此外，將氫氣應(yīng)用于儲(chǔ)能領(lǐng)域，可以同時(shí)兼顧以下優(yōu)勢：

1）具備更低的儲(chǔ)能成本：固定式儲(chǔ)能電池成本比儲(chǔ)氫容器成本大約高 10 倍， 單車在儲(chǔ)能優(yōu)勢下降到 3~5 倍（燃料電池的效率導(dǎo)致儲(chǔ)能量比車在動(dòng)力電池高一倍，同時(shí)，儲(chǔ)氫體積能量密度低需要更高壓力）；

2）與儲(chǔ)電的互補(bǔ)性：相比動(dòng)力電池的高頻調(diào)節(jié)，氫儲(chǔ)能屬于低頻調(diào)節(jié)，兩者互 補(bǔ)性強(qiáng)；

3）靈活的制運(yùn)儲(chǔ)方式：長管拖車經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸半徑 300 公里以內(nèi)；1 千公里以上可 長途輸電-當(dāng)?shù)刂茪?，或天然氣管道摻氫等?/p>

2.5 中國氫能兼具產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)及應(yīng)用市場，綜合優(yōu)勢顯著

中國具有豐富的氫能供給經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。經(jīng)過多年的工業(yè)累計(jì)，中國已是世界 上最大制氫國，初步評(píng)估現(xiàn)有工業(yè)制氫產(chǎn)能為 2500 萬噸/年，可為氫能及燃料電池產(chǎn) 業(yè)化發(fā)展初期階段提供低成本的氫源。富集的煤炭資源輔之以二氧化碳捕捉與封存技 術(shù)可提供穩(wěn)定、大規(guī)模、低成本的氫源供給。同時(shí)，中國是全球第一大可再生能源發(fā) 電國，每年僅風(fēng)電、光伏、水電等可再生能源棄電約 1000 億千瓦時(shí)，可用于電解水 制氫約 200 萬噸，未來隨著可再生能源規(guī)模的不斷壯大，可再生能源制氫有望成為 中國氫源供給的主要來源。

中國氫能應(yīng)用市場潛力巨大。氫能在能源、交通、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域具有廣闊的 應(yīng)用前景，尤其以燃料電池車為代表的交通領(lǐng)域是氫能初期應(yīng)用的突破口與主要市場。 中國汽車銷量已連續(xù)十年居全球第一，其中新能源汽車銷量占全球總銷量的 50%。 工信部在新發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 2021-2035 年》中，將以新能源汽車 高質(zhì)量發(fā)展為主線，探索新能源汽車與能源、交通、信息通信等深度融合發(fā)展的新模 式，重點(diǎn)向燃料電池車拓展。在工業(yè)領(lǐng)域，中國航貼、水泥、化工等產(chǎn)品產(chǎn)量連續(xù)多 年居世界首位，氫氣可為其提供高品質(zhì)的燃料和原料。在建筑領(lǐng)域，氫氣通過發(fā)電、 直接燃燒、熱電聯(lián)產(chǎn)等形式為居民住宅或商業(yè)區(qū)提供電熱水冷多聯(lián)供。未來，隨著碳 減排壓力的增大與氫氣規(guī)?；瘧?yīng)用成本的降低，氫能有望在建筑、工業(yè)能源領(lǐng)域取得 突破性進(jìn)展。

中國氫能與燃料電池技術(shù)基本具備產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)。經(jīng)過多年科技攻關(guān)，中國已掌握 了部分氫能基礎(chǔ)設(shè)施與一批燃料電池相關(guān)核心技術(shù)，制定出臺(tái)了國家標(biāo)準(zhǔn) 86 項(xiàng)次， 具備一 定的產(chǎn)業(yè)裝備與燃料電池整車的生產(chǎn)能力；中國燃料電池車經(jīng)過多年研發(fā)積 累，已形成自主特色的電-電混合技術(shù)路線，并經(jīng)歷規(guī)模示范運(yùn)行。

根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的預(yù)計(jì)，到 2030 年，中國氫氣需求量將達(dá)到 3500 萬噸，在 終端能源體系中占比 5%。到 2050 年氫能將在中國終端能源體系中占比至少達(dá)到 10%，氫氣需求量接近 6000 萬噸，可減排約 7 億噸二氧化碳，產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值約 12 萬億元。

3 產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)先行，國產(chǎn)化同步推進(jìn)

