近日，由中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會、中國石油、中國石化、中國海油、國家管網(wǎng)、中國氫能聯(lián)盟共同主辦的“2024氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展大會”在京召開，大會以“科技創(chuàng)新引領產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新 發(fā)展氫能新質(zhì)生產(chǎn)力”為主題，旨在推動我國石油和化工行業(yè)面對新形勢、新挑戰(zhàn)、新要求，探討氫能領域相關企業(yè)如何發(fā)揮各自優(yōu)勢，以科技創(chuàng)新為引擎催生新產(chǎn)業(yè)、新模式、新動能，以綠色低碳為遵循建立新體系、新路徑、新優(yōu)勢，加快形成以高科技、高效能、高質(zhì)量為特征的氫能新質(zhì)生產(chǎn)力，統(tǒng)籌推進傳統(tǒng)能源、新能源和碳減排技術的迭代升級，開辟高質(zhì)量發(fā)展的新領域、新賽道。本版整理了部分與會領導、專家的觀點，敬請關注。
近年來，在全球應對氣候變化、加快能源轉(zhuǎn)型的大背景下，氫能作為一種低碳、高熱值、來源廣泛的清潔能源，成為用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體。全球主要發(fā)達國家都高度重視氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，氫能成為加快能源轉(zhuǎn)型升級、培育經(jīng)濟新增長點的重要戰(zhàn)略選擇。
2024年11月8日，我國發(fā)布《中華人民共和國能源法》，氫能被納入能源管理體系，意味著氫能正逐步成為國家未來能源體系的重要組成部分。
目前，我國除了傳統(tǒng)用氫領域，氫能產(chǎn)業(yè)總體上處在起步期，創(chuàng)新能力不強、技術水平不高、裝備制造較弱、應用場景不多。面對新形勢、新挑戰(zhàn)、新要求，氫能領域相關企業(yè)如何發(fā)揮各自優(yōu)勢，走出一條高質(zhì)量發(fā)展的新路子？
我國是最大的制氫國，掌握了制備、儲運、加氫等主要環(huán)節(jié)的技術和工藝，能源科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)變革加快推進，使得氫能產(chǎn)業(yè)成為搶占未來能源競爭制高點的重點領域。
中國氫能聯(lián)盟預測，到2030年，我國氫能年需求量將達到3715萬噸，在終端能源消費中占比約5%。到2060年，我國氫能年需求量將增至1.3億噸，在終端能源消費中占比約20%。氫能與電力協(xié)同互補，將帶動形成10萬億級的新興產(chǎn)業(yè)。
中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會黨委書記李云鵬指出，氫能產(chǎn)業(yè)要走出一條高質(zhì)量發(fā)展的新路子，一是要堅持標準先行，以規(guī)范化建設引領全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。二是要堅持創(chuàng)新驅(qū)動，以多元化應用促進產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展。三是要堅持示范引領，合理化布局避免“內(nèi)卷式”競爭。堅持以市場應用為牽引，合理布局、以點帶面，因地制宜拓展氫能應用場景，建設一批重點示范項目，有序推進氫能技術創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)應用示范，避免盲目招商、一擁而上，穩(wěn)步構(gòu)建安全、穩(wěn)定、高效的氫能供應體系。四是堅持開放共享，以國際化合作打造全球氫能“生態(tài)圈”。
我國是世界第一產(chǎn)氫大國，產(chǎn)量約占全球的30%。2023年，氫氣產(chǎn)量超3500萬噸，主要作為合成氨、甲醇及煉化等工業(yè)過程中的中間原料。西北、華東、華北等傳統(tǒng)工業(yè)區(qū)是氫氣的主要生產(chǎn)地和消費地。
