入“打苦工、赚快钱”陷阱，甚至会摧毁自主研发能力。因此，在氢能产业导入的最初阶段，应注重技术研发和人才队伍建设，而非急于打开下游应用市场。在产业布局阶段，要重视技术创新平台的搭建，将技术创新能力提升和平台建设纳入到产业布局的优先环节;在产业推进过程中，应成立专家指导委员会，为人才引进、技术引进和产业项目引进提供必要的专业咨询服务，提升决策水平。

其次，应统筹氢能产业链各环节协调发展，避免“鸡生蛋、蛋生鸡”的死结。氢能产业“制储运加用”环节联系紧密、木桶效应非常明显，任何环节的脱节都会造成其它环节配套设备的闲置。再加上氢能产业具有资本密集型特点，资产的闲置都会造成投资浪费和资源错配。因此，氢气生产、供应网络、下游应用之间存在动态博弈，各环节行为主体很容易产生互相观望的结果，有车无站、有站无气、有气无车的情况时有发生。所以，根据我国目前氢能资源开发潜力较大而应用市场刚刚起步的特点，政府在谋划氢能产业发展过程中，应遵循“需求导向”原则，“自下而上”布局生产、储运及相关基础设施建设。在对本地氢能需求领域、数量和分布做出科学研判的基础上，倒推基础设施建设目标、谋划氢气供应网络、寻找低成本氢源，协调氢能供应链各环节进展。

第三，应优化财政资金使用方式和支持领域，避免“赔了夫人又折兵”情况。在产业发展之初，适当的补贴是必要的，但要根据现实情况进行及时调整。当前我国氢能产业核心技术创新能力不足、关键部件自主程度不高、产品性能指标与国际先进水平差距较大，短期内难以完全实现对进口产品的替代。基于当前技术掌握程度，如果强行通过补贴手段刺激下游需求，相当于把大量补贴资金输送至国外公司，而这些受益的公司还有可能利用其技术、资金、品牌等方面优势，进一步统治国内市场。因此，财政支持应向核心技术、部件的研发示范方面倾斜，待产业化条件成熟时，再转为支持市场开拓;同时，对基础设施建设、关键通用型技术研发、示范和产业化进行适当的补贴。在利用补贴撬动市场之前，做好经济性评估和综合效益分析，控制好补贴力度、规模和持续时间。

五、如何降低氢能在应用端的成本

从技术上看，氢能可以应用于交通、工业、建筑等多个领域，但目前高昂的成本使得氢能在应用端的推广进程举步维艰。以最受市场追捧的氢燃料电池汽车为例，中国电动汽车百人会对比了10.5米长氢燃料电池公交车和锂电池公交车全生命周期成本，结果显示，氢燃料电池路线全生命周期成本超过550万元，是锂电池汽车成本的3倍。其中，车辆购置成本高出2倍、能源成本高出4.5倍、维护成本高出2.5倍。在工业领域，“绿氢”替“灰氢”也存在巨大的价格鸿沟，“灰氢”成本普遍在10—20元/kg，而“绿氢”成本在30元/kg甚至更高。产业发展之初有补贴来填补价格鸿沟，但天量补贴也将氢能发展局限在少数财政实力雄厚的地区。因此，如何降低氢能在应用端的成本，是氢能产业规模化、可持续发展的前提。

氢能大规模终端应用须立足于价格竞争优势，须应用新技术、新机制和新模式，降低氢能在应用端的成本、提升市场竞争力。第一，在制氢环节，着力破解清洁制氢技术“叫好不叫座”难题。可通过峰谷电价、电力需求侧管理、参与电力系统辅助服务等方式，获得低价电力或价格补偿、为电解水制氢降成本，还可通过焦炉煤气“提氢补氧”等技术手段，最大程度、最低成本开发工业副产氢。第二，在储运环节，通过规模化和集约化来降低单位氢气储运成本。应尽快出台更高压力等级储氢设备标准及液氢运输相关标准规范，提高储运效率和运输经济半径。第三，在加注环节，开展跨部门、跨领域合作。推广油氢、气氢合建站建设和运行模式，降低加氢站建设成本，在电力富余、价格低廉且条件允许地区还可探索应用制氢加氢一體站模式。

（作者单位：国家发展改革委能源所）