我國氫能發展正處于產業培育的關鍵時期，具有良好的產業基礎和市場潛力。從推進能源轉型、規劃政策支持、產業資本推動、技術經濟競爭力提升等角度看，氫能發展正面臨巨大的發展機遇。
（來源：微信公眾號“能源研究俱樂部” ID：nyqbyj 作者：姜士宏）
一、氫能和電能的對比分析
氫能是一種來源廣泛、清潔靈活、應用場景豐富的二次能源。同屬于二次能源的氫能和電能，均可以存在于能源生產、存儲、輸送和消費的各環節，表1所示是電能和氫能的定性對比分析。從生產的角度說，電能和氫能均能以化石能源（+CCS）、非化石能源作為原料制��；從運輸的角度說，電能通過輸配電網進行實時傳輸，氫能通過輸氣管道、陸/海運輸方式進行輸運；從存儲的角度說，電能和氫能都可以進行存儲。從消費的角度說，電能和氫能均可以在交通、電力領域進行應用，是具有能源屬性的。然而，氫能還有電能無法替代的原料及燃料屬性，可以應用于化工和冶金領域，也就是說，氫能和電能最大的區別在于氫能是具有物質形態的二次能源。這也就決定了在未來高比例可再生能源系統中，氫能可以作為清潔電力的有力補充，在能源領域發揮獨特的優勢。
為了更加直觀全面地了解電能和氫能的技術特點區別，我們用定量分析的方法對兩者再次進行對比。有研究以單位熱量作為標尺，通過在不同維度對電能和氫能的安全、運輸、效率、密度、存儲和價格等方面進行比較發現，相較于氫能，電能在能量轉換、運輸和終端售價存在優勢，而氫能在儲能、質量能量密度兩個方面更優于電能。
正是因為預見了氫能在能源系統中的獨特優勢，全球范圍內正在興起氫能發展熱潮。
二、國際氫能發展
（一）規劃與政策分析
世界各主要國家和地區在氫能戰略中明確了氫能發展定位，并制定了分階段實施的氫能發展目標，這些目標主要包括氫能在終端能源消費結構中的占比、可再生能源電解水制氫裝置規模、加氫站規模、氫燃料電池車規模、氫氣生產成本和銷售價格等。
GDP總量在全球排名前50名（共占全球GDP90%以上）的國家中，共有12個國家制定了國家層面的氫能發展戰略和路線圖，歐盟發布了氫能發展戰略，另有近30個國家已經開展氫能發展布局。
總體而言，各主要國家發展氫能的出發點主要包括保障能源安全、應對氣候變化、保持技術領先、占領氫能市場。由于各國國情不同，發展氫能產業的主驅動因素也有所差異。
保障能源安全。日本是以保障能源安全為主要目標而發展氫能的典型國家。日本國內能源資源極度匱乏，存在能源對外依存度高、能源自給率低的問題，煤炭、石油的對外依存度均達到99%以上，天然氣對外依存度達到97%以上，其能源自給率不足12%。尤其是福島核事故之后，日本亟需尋找一條支撐本國社會經濟發展的能源發展道路。此外，日本制定了溫室氣體減排目標，已經承諾到2050年實現碳中和�；谏鲜鲈�，日本實施了一系列促進氫能發展的戰略和政策，主要包括：開展海外化石能源+CCS制氫及本國可再生能源電解水制氫，加強進口和國內氫運輸、分配基礎設施建設，促進氫在汽車、家庭熱電聯供和電力等各個部門的應用等。韓國、德國、愛爾蘭等國家發展氫能均有保障能源安全方面的考慮。
應對氣候變化。以德國為代表的歐盟一直在積極探索向脫碳能源系統轉型。德國一直以來積極發展新能源，制定了2022年的退核計劃及2038年的退煤計劃。此外，德國能源對外依存度達到90%以上，其天然氣主要依靠從俄羅斯進口，能源供應隨時受到國際關系變化的影響。為了維持本國能源安全，以及應對氣候變化、推動能源轉型，德國對于氫能的發展主要基于以下邏輯：1.發展以可再生能源電解水制氫技術，實現低成本零排放制氫，以消納更高比例的可再生能源；2.提出以氫替代部分天然氣用于合成燃料（合成甲烷、煤油、甲醇和氨）；3.利用現有的天然氣基礎設施，加快構建氫氣管道運輸網絡。德國已經將氫能確立為重載交通、航空、航海等領域的替代能源，并持續推動氫作為工業原料進行使用。法國、意大利等歐洲國家發展氫能均有應對氣候變化方面的考慮。