工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司副司長丁志軍表示，工業(yè)領域是氫能應用的主戰(zhàn)場，加快工業(yè)領域清潔低碳氫的替代進程已成為國際共識，是培育經(jīng)濟新動能的重要方向。石化行業(yè)要加快氫能應用場景拓展，以化工、冶金這兩個主要領域為突破口，積極培育氫能新技術、新場景、新模式，強化關鍵技術裝備攻關，帶動產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；l(fā)展。
針對目前存在的制氫成本過高、“綠氫不綠”等問題，中國石油天然氣股份有限公司總工程師楊衛(wèi)勝指出，從長遠發(fā)展來看，整個氫能產(chǎn)業(yè)還有很多技術上、經(jīng)濟上、模式上的難題，亟待從業(yè)者共同探索攻克，這也從側(cè)面說明通過氫能科技創(chuàng)新發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的空間廣闊。
2023年，全球能源燃燒和工業(yè)過程的二氧化碳排放量約374億噸，我國二氧化碳排放量約126億噸，占全球碳排放量的30%，其中，石化化工行業(yè)碳排放量約17億噸，碳減排對石化行業(yè)來說是一項現(xiàn)實且緊迫的任務。
中國國際工程咨詢有限公司總工程師楊上明指出，氫能將成為石化化工產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型、打造新質(zhì)生產(chǎn)力的可靠支撐；通過與化工企業(yè)轉(zhuǎn)型融合，成為推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最關鍵抓手；通過碳市場和產(chǎn)業(yè)政策倒逼、強化補貼等政策引導，降低全產(chǎn)業(yè)鏈成本，是氫能可持續(xù)發(fā)展的關鍵所在。
中國石油寰球工程有限公司首席技術專家張來勇建議，加速氫能需求創(chuàng)造，政策層面支持示范項目建設；明確綠色化學品與綠色燃料的標準，并納入認證體系；強化綠色產(chǎn)品運銷保證，推進氫基能源低碳發(fā)展。
雙碳背景下，能源消費必將加速向以氫能等為代表的清潔能源轉(zhuǎn)型。
氫能具有大規(guī)模、長周期儲能優(yōu)勢，是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展方向。但氫氣易燃易爆、密度小、易擴散，儲存運輸基礎設施建設及投資強度大，短期內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用存在較大難度。
在展望氫能應用技術的發(fā)展前景時，中國工程院院士凌文指出，現(xiàn)在到2025年，要優(yōu)先發(fā)展長壽命燃料電池系統(tǒng)技術體系、低Pt量（在燃料電池電堆中減少貴金屬鉑的使用量）與高耐久性高性能電堆技術體系、富氫高爐技術體系；2030年前后，要優(yōu)先發(fā)展氫基豎爐理論與技術體系；2035年前后，要優(yōu)先發(fā)展高效率固體氧化物電解池（SOEC）理論與技術體系。
2024年前三季度，我國可再生能源發(fā)電量達2.51萬億千瓦時，占全部發(fā)電量的35.5%。由于新能源發(fā)電存在波動性和間歇性，在風光資源豐富的地區(qū)，推進可再生能源制氫及氫能儲輸用，可有效解決新能源發(fā)電的就地消納問題。
目前，石油石化行業(yè)推進氫能發(fā)展已步入快車道，一大批具有代表性的項目取得顯著成效，為日后發(fā)展奠定了良好基礎。中國石油在富產(chǎn)氫規(guī)?；厥?、電解水大功率寬范圍調(diào)節(jié)、新型催化劑研發(fā)、高壓氣態(tài)儲氫等領域開展了大量示范探索；中國石化新疆庫車2萬噸/年綠氫示范項目攻克了波動電源大規(guī)模柔性制氫、綠氫穩(wěn)定供應煉化企業(yè)的難題，為綠氫產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展提供了全球樣本；國家管網(wǎng)已初步形成甲醇液氨管道輸送工藝系統(tǒng)擴散規(guī)律及安全控制體系。