2019 年氫能源首次寫入《政府工作報(bào)告》，政府工作任務(wù)中明確“將推動(dòng)充電、 加氫等設(shè)施建設(shè)”。自 2011 年以來有關(guān)部門已經(jīng)從戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、科技、財(cái)政等方 面相繼發(fā)布了一系列政策，引導(dǎo)鼓勵(lì)氫燃料電池等氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。按照 2019 年發(fā)布 的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》，國內(nèi)氫能從制氫到用氫發(fā)展路徑逐漸清晰， 有助于我國提早進(jìn)入能源自給自足的氫能社會(huì)：

制氫產(chǎn)業(yè)：短期優(yōu)先選用工業(yè)副產(chǎn)氫，中期采用化石能源制氫結(jié)合碳捕捉技術(shù)， 長期采用可再生能源電解水制氫；

氫能儲(chǔ)運(yùn)：將按照“低壓到高壓”“氣態(tài)到多相態(tài)”的技術(shù)發(fā)展方向，逐步提升氫氣 的儲(chǔ)存和運(yùn)輸能力；

燃料電池系統(tǒng)：將持續(xù)圍繞功率、性能、壽命、成本四大要素而發(fā)展。具體應(yīng)用 集中在交通領(lǐng)域，從商用車切入、乘用車跟進(jìn)。

3.1 制氫：大規(guī)模低成本氫氣是關(guān)鍵，路線由 “灰氫”向“綠氫”發(fā)展

目前制氫技術(shù)路線按原料來源主要分為化石原料制氫、化工原料制氫、工業(yè)尾氣 制氫和電解水制氫幾種。常規(guī)的制氫技術(shù)路線中以傳統(tǒng)化石能源制氫為主，全球范圍 內(nèi)主要是使用天然氣制氫，我國由于煤炭資源比較豐富，因此主要使用煤制氫技術(shù)路 線，占全國制氫技術(shù)的 60%以上。

為了區(qū)分制氫途徑的清潔度（碳排放量），我們將可再生能源電解水得到的氫氣 稱為“綠氫”，生產(chǎn)過程做到零碳排放；將以化石能源為原料，通過蒸汽甲烷重整或自 熱重整等方法制造的氫氣稱為“灰氫”，灰氫的成本較低，但是碳強(qiáng)度較高；在甲烷蒸 汽重整與自熱重整制氫過程中增加碳捕捉和貯存環(huán)節(jié)（CCS），這樣制出的氫氣被稱 為“藍(lán)氫”。藍(lán)氫可以降低碳排放量，但無法消除所有碳排。

化石原料制氫?；现茪涫峭ㄟ^煤炭、天然氣、石油和頁巖氣等能源通過重 整生成氫氣，目前技術(shù)路線十分成熟，平均價(jià)格也相對(duì)較低。我國煤炭資源豐富，化 石原料制氫主要以煤或者煤焦作為原料，通過重整反應(yīng)得到以 H2和 CO 為主要成份 的混合氣，再經(jīng)過凈化和提純等環(huán)節(jié)產(chǎn)生成品氫氣。而天然氣制氫價(jià)格掛鉤天然氣價(jià) 格，中國“富煤、缺油、少氣”的資源稟賦特點(diǎn)，僅有少數(shù)地區(qū)可以探索開展，天然氣 制氫平均成本明顯高于煤氣化制氫。國際上主要是以天然氣和頁巖氣等以甲烷水蒸氣 為主要成份的原料進(jìn)行重整。

化工原料制氫。使用甲醇等化工原料在一 定溫度和壓力條件下，在催 化劑作用 下發(fā)生裂解反應(yīng)產(chǎn)氫氣和 CO 等含碳?xì)怏w。CO 和水蒸氣可以繼續(xù)發(fā)生變換反應(yīng)，最 終生成 H2 和 CO2，之后再通過變壓吸附去除 CO2，得到高純度 H2。甲醇裂解技術(shù) 工藝系統(tǒng)比使用化石能源制氫簡單，運(yùn)行更加穩(wěn)定，產(chǎn)品氣中不含污染物或有害氣體， 特別適用于中小規(guī)模制氫。但生產(chǎn)成本受甲醇價(jià)格影響明顯，制氫成本明顯高于化石 能源制氫或工業(yè)副產(chǎn)物制氫。