保持技術領先。由于美國頁巖油氣革命相關技術逐步成熟，美國能源結構和能源安全等問題并不突出，但美國重視對各類戰略性新興技術的占領，各屆政府都將氫能與燃料電池作為先進技術進行戰略投資，確保其技術經濟領先地位。2019年發布的《美國氫能經濟路線圖》將氫能發展作為碳減排的重要途徑之一，并明確通過氫經濟活動擴大美國在全球能源領域的領導地位。
占領氫能市場。澳大利亞具有豐富的煤炭資源，制定氫能發展戰略除了考慮實現氫能技術領先外，更多是考慮采用類似煤炭和油氣的國際貿易模式，將氫作為商品出售給氫氣需求國，其制定的《氫能戰略目標》中明確的一個重要目標就是將澳大利亞打造成亞洲三大氫氣出口地之一。目前，澳大利亞已經和日本達成合作意向，由澳大利亞褐煤制得的氫氣，通過海運的方式運輸到日本，日本川崎重工與澳大利亞已合作開展液氫輸運船下水試驗。智利、南非、沙特等新能源資源稟賦豐富的地區發展可再生能源制氫也主要是考慮占領氫氣出口市場。
（二）定位與趨勢研判
從各主要國家發展氫能的動因及氫能戰略部署可以看出，圍繞安全、綠色、低碳的能源主題，氫能發展定位可以概括為三點。
降低對傳統化石能源的依賴。氫能是具有物質形態的二次能源，可替代部分或全部天然氣以降低天然氣消費量，通過加強天然氣摻氫、純氫管網的基礎設施建設，促進氫氣的規�；斔秃屠�，提高低碳化水平。
提高可再生能源開發利用比例。各國紛紛布局可再生能源電解水制氫，鼓勵風電、光伏、新型低碳或零碳制氫技術的發展，以提高綠氫的比例。
在難以減碳的領域進行深度脫（低）碳。聚焦重型交通工具、化工合成、冶金、高品質供熱等，鼓勵氫能在上述領域的技術研發及工程應用。
各國結合自身資源稟賦及經濟發展階段，對制氫、儲運和應用方面的發展有不同的側重。
在制氫方面，日本和韓國提出近期和中期以化石燃料制氫（需配置碳捕集及封存或利用裝置）為主，中遠期氫氣主要來源于可再生能源電解水制氫。德國和其他主要歐盟國家則提出重點發展可再生能源電解水制氫技術，并分階段實現可再生能源電解水制氫規模的不斷擴大。
在儲運方面，世界各主要國家因地制宜、結合運輸距離和具體運輸條件，研究探索氣態儲運、低溫液態儲運、有機液態儲運和固態儲運技術的示范應用，開展天然氣管道摻氫技術的應用。對于日本、韓國，重點開展本國境內氣態氫儲運的布局，對于遠距離氫氣輸送則主要采用遠洋液態運輸、有機液態運輸的方式；對于德國等天然氣管道基礎設施完善的國家，則主要考慮依托現有的管網基礎設施，開展天然氣管道摻氫、純氫管道輸氫的布局。
在應用方面，各國對交通領域的氫能應用進行了重點發展布局，主要關注加氫站和氫燃料電池車，尤其是重型氫能交通工具的開發及應用、加氫站規模的布局；電力和建筑領域主要關注燃料電池發電及熱電聯供、摻氫及純氫燃機的開發及應用；工業領域主要關注氫冶金、氫化工合成等低碳化應用。
三、我國氫能發展
（一）規劃與政策分析
國家層面上，我國雖然尚未出臺國家層面的氫能發展戰略或路線圖，但是一直通過政策文件鼓勵、財政補貼支持等方式引導氫能產業健康穩步發展。
在氫能政策方面，2019年3月，國務院《政府工作報告》首次提及氫能；2020年4月，國家能源局印發《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》，首次將氫能納入“能源”范疇；2020年3、6月，氫能先后被寫入《2021年國民經濟和社會發展計劃草案》和《2020年能源工作指導意見》；2020年3月，國家發展改革委、司法部印發《關于加快建立綠色生產和消費法規政策體系的意見》，提出2021年完成研究制定氫能、海洋能等新能源發展的標準規范和支持政策。2021年2月印發的《國務院關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》中提出“因地制宜發展水能、地熱能、海洋能、氫能、生物質能、光熱發電”。
