基于能源绿色低碳转型下推动氢能产业高质量发展的思考

靳 杰， 高 洋， 靳政莹

（1.山西省交通开发投资集团有限公司， 山西 太原 030006；2.上海海洋大学， 上海 201306）

0 引言

近年来，我国全力布局氢能产业，将氢能正式纳入国家能源战略体系，着力推进氢能全链条发展，不断夯实技术与产业发展基础，持续扩大产业规模，氢能产业正进入新的发展阶段。山西省高度重视氢能产业发展，将氢能产业链作为重点发展的10 大产业链之一，高位统筹、高效推进。同时，山西省焦化产能位列全国之首，拥有丰富的焦炉煤气和煤化工煤气资源，副产氢资源丰富，具有明显的成本优势，来源广泛、应用场景丰富，可再生能源装机量处于全国前列，拥有巨大的清洁低碳氢能供给潜力，具有得天独厚的发展氢能产业优势[1-2]。发展氢能产业对于山西省持续深化能源革命综合改革试点、打造全国氢能产业发展高地、推动山西省能源结构、实现清洁低碳绿色转型具有重要意义。

1 氢能概述

作为一种二次能源，氢能具有热值高、质量轻、来源丰富、低碳环保、应用广泛、前景广阔和可回收利用等优点，正逐渐成为世界能源转型发展的一种重要载体。世界上主要发达国家和地区都把氢能当作能源转型升级的重要举措，把氢能发展提升至国家能源战略层面，不断推动氢能产业发展。

按热值计算，除了核能之外，氢气是热值最高的燃料，其热值大约是甲烷的2.4 倍、汽油的3 倍、酒精的3.9 倍、焦炭的4.5 倍左右。作为公认的零碳能源，氢能享有“21 世纪终极能源”的美誉，将对经济社会具有颠覆性影响。

2 发展氢能产业的重要意义

2.1 有利于实现“双碳”目标

氢气燃烧不同于其他化石能源，其燃烧产物只有水，不产生CO2、SO2等温室气体。因此，氢能被认为是实现碳中和战略的关键能源，是助力交通运输、冶金、化工和建筑等高碳排放领域加快降碳脱碳的有力抓手，是实现“双碳”目标的必然选择[3-4]。

交通运输领域大约占全球碳排放总量的25%，是第二大排放源。如果将柴油、汽油等用氢能来代替，可以实现减排乃至“零排”。在钢铁、水泥和石化等工业领域，以氢能作为还原剂或者高品质热源，可以实现相关领域深度脱碳。据预测，到2050 年，在我国终端能源体系中，氢能占比至少为10%，需求量将在6 000 万t 以上，可以减少大约7 亿t CO2排放量，降碳、脱碳成效显著。

2.2 有利于提升能源安全水平

我国是世界能源消费第一大国，受“富煤、贫油、少气”资源禀赋限制，我国能源消费结构比较依赖化石能源，能源结构呈现“一煤独大”的特点，油气资源对外依存度较高。有数据显示，2021 年，煤炭消费在我国能源消费总量中占比为56%，石油、天然气等化石能源占比也较大。如果国际能源市场发生变化或者出现重大危机事件，容易对能源供需平衡以及能源价格稳定性产生影响。

据预测，到2030 年，我国氢气在终端能源消费中所占比重将为5%，年需求量将在3 700 万t 以上。到2060 年，我国氢气在终端能源消费中所占比重将为20%，年需求量将达1.3 亿t。氢能将确保我国能源安全，实现“双碳”目标。

2.3 有利于建设新型电力系统

在大容量、长周期的储能系统中，由于氢能具有调节周期长、储能容量大的优势，氢储能竞争力更强。作为规模化高效利用新能源的重要载体，氢能能够切实降低风电、光伏等新能源随机性、波动性和逆调峰特性产生的不利影响，切实推动源网荷储互动和多能互补。在加快建设新型电力系统过程中，可以有效提升能源供给质量，增强电力系统灵活调节能力，提高再生能源消纳利用水平，保障高比例可再生能源电力系统安全运行。

