我国氢能产业发展现状、挑战及对策

2021-01-30马国云

石油化工管理干部学院学报 2021年2期

马国云

（中国石化综合管理部，北京 100020）

能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题。近年来，我国能源效率不断提升，供应保障能力持续增强。但受“多煤少油缺气”的资源禀赋影响，我国能源消费结构不尽合理，油气对外依存度持续攀升，保障能源安全依然是我国全面建设社会主义现代化国家新征程中必须答好的时代课题。

氢能作为一种来源多样、清洁低碳、应用广泛的二次能源，对保障国家能源安全、推动实现碳达峰、碳中和目标具有十分重要的意义。当前，我国氢能产业仍处于产业化培育初期，要实现高质量发展仍然面临着诸多障碍。因此，有必要对氢能产业现状进行梳理，分析短期、中长期存在的挑战，并提出相应的对策，以推动我国氢能产业进一步发展。就提出要推动氢能及燃料电池技术研究。其后，国家陆续出台与氢能和燃料电池相关的规划，内容主要聚焦在推动科技创新上。2019年，国务院公布《政府工作报告》，首次涉及氢能内容，提出要推动充电、加氢等设施建设。2020年以来，国家先后印发《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》，推动氢能产业政策体系日益完善。当前，国家层面氢能产业政策主要涉及财政补贴、产业引导、技术创新等方面。

从地方层面来看，为抢占发展先机，各地纷纷出台专项规划和配套政策，鼓励氢能产业发展。其中，河北、江苏、浙江、天津等12个省市发布了氢能、氢燃料电池汽车产业的规划计划，除了山东是中长期规划以外，其他的都是1～5年的短期规划计划。此外，为推动氢能产业发展，

1 我国氢能产业发展现状

1.1 我国氢能产业政策规划现状

从国家层面来看，早在2006年，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》张家口、宁波、青岛、岳阳等地级市也积极出台了相应的氢能规划和指导意见。

1.2 我国氢能产业发展实践

在持续稳定的规划引导和政策支持下，我国企业积极介入制氢、储存、运输及氢气利用等全产业链，推动氢能产业链条不断完善、技术实力不断增强。在氢能生产方面，我国是世界第一产氢大国，每年氢产量约为2500万吨，主要以煤制氢、工业副产氢为主。在氢能储运方面，目前主要采取高压气态储氢，建成了100公里输氢管道。在氢能利用方面，主要应用于合成氨、甲醇生产和油品的深加工，以及加氢站、燃料电池等多个领域。特别是在加氢站和氢燃料电池应用方面，发展非常迅速，竞争也最为激烈。截至2020年底，我国氢燃料电池汽车保有量达到7352辆，已建和在建的加氢站超过140座，实现了较快发展。

2 我国氢能产业面临的挑战

我国氢能产业取得了长足进步，但要实现高质量发展，仍然面临诸多的挑战。通过深入研究，本文将这些挑战分为短期制约因素和中长期制约因素。

2.1 短期制约因素

一是政策引导作用不够。21世纪以来，美国、日本、韩国、德国等发达国家都注重从国家层面出台氢能发展战略、规划计划，以引导本国氢能产业跨越式发展，抢占未来竞争制高点。而当前，我国氢能产业政策呈现“自下而上”的特点，地方政府积极性很高，纷纷制定相应规划和政策，但国家层面的氢能专项规划尚未出台、政策协同性不够，导致各地氢能产业布局同质化严重、缺乏统筹协调，既造成了资源浪费，也不利于氢能产业持续健康发展。数据显示，我国绝大部分省份开始布局氢能产业，2020年氢能产业名义总投资超过1600亿元，燃料电池汽车产能超过10万辆，“一哄而上”隐患严重，如果不加以有效引导，很有可能重蹈光伏产业覆辙。

二是全产业链标准体系尚不健全。氢能产业链条长、安全要求高，在产业化培育初期，建立完善的标准体系对实现规模化发展、安全稳健发展非常重要。当前，我国高度重视氢能技术标准体系的制定，出台了近100项技术标准，数量比日本、韩国、美国等氢能产业大国都多。但这些标准主要涉及氢能和燃料电池技术、检测、安全相关领域，而制氢、储运、加注等关键领域的标准较少，极大地影响了氢能产业技术创新和市场规模突破。此外，作为氢能产业的市场主体，企业在推动氢能标准制定的过程中作用发挥得不够充分，行业标准比较缺失。