在產業政策方面，我國從2001年起支持氫能產業發展，重點布局加氫和車用燃料電池領域。自2009年起，我國燃料電池車和電動車一起享受財政補貼，2014年，我國單獨出臺了對加氫站的補貼，自2018年起，燃料電池車和新能源車的補貼力度出現差異，在大幅調整其他新能源車型補貼時，對氫燃料電池汽車仍保持原有補貼支持。2020年，我國采用“以獎代補”的方式，對入圍示范的城市群根據目標完成情況進行補貼，重點支持自主化技術研發應用、新技術示范等方面。
地方層面上，據統計，截至2020年12月，我國共有20多個省份、涉及近50個市（縣）正在編制或已經發布氫能專項規劃和推廣補貼政策，在文件中規劃加氫站規模，制定產業產值、氫燃料電池汽車推廣、固定式發電應用、企業培育等目標，并配套車輛購置補貼、加氫站建設補貼、加氫補貼等不同程度的扶持。
從各地支持的力度看，我國氫能發展支持力度最大的地區為珠三角、長三角、京津冀魯等經濟發達地區及市（縣）。氫能的商業化發展適合從有一定經濟實力基礎的省市起步，廣東、山東、江蘇等地對氫能發展支持力度大、財政補貼金額多，這些地區前期氫能積累較多、也是氫能快速發展應用的地區。
從資源稟賦的角度看，西北地區風光資源豐富，具備發展可再生能源電解水制氫產業的優勢。隨著我國碳達峰、碳中和目標的逐步推進，碳排放水平高、化工產業聚集的地區對于氫能發展的迫切需求將逐漸凸顯，有望出臺氫能發展政策，增加氫能發展支持力度，支撐地方能源轉型。
（二）定位與趨勢研判
氫能作為一種清潔靈活的二次能源，在高比例可再生能源的能源電力系統中，將發揮降低能源對外依存度、保障能源安全、推進綠色低碳發展等重要作用。
近年來，我國氫能產業的發展得到高度重視，氫能在交通領域快速發展，進入商業化應用初步階段，但在能源電力領域尚在起步期。未來，隨著可再生能源大規模快速發展，可再生能源電力與氫能互為補充，可以提高能源系統靈活性，保障能源安全。
從能源供應角度看，可再生能源電力是電、冷、熱主要來源，氫能可作為可再生能源電力的有效補充，并降低油氣對外依存度；從能源輸送角度看，可再生能源電力輸電線路和摻氫/純氫管網將在保障能源安全方面發揮巨大作用；從能源消費角度看，氫能進行原料化和燃料化利用，應用于化工、冶金等領域，可降低化石能源消費比例。
中國和世界其他國家發展氫能的長遠目標是一致的，但是國情和發展方式決定了我國和其他國家氫能發展具有差異性，近期氫能處于產業培育期，中遠期大規模發展可再生能源之后，氫能是提升能源系統安全性和靈活性的重要方式之一。
在制氫方面，現階段，煤化工制氫和工業副產氫仍是我國氫氣供應的主體，共占氫氣總供氣量的70%以上；未來隨著低碳能源社會的建立，配套碳捕集裝置的化石能源制氫和可再生能源電解水制氫方式將主導氫氣供給結構；遠期來看，在可再生能源電力大規模發展后，氫氣的來源將以可再生能源電解水制氫為主。
在儲運方面，近期應重點關注氫儲運技術的高質量、大規模發展，包括氫氣長距離輸運、液氫生產和輸送、固體儲氫技術的應用，為低成本、安全穩定的氫氣輸運創造條件。中遠期，應結合可再生能源制氫不同的應用場景需求，對不同氫儲運技術進行推廣應用。
在應用方面，繼續推廣加氫站建設、氫燃料電池車等交通領域氫能應用，推動國產化技術的應用。加強氫能與能源電力領域的融合，重點突破固定式燃料電池發電及摻氫/純氫燃機技術，以創新規劃建設氫能綜合能源系統、氫能儲能系統和氫能固定發電等協同發展的基本要求，選擇條件適宜的地區、企業進行示范。因地制宜開展燃料電池熱電聯供示范，替代化石能源供熱并減少碳排放，顯著提高清潔供暖質量。
（三）面臨的機遇與挑戰
我國氫能發展正處于產業培育的關鍵時期，具有良好的產業基礎和市場潛力。從推進能源轉型、規劃政策支持、產業資本推動、技術經濟競爭力提升等角度看，氫能發展正面臨巨大的發展機遇。
1.在能源轉型和綠色低碳發展的環境下，氫能發展空間廣闊
