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2020年9月，習近平主席在第75屆聯合國大會明確提出我國力爭于2030年前實現二氧化碳排放達到峰值、2060年前實現碳中和。在2021年全國兩會上，碳達峰、碳中和被首次寫入政府工作報告。如何高質量實現碳達峰、碳中和目標，已成為中國未來一段時期內能源結構發展與轉型的必然要求。為了實現這一目標，能源的生產和消費環節均要走向綠色低碳的道路。

氫能(neng)(neng)(neng)將在(zai)全球能(neng)(neng)(neng)源(yuan)新格局中(zhong)扮演重要(yao)(yao)角色(se)，其發展所帶來的(de)(de)科技創新、行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)競(jing)爭和(he)(he)巨量投資機會是提高(gao)(gao)社會生產力(li)和(he)(he)綜合(he)國力(li)的(de)(de)戰略支撐，已讓世界主要(yao)(yao)發達國家趨之若(ruo)鶩。氫能(neng)(neng)(neng)在(zai)我國的(de)(de)碳中(zhong)和(he)(he)路(lu)徑中(zhong)也(ye)將扮演重要(yao)(yao)角色(se)：氫能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)利用可以(yi)實(shi)現大(da)規模、高(gao)(gao)效可再生能(neng)(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)消(xiao)納(na)；在(zai)不(bu)同行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)和(he)(he)地區(qu)間進行(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)量再分(fen)配；充當能(neng)(neng)(neng)源(yuan)緩沖載(zai)體(ti)提高(gao)(gao)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)系統韌性；降低交通(tong)運輸(shu)過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)碳排放(fang)(fang)；降低工業(ye)(ye)(ye)用能(neng)(neng)(neng)領域的(de)(de)碳排放(fang)(fang)；代替焦炭用于冶金工業(ye)(ye)(ye)降低碳排放(fang)(fang)，降低建筑采(cai)暖的(de)(de)碳排放(fang)(fang)。

我國氫能(neng)源(yuan)發(fa)展(zhan)目前主要集中在氫燃料電(dian)池(chi)汽車及(ji)配套加(jia)氫站建(jian)設方向(xiang)。2018年下(xia)半(ban)年以來，我國氫能(neng)產業發(fa)展(zhan)熱(re)情空(kong)前高(gao)漲，在氫燃料電(dian)池(chi)汽車領域的(de)布局(ju)已初見成效。然而，作為一種二(er)次能(neng)源(yuan)，氫能(neng)的(de)潛力卻(que)遠不止于氫燃料電(dian)池(chi)汽車，利用氫能(neng)在電(dian)力、工業、熱(re)力等領域構(gou)建(jian)未來低碳綜合能(neng)源(yuan)體系已被(bei)證明擁有(you)巨大(da)潛力。

我(wo)(wo)國在氫(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)技(ji)術(shu)(shu)與產(chan)業(ye)(ye)發展方(fang)(fang)面(mian)開展了(le)許多相(xiang)(xiang)關研究，但重(zhong)點仍主(zhu)要集中在制氫(qing)(qing)(qing)、儲氫(qing)(qing)(qing)技(ji)術(shu)(shu)及(ji)氫(qing)(qing)(qing)燃料電池汽車產(chan)業(ye)(ye)發展方(fang)(fang)面(mian)，對于如(ru)何更廣泛地利用(yong)(yong)氫(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)，以(yi)及(ji)氫(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)在改善(shan)(shan)我(wo)(wo)國能(neng)(neng)(neng)源結(jie)構方(fang)(fang)面(mian)如(ru)何發揮(hui)(hui)作(zuo)用(yong)(yong)鮮見(jian)報道。因此(ci)，本(ben)文介(jie)紹了(le)氫(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)在碳中和路(lu)徑中塑造未來能(neng)(neng)(neng)源結(jie)構方(fang)(fang)面(mian)發揮(hui)(hui)的(de)重(zhong)要作(zuo)用(yong)(yong)，并(bing)對實現(xian)氫(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)高效利用(yong)(yong)的(de)關鍵技(ji)術(shu)(shu)進(jin)行了(le)分析。總(zong)結(jie)了(le)歐洲、日本(ben)等國家(jia)利用(yong)(yong)氫(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)改善(shan)(shan)能(neng)(neng)(neng)源結(jie)構、提高新能(neng)(neng)(neng)源利用(yong)(yong)效率(lv)的(de)思路(lu)以(yi)及(ji)案例(li)，討論了(le)氫(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)現(xian)階段的(de)成本(ben)因素(su)變(bian)化特(te)征與趨勢。最后，分析了(le)我(wo)(wo)國當前(qian)(qian)氫(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)發展的(de)主(zhu)要思路(lu)，并(bing)對未來一段時期我(wo)(wo)國氫(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)產(chan)業(ye)(ye)發展的(de)前(qian)(qian)景提出了(le)相(xiang)(xiang)關建議(yi)。