目前，我國燃料電池發(fā)電示范應用場景更加多元化，摻氫/氨燃燒發(fā)電逐漸向吉瓦級突破，燃料電池動力應用沿多方向展開。燃料電池車用和固定式發(fā)電應用成為國內(nèi)外燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩大熱點。電力是除交通應用外發(fā)展最好的領域，燃料電池可在固定發(fā)電、備用電源等多個領域應用，其中固定式發(fā)電又包括大型分布式發(fā)電系統(tǒng)、小型家用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和備用電源系統(tǒng)。從全球商業(yè)應用來看，質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）和固體氧化物燃料電池（SOFC）是當前最主要的燃料電池技術路線。
我國工業(yè)領域正在攻關綠氫合成氨、綠氫制甲醇、綠氫冶金等技術，到2060年，在工業(yè)應用領域占比有望達到60%；在建筑應用領域，供暖、燃氣有望實現(xiàn)高效率燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的商業(yè)推廣；在交通應用領域，氫內(nèi)燃機將實現(xiàn)小功率示范，到2060年占比有望達到31%。
目前，全國范圍內(nèi)化石能源制氫占比為78%、工業(yè)副產(chǎn)氫占比為21%，而綠氫占比僅為1%；在氫氣消費側(cè)，氫氣主要作為原料應用于化工、煉油等工業(yè)領域。航運業(yè)帶來甲醇需求的增長、鋼鐵行業(yè)氫基豎爐的應用、交通領域燃料電池重卡、摻氫/氨發(fā)電等多元應用場景，有望進一步刺激綠氫的需求，綠氫替代灰氫是必然趨勢。
在生產(chǎn)、儲運、終端設施及應用領域產(chǎn)品開發(fā)等全產(chǎn)業(yè)鏈上，氫能基礎設施關鍵零部件較多、系統(tǒng)復雜、用材特殊、加工工藝要求嚴苛，我國相關核心技術和設備自主化程度不高。綜合考慮源頭傳統(tǒng)能源替代、過程多模式高效儲運、末端多場景應用，統(tǒng)籌相關技術特點、功能作用，中國工程院院士張來斌提出建立氫能制取與轉(zhuǎn)存、存儲與輸配、原料與動力和共性支撐四位一體的氫能技術體系，支撐氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
2023年，新能源已成為新增電力裝機主體，新增裝機占比達到85%，風力、光伏平均利用率分別為97.3%、98%。氫能高效利用的關鍵在于氫能的儲存，是影響氫能產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展的重要因素。
氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括制、儲、運、加、用環(huán)節(jié)，具有產(chǎn)業(yè)鏈長、應用領域廣、涉及產(chǎn)業(yè)部門眾多等特點。
氫儲運成本為總成本的30%左右。氫儲存運輸成本過高是制約氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展最大的瓶頸。如何建立涵蓋“制、儲、運、加、用、研”全產(chǎn)業(yè)鏈條，引領推動氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，中國石油化工股份有限公司高級副總裁喻寶才指出，一是大力發(fā)展綠氫煉化、氫能交通業(yè)務，加速氫能應用產(chǎn)業(yè)布局；二是以科技創(chuàng)新引領產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，積極突破氫能商業(yè)化瓶頸；三是全力扛好氫能應用現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈鏈長職責，不斷延伸和擴大“氫鏈氫圈”。
安全高效儲運是氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展的關鍵。目前氫能儲存包括常溫高壓儲氫、深冷液態(tài)儲氫、帶壓固態(tài)儲氫、有機液體儲氫、化合物儲氫等。不同的儲運方式所用壓力容器、氣瓶、壓縮機等儲運設備不同。
我國固態(tài)儲氫剛剛起步，液態(tài)儲氫裝備與國外還存在較大差距，20兆帕以上的更高壓力及大規(guī)模管道運輸在技術、標準等方面仍存在較大障礙?；A設施網(wǎng)絡總體薄弱，核心裝備與零部件技術有待提升，真正完全商業(yè)化運營的加氫站很少。目前，僅有35兆帕加氫站技術趨于成熟，加氫站的設計、建設及三大關鍵設備（45兆帕大容積儲氫罐、35兆帕加氫機整機和45兆帕隔膜式壓縮機）均已實現(xiàn)國產(chǎn)化。