工業(yè)副產(chǎn)制氫。工業(yè)副產(chǎn)制氫是在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，利用富含氫氣的終端廢棄 物或副產(chǎn)物作為原料，采用變壓吸附法（PSA）回收提純制氫。工業(yè)副產(chǎn)主要來自以 下兩個(gè)來源：焦?fàn)t煤氣制氫和氯堿副產(chǎn)品氣制氫。焦?fàn)t煤氣中，氫氣含量占 50%以 上，除此還含有大量甲烷，經(jīng)過壓縮、提純和脫氧等工藝可以制取高濃度氫氣。但現(xiàn) 實(shí)問題是目前焦?fàn)t煤氣在鋼鐵企業(yè)中，已經(jīng)被充分利用為燒結(jié)、煉鐵和煉鋼等工序的 燃料，工藝流程之間配合成熟，采用焦?fàn)t煤氣制氫發(fā)展空間有限。氯堿副產(chǎn)物制氫是 指在通過電解飽和 NaCl 溶液的方法來制取 NaOH 的過程中，會(huì)生成 Cl2和 H2副產(chǎn) 物，副產(chǎn)物氣體雜質(zhì)含量低，在提純前氫氣濃度已經(jīng)大于 99%，提純難度比較小。 據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，目前 30%以上的副產(chǎn)物氫氣直接被放空排放，沒有得到有效利用?；?收使用氯堿行業(yè)氫氣副產(chǎn)物可快速滿足國內(nèi)氫氣需求，同時(shí)具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

電解水制氫。電解水制氫是原理最為簡單的制氫方法，將正負(fù)電極插入水中并通 直流電，水中的氫離子在陰極發(fā)生還原反應(yīng)析出氫氣，氫氧根離子在陽極發(fā)生氧化反 應(yīng)析出氧氣。電解水制氫技術(shù)設(shè)備簡單，工藝流程穩(wěn)定可靠，產(chǎn)生的氫氣純度極高， 可以滿足高純度的氫氣需求，同時(shí)不產(chǎn)生污染。但缺點(diǎn)是能耗大，制氫成本是目前工 業(yè)化制氫領(lǐng)域最高的，單位制氫成本是煤制氫的 4~5 倍。而且規(guī)模較小，制氫量一 般小于 200m3 /h。目前電解成本高是制約電解水制氫技術(shù)推廣使用的最重要原因。但 同時(shí)，在我國三北地區(qū)，大量可再生能源電力如風(fēng)電和光伏發(fā)電還存在不能并網(wǎng)的情 況。由于電能不能大規(guī)模儲(chǔ)存，棄風(fēng)棄光一方面造成了能源的浪費(fèi)，另外還會(huì)造成設(shè) 備的損耗。因此采用可再生能源如風(fēng)能和太陽能發(fā)電，再進(jìn)行電解制氫，可極大降低 制氫成本，是目前制氫領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，具有技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

制氫路線上將由化石能源制氫逐步過渡至可再生能源制氫。隨著氫能在社會(huì)發(fā) 展中的需求量越來越大，制氫作為氫產(chǎn)業(yè)鏈的最上游也將會(huì)得到飛速發(fā)展。選取具有 經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢的技術(shù)路線，降低制氫成本，是氫能推廣使用的關(guān)鍵。在現(xiàn)有的制氫技術(shù) 中，使用煤或天然氣制氫具有顯著的成本優(yōu)勢，而且我國具有豐富的煤炭資源。但使用化石能源作為原料終究不可持續(xù)，而且會(huì)產(chǎn)生新的污染。使用甲醇等化工原料制氫 受上游產(chǎn)品約束，產(chǎn)量和價(jià)格浮動(dòng)較大，難以形成穩(wěn)定有效的氫能供給。使用工業(yè)尾 氣制氫同樣存在原料少，來源不穩(wěn)定的問題。目前看來，可以支撐未來巨大氫能需求 量，原料來源穩(wěn)定的制氫方式應(yīng)為電解水制氫。雖然目前由于成本太高，電解水在氫 能制備產(chǎn)業(yè)中只占 4%左右，與其它方式相比暫時(shí)不具備競爭優(yōu)勢。但如果能考慮利 用我國每年大量不能上網(wǎng)的風(fēng)能和光伏等可再生能源電力作為能源，可以極大地降低 制氫用電成本，推動(dòng)電解水技術(shù)推廣使用，同時(shí)可有效解決可再生電力消納問題。