3 山西省氢能产业发展思考

作为全球最大的制氢国，我国制氢产量约为3 300 万t/a，拥有发展氢能的规模化优势。数据显示，2017—2021 年，我国氢气产量逐步增长。其中，2021年氢气产量与2020 年相比，增长33.68%。截至2023年4 月，我国累计推广将近1.4 万辆氢能燃料电池，其中，超过1.3 万辆为商用车，推广商用车规模处于世界领先地位。全国建成加氢站350 座以上，位列世界首位。我国氢能产业发展迎来窗口期，拥有广阔的发展前景。

山西省拥有全国最大的焦化产能和发达的煤化工产业链，氢源富集，来源广泛，成本优势明显，应用场景丰富，可再生能源装机量在国内处于前位，拥有巨大的清洁低碳氢能供给潜力，具有得天独厚的氢能资源和显著的产业基础优势。山西省氢能产业已经成链，开局良好，发展势头火热[5]。

3.1 打造千亿产业基地

作为国内最大的焦炭生产基地和山西省发展氢能的重要落点，吕梁市拥有丰富的煤、焦、气资源，焦炭产能达3 800 万t/a，非常规天然气产能达35 亿m3/a，所拥有的工业氢产品资源位列全省第一，发展氢能产业具有得天独厚的优势和条件，氢能发展综合指数居全省首位[6]。

近年来，吕梁市立足资源禀赋和产业优势，着力抢占氢能发展“新赛道”，构建制、储、运、加、用完整产业链，全力打造国内一流“千亿级”氢能产业基地。争取到2025 年末，制氢能力超过20 万t，建成加氢站50 座，氢燃料汽车保有量达到5 000 辆以上，形成比较完备的氢能产业发展体系。

3.2 抢占氢能“蓝海”先机

2022 年9 月，在山西省鹏飞集团总部，全球首套250 kW 氢燃料电池动力系统正式对外发布，氢能重卡动力、续航等方面的问题得到有效解决。鹏飞集团计划投资780 亿元，布局建设鹏湾氢港氢能产业园，着力构建氢能制、储、运、加、用、研以及装备制造全产业链。产业园项目全部建成后，预计年产值可实现1 800 亿元、实现利税275 亿元。

美锦能源是我省布局氢能全产业链比较早的企业，制氢、加氢站、氢燃料核心装备和氢燃料商用车示范运营的产业链闭环已构建。到2025 年，比较完善的氢能产业链体系将初步形成，预计全产业链累计实现产值将达到100 亿元以上。2030 年，将基本形成氢能产业集群格局，预计累计实现氢能产值将达到300 亿元以上。

山西省晋南钢铁集团引入氢能应用，成为首家在1 860 m3高炉应用氢气的企业，开创了氢能炼铁的先河。晋南钢铁加快构建绿色低碳运输体系，依托零碳物流平台，将在3 年内推广使用氢能重卡10 000辆，每年减少300 万t 碳排放，实现“1 t 钢1 t 碳排放”的低碳发展目标。

3.3 成立氢能产业联盟

2023 年2 月，由山西省发改委倡议成立的氢能产业联盟揭牌成立。联盟将充分发挥交流合作平台和桥梁纽带作用，聚焦山西省氢能产业跨行业、跨部门、跨地区的协同创新、资源共享和推广应用得以实现，在联盟成员间推进功能互补、项目互动、互利共赢，寻求技术研发、示范应用等方面的合作，在氢能产业“制—储—运—加—用”方面推动一体化发展，提升山西省氢能产业的整体竞争力，积极抢占氢能“蓝海”先机，努力开创山西省氢能产业发展新局面。

4 结语

作为推进能源革命综合改革试点的重大任务和战略选择，山西省氢源富集，来源广泛，具有明显的成本优势，应用场景丰富，拥有巨大的清洁低碳氢能供给潜力，具有得天独厚的氢能资源和显著的产业基础优势。山西省发展氢能经济具有明确的愿景和丰富的场景，也必将迎来美好的前景。推动氢能产业高质量发展，必将为山西省持续深化能源革命综合改革试点、打造全国氢能产业发展高地、推动山西省能源结构、实现清洁低碳绿色转型做出新的更大的贡献！