值得關注的是，2024年11月18日，全球首例大型固態(tài)儲氫裝備成功發(fā)往馬來西亞，標志著我國在解決氫氣長距離大規(guī)模運輸?shù)葐栴}上取得重大突破。該儲氫罐采用上海氫能企業(yè)研發(fā)的鎂基固態(tài)儲氫材料。氫氣與鎂合金發(fā)生化學反應后以固態(tài)形式被儲存起來。相較只能儲存數(shù)百公斤氫氣的液態(tài)儲氫罐，固態(tài)儲氫罐可以儲存1噸氫氣，并且可以在常溫常壓下運輸。
氫安全是氫能應用和大規(guī)模商業(yè)推廣的重要前提。我國氫能安全技術研究基礎薄弱，目前主要集中在氫燃料電池安全、氫行為、涉氫設備的材料相容性等基礎領域，在氫的生產(chǎn)、純氫/摻氫輸運及使用終端的安全與應急保障等領域研究深度明顯不足。
我國綠氫資源主要分布在風光資源豐富的西北、東北、中西部等地區(qū)，消費市場主要集中在東部地區(qū)，呈現(xiàn)出資源市場錯位分布的特點，近期氫能儲運主要服務就近短途運輸區(qū)域，未來中長距離儲運需求較大，純氫或摻氫管道輸送是打通制氫和用氫的最后一公里。
中國氫能聯(lián)盟預測，2030年，氫能儲運規(guī)模約700萬噸，主要在區(qū)域內(nèi)就近運輸消納，其中管輸規(guī)模占比有望達到20%。2040年，氫能儲運規(guī)模約2500萬噸，包括區(qū)域內(nèi)就近運輸消納和跨區(qū)域管道運輸，其中管輸規(guī)模占比有望達到50%。2050年，氫能儲運規(guī)模達7000萬噸，其中，中長距離管輸規(guī)模有望在3500萬噸以上，占全國氫需求量的1/3以上。
如何提高儲運效率、降低儲運成本是氫能規(guī)模利用面臨的瓶頸。中國科學院院士鄒才能認為，高壓儲氫性價比高，是使用最為廣泛的氫儲運方式。液態(tài)、固態(tài)儲氫條件溫和，運輸便捷，是未來實現(xiàn)便攜儲運的重點方向，高壓力、大口徑及長距離的管道輸氫終將成為最為經(jīng)濟的輸氫方式。
中國工程院院士張來斌認為，氫能“制、儲、運、用”安全與應急保障技術將加速實現(xiàn)“雙碳”目標，對國民經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展意義重大。企業(yè)要針對能源綠色轉(zhuǎn)型，以可再生能源驅(qū)動制氫為基礎，推動綠氫、藍氫耦合工業(yè)生產(chǎn)，提高轉(zhuǎn)型效率，加強安全與可靠性保障，確定綠氫能源核心地位；針對氫能“制、儲、運、用”全生命周期安全運維與風險管控，微觀上要明確氫能“制、儲、運、用”設備氫腐蝕、氫鼓泡、氫致開裂等氫損傷行為機理，宏觀上要加速構(gòu)建氫產(chǎn)業(yè)鏈風險評估-故障監(jiān)測-早期預警的安全保障技術框架。
近年來隨著光伏發(fā)電和風電單位造價降低，部分地區(qū)的電價已接近0.2元/千瓦時水平，理論上綠氫成本可以達到14元/公斤（綠氫成本中80％是電價），基本與灰氫平價。但在大部分地區(qū)，尤其是海上風電制氫，綠氫價格短時間還難以和灰氫競爭，但未來有望進一步降低。
中國海洋石油有限公司新能源部副總經(jīng)理盧峰認為，綠氫平價，降低電價是核心，可以從三個方面實現(xiàn)：風電、光伏、氫基裝備的材料和技術不斷突破，推動國產(chǎn)化裝備成本下降，進一步降低綠電成本；采用離網(wǎng)電代替市場電及減少過網(wǎng)費的方式，持續(xù)降低電力成本；通過國家出臺政策等，降低綠氫成本。
儲能可減小新能源消納壓力，增強新能源發(fā)電的可調(diào)節(jié)性，同時助力電力網(wǎng)絡從獨立轉(zhuǎn)向耦合。預計到2050年，全球儲能裝機規(guī)模達1916吉瓦，我國儲能裝機規(guī)模達600吉瓦。儲能技術在可再生能源消納中起著至關重要的作用。
中國工程院院士陳學東認為，氫能產(chǎn)業(yè)當前主要問題是通過技術迭代降低成本，預計到2025年解決高壓儲氫裝備問題，2030年解決液態(tài)儲氫、固態(tài)儲氫裝備問題，2035年形成多元化儲氫解決方案，常溫超高壓儲氫氫脆的臨界壓力有待進一步研究。
我國已搭建了一批氫能產(chǎn)業(yè)相關研究機構(gòu)和創(chuàng)新平臺，初步建立了氫能全產(chǎn)業(yè)鏈、技術鏈，并積極開展關鍵技術創(chuàng)新性研發(fā)。根據(jù)產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)特點，分為氫能制取與轉(zhuǎn)存、氫能存儲與輸配、氫能原料與動力三大技術板塊。