1、氫能在未來綠色能源結構中的作用

當前世界能源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)生產和(he)消費結構正在全(quan)球碳排放量依(yi)舊加劇與可再生能源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)比例增加、多種新能源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)共存這2種趨勢的(de)共同(tong)作用下形成新的(de)未(wei)來(lai)能源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)體系。然而，新體系仍面臨(lin)許多挑戰，包(bao)括可再生能源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)裝(zhuang)機規模增加所帶(dai)來(lai)的(de)波(bo)動性以及能源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)供需距離過(guo)長等問題(ti)。

氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)價(jia)(jia)值在于可為各種關(guan)鍵性的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)挑戰提(ti)供(gong)應對策略，即為多(duo)種能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)物質與(yu)能(neng)(neng)(neng)量(liang)轉換提(ti)供(gong)解決方案，氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)在未來能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)結(jie)構中(zhong)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)如圖1所示(shi)。《歐洲氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)路(lu)線圖》中(zhong)對氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)價(jia)(jia)值的(de)(de)(de)(de)描述如下：首先，氫(qing)(qing)是(shi)當(dang)前交通、工業和建筑等碳(tan)排放(fang)大(da)戶實(shi)現(xian)大(da)規(gui)模脫碳(tan)的(de)(de)(de)(de)最(zui)現(xian)實(shi)選擇(ze)；其次，氫(qing)(qing)在可再生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)生(sheng)產、運輸、消費過程(cheng)中(zhong)發揮著重要(yao)的(de)(de)(de)(de)系統(tong)性調(diao)節作(zuo)用(yong)(yong)，可提(ti)供(gong)一種能(neng)(neng)(neng)靈活地跨領域、跨時(shi)間(jian)和跨地點的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)流通體系；最(zui)后，氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)利用(yong)(yong)方式更(geng)符(fu)合當(dang)前使用(yong)(yong)者的(de)(de)(de)(de)偏好(hao)和習(xi)慣(guan)。在未來能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)系統(tong)中(zhong)，氫(qing)(qing)具有替代煤炭、石油、天然氣等傳統(tong)化(hua)石能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)潛力。

圖1氫能(neng)在(zai)未來(lai)能(neng)源結構中的作用

根據各國氫(qing)(qing)能(neng)(neng)發展路線(xian)所描繪(hui)的(de)(de)圖景，在(zai)(zai)(zai)制氫(qing)(qing)方(fang)面，利(li)用(yong)趨于(yu)成(cheng)熟的(de)(de)PowertoGas(PtG)技術，將“棄(qi)風、棄(qi)光”等(deng)無(wu)法并網的(de)(de)可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)電解水(shui)制氫(qing)(qing)，以解決可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)消納問題(ti)(ti)。在(zai)(zai)(zai)儲運(yun)方(fang)面，氫(qing)(qing)可(ke)通過管道、海(hai)上液化運(yun)輸(shu)、汽(qi)車(che)等(deng)多種方(fang)式進行運(yun)輸(shu)，在(zai)(zai)(zai)減少(shao)電力基礎設施投資的(de)(de)條件下，解決了(le)可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)長期存(cun)儲與(yu)遠距離運(yun)輸(shu)問題(ti)(ti)。在(zai)(zai)(zai)氫(qing)(qing)能(neng)(neng)利(li)用(yong)方(fang)面，由(you)于(yu)與(yu)天(tian)然(ran)氣性(xing)質(zhi)類(lei)似，氫(qing)(qing)可(ke)直(zhi)(zhi)接(jie)作(zuo)為(wei)燃料，按照一定比(bi)例混入天(tian)然(ran)氣中進行混燒或在(zai)(zai)(zai)純氫(qing)(qing)燃氣輪(lun)機中直(zhi)(zhi)燃；也(ye)可(ke)利(li)用(yong)氫(qing)(qing)的(de)(de)電化學性(xing)質(zhi)，作(zuo)為(wei)燃料電池的(de)(de)原料用(yong)于(yu)燃料電池汽(qi)車(che)、分布式熱電聯產等(deng)。氫(qing)(qing)能(neng)(neng)可(ke)被(bei)廣(guang)泛利(li)用(yong)已成(cheng)為(wei)發達國家的(de)(de)一種普(pu)遍(bian)共識。