三是基础设施明显不足。基础设施和标准体系一样，都是影响氢能商业化利用的主要因素，不过前者是硬条件，后者是软约束。当前，我国氢能基础设施明显不足，100公里的输氢管道跟美国2500公里、欧洲1569公里相比差距很大，极大地制约了氢能储运业务发展。同时，受商业模式不够成熟、审批验收流程复杂、市场加注业务不足等多重因素影响，加氢站建设步伐缓慢，影响了用户选择氢燃料电池汽车的积极性，最终限制了氢能产业终端应用。

2.2 中长期制约因素

一是关键核心技术尚未自主可控。经过多年科研攻关，我国氢能产业技术与装备实现了很大进步，但与发达国家相比，一些关键材料和核心技术仍未有效突破，存在“卡脖子”隐忧。其中，化石能源制氢技术比较成熟，但生物质制氢、核能制氢、光催化制氢等技术存在短板；储运技术和加氢环节部分关键技术储备不足，特别是金属氢化物储氢、低温液态储氢技术和装备亟待突破；氢燃料电池核心组件的性能与国外相比仍有不小差距，质子交换膜、催化剂、碳纸等很多关键材料需要进口。同时，氢能技术攻关的合力没有充分汇聚，大企业的龙头作用没有充分发挥，产学研合作有待进一步加强。

二是经济效益亟须提升。近年来，日本通过不断进行战略引导和财政补贴，氢能产业市场主体逐步增多，但经济效益方面的挑战尚未消除，产业内生动力没有完全形成。我国氢能产业处在产业化培育初期，在未来很长一段时间内，经济性明显不足将是制约企业布局氢能产业的关键因素。一方面，我国氢能全产业链成本居高不下，化石能源制氢生产过程会造成一定的环境污染，而可再生能源制氢成本较高；氢气储运成本高昂，长输管道的造价约为天然气管道的2.5倍；燃料电池及其核心辅件的成本仍然过高，膜电极组件成本约为国际指标的5.7倍，电堆成本约为国际指标的6倍。另一方面，氢能仍处于产业培育期，商业模式创新不足，市场应用场景有限，市场需求量还不是很大，也影响了氢能的经济效益。

三是能源市场竞争激烈。氢能作为二次能源，其竞争实力如何既取决于氢能产业本身，也与我国多元供应的能源体系息息相关。比如，在制氢端，通过可再生能源富余电力制氢是发展方向，但随着可再生能源电力消纳机制的完善，2020年我国弃风率和弃光率分别下降至3.5%和2%，未来可再生能源将得到进一步消纳利用，从而在源头上影响氢能的经济供给。在应用端，当前氢燃料电池乘用车综合成本是纯电动乘用车的3.1倍、燃油乘用车的2.2倍。未来，随着政府政策的刺激和产业资本的不断投入，氢燃料电池汽车面临的市场竞争将更加激烈。

当然，本文分析的制约氢能产业发展的短期因素和中长期因素并非一成不变的，如果在当前不能着力消除上述短期因素影响，那么其对氢能产业的制约将是长期的；如果政府、产业界、学术界共同努力、提前谋划，加快破除中长期因素制约，那么这些潜在因素可能就不会束缚氢能产业未来发展。

3 我国氢能产业发展对策

为更好落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略，推动我国氢能产业高质量发展，本文提出以下几个对策。

3.1 加强规划引导和政策扶持

结合我国氢能产业实际，进一步强化顶层设计，加快制订出台氢能产业发展战略规划，统筹氢能产业布局、区域布局、技术布局，推动氢能和其他能源协同发展。要聚焦推动氢能技术突破、产业示范、加氢站等基础设施建设，加大扶持政策出台力度，加快构建针对性强、协同性高的产业政策体系。要完善制氢、储运、加注等关键领域的标准规范，建立全产业链的评价检测体系，为氢能产业化发展提供有力支撑。

3.2 强化关键核心技术攻关

要落实科技自立自强要求，加快攻克低成本制氢、氢能储运、燃料电池电堆等关键核心技术，努力消除“卡脖子”隐忧。要不断提升氢能产业链数字化、智能化水平，筑牢安全发展的技术基础。要积极探索新型举国体制，加快建设国家级氢能实验室，设立氢能科技重大项目，支持企业、高校、科研院所共同组建体系化、任务型创新联合体，集中力量打造具有自主知识产权的氢能技术体系，持续降低产业链成本，提升市场竞争力。

3.3 积极开展氢能产业示范

我国氢能产业处于产业化培育初期，加强示范应用对积累运营经验、完善政策体系、破解经济效益瓶颈至关重要。建议在氢能产业基础较为成熟的地区设立国家级的应用示范区，加快探索推动氢能技术创新、装备制造、产品应用、基础设施建设，为氢能规模化利用提供路径参考。支持氢能龙头企业通过合资合作等多种形式，创新商业模式，做好产业示范工作。