我國關于碳達峰、碳中和的承諾展現了我國堅定走綠色低碳發展道路的戰略定力。在未來相當長一段時間內，綠色低碳發展將是我國能源轉型的主基調。低碳制氫是連接可再生能源發電與終端用戶的重要紐帶，高效氫儲運技術是解決大規模新能源發電存儲的新途徑，氫能在工業、交通、電力和建筑等領域的應用是降低化石能源消費占比的重要方式。因此，發展氫能對提高可再生能源消納比例、優化能源消費結構具有重要作用，是實現碳達峰、碳中和目標的重要抓手。
2.在國家和地方政府的政策規劃支持下，氫能產業迅速布局
當前我國氫能產業正在快速發展，國家多項產業政策支持氫能產業發展。地方政府積極發展氫能，一方面為了助力地方綠色低碳轉型，一方面為了吸引氫能產業鏈聚集落戶，促進當地經濟發展。以上海和江蘇為代表的長三角地區、以廣州和佛山為代表的珠三角地區、以北京和山東為代表的京津魯豫地區，在地方支持政策和推廣補貼的支持下，已經初步顯現了氫能產業集群效應；以內蒙古等地為代表的西北地區，風光資源稟賦豐富，具備布局風電、光伏電解水制氫的產業基礎；以川渝、云南為代表的西南地區，水電資源豐富，具備布局水電制氫的產業基礎。應因地制宜，結合各地支持政策和氫能產業引導方向，統籌規劃氫能全產業鏈布局。
3.在能源企業和產業資本的共同推動下，氫能應用加快步伐
以中石化、中石油、延長石油等為代表的石化企業擁有氫能資源優勢以及加油站的建設運營經驗，重點部署氫能在交通領域的業務轉型；以國家電投、國家能源集團等為代表的電力企業擁有豐富的氫能技術儲備及發電廠建設運營經驗，積極探索氫能應用場景；以中國能建、中國電建為代表的能源建設服務企業具有豐富的技術裝備制造、集成設計、建設運行及總包經驗，協同帶動技術裝備應用推廣；此外，東方電氣、中船重工、哈電集團也在布局氫能產業。各類企業在氫能發展中具有優勢互補、協同共贏的需求，在合作中推動氫能應用、加快企業轉型步伐。
4.隨著氫能技術應用推廣及技術水平提高，氫能經濟競爭力逐漸凸顯
在國家和地方政府配套政策和資金的支持下，一方面，氫能產業鏈技術創新不斷突破，大規模低（零）碳制氫技術、多元化氫儲運技術、氫燃料電池技術等實現示范及推廣；另一方面，隨著對氫能認識的加深，氫能的能源屬性將被廣泛認可，行政管理審批機制將逐步建立健全，氫能競爭力將逐漸凸顯，氫能產業規模化、經濟化發展將迎來窗口期和機遇期。
在看到氫能發展機遇的同時，也應該清醒的認識到，現階段我國氫能發展也存在巨大的挑戰，主要體現在缺乏系統、科學的統籌規劃，尚未形成明確健全的監督管理機制，核心關鍵自主化水平有待提升，完善健全的氫能標準體系亟需建立等。
一直以來，我國缺乏國家層面的氫能頂層設計，氫能發展路徑、發展目標尚不清晰，氫能產業發展存在一定程度的“過熱”現象。地方政府為搶占氫能市場先機，出臺氫能規劃和產業支持政策，存在政策同質化、碎片化問題，易導致各地氫能產業無序競爭和產能過剩等情形。
在我國，氫氣作為危險品進行管控，氫能作為能源利用的國家主管部門尚未明確，安全監督管理體制尚不健全，這些使得氫能全產業鏈環節應用受到了較大制約，一定程度上制約了氫能產業發展。
我國氫能關鍵技術、材料、裝備與國外相比仍然存在一定差距。我國在氫燃料電池關鍵技術、材料與裝備，加氫站的加氫機、壓縮機，摻氫/純氫燃機技術，車載儲氫氣瓶碳纏繞纖維制造等方面與國外仍然存在較大差距，關鍵核心技術裝備自主化水平有待提高。
我國氫能和燃料電池國家標準體系框架初步建立，但還存在不協調、不配套的問題。在制氫、輸運、應用各環節仍然缺乏相關國家標準。如尚無適用于可再生能源規�；茪�、化工園區制氫應用、加氫站等不同應用場景下的設計、建設、驗收標準體系，缺乏35兆帕等級以上的壓縮氫氣長管拖車國家標準，缺乏民用液氫儲運、應用等國家標準，尚無天然氣管道摻氫的相關標準等。
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