2、氫能的主要關鍵技術

將氫氣(qi)作(zuo)為一種原(yuan)料(liao)廣(guang)泛地應用于(yu)工業原(yuan)料(liao)、直(zhi)燃供能(neng)(neng)(neng)、家用燃料(liao)電池和燃料(liao)電池汽(qi)車(che)等領域(yu)是氫能(neng)(neng)(neng)的主要使用與(yu)發(fa)展(zhan)(zhan)方向，相關技術近年(nian)來已取(qu)得(de)了長足進步。然而，新(xin)興能(neng)(neng)(neng)源發(fa)展(zhan)(zhan)的核心就是實(shi)現低(di)廉、高效(xiao)的原(yuan)料(liao)來源和儲運(yun)，氫能(neng)(neng)(neng)發(fa)展(zhan)(zhan)也面臨同樣的問題。因(yin)此，制氫與(yu)儲氫技術是氫氣(qi)得(de)到高效(xiao)利用的關鍵，是限制氫能(neng)(neng)(neng)大規模產(chan)業化(hua)發(fa)展(zhan)(zhan)的重要瓶頸，也成為目前氫能(neng)(neng)(neng)產(chan)業化(hua)發(fa)展(zhan)(zhan)的重點(dian)(dian)和難點(dian)(dian)之一。

2.1制氫關鍵技術

2.1.1氫源供應方(fang)式

氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)的(de)(de)(de)來(lai)源(yuan)十分廣泛，主要的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)源(yuan)供(gong)應方式有煤、天然氣(qi)等化石能(neng)源(yuan)重(zhong)整(zheng)制(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)、工(gong)業(ye)副產氫(qing)(qing)(qing)(qing)和電(dian)(dian)解水制(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)，未(wei)來(lai)或具有規模化氫(qing)(qing)(qing)(qing)源(yuan)供(gong)應潛力的(de)(de)(de)其他方式還包括生物質制(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)、光熱(re)制(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)、光電(dian)(dian)制(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)及核能(neng)制(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)等。目(mu)前來(lai)看，95%以(yi)上的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)來(lai)源(yuan)于化石能(neng)源(yuan)重(zhong)整(zheng)制(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)及工(gong)業(ye)副產氫(qing)(qing)(qing)(qing)，其他來(lai)源(yuan)的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)還非常有限(xian)，然而利用(yong)可再生能(neng)源(yuan)電(dian)(dian)解水制(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)，讓可再生能(neng)源(yuan)通(tong)過(guo)“電(dian)(dian)–氫(qing)(qing)(qing)(qing)–電(dian)(dian)(或化工(gong)原料(liao))”的(de)(de)(de)方式將電(dian)(dian)力、交通(tong)、熱(re)力和化工(gong)等領域(yu)耦合起來(lai)，實現“綠氫(qing)(qing)(qing)(qing)”的(de)(de)(de)真正(zheng)(zheng)高(gao)效利用(yong)，才能(neng)發揮(hui)氫(qing)(qing)(qing)(qing)作為一種(zhong)能(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)真正(zheng)(zheng)作用(yong)。

可再生能(neng)源制氫(qing)的關鍵核心(xin)技(ji)術(shu)是高效(xiao)的電(dian)解水(shui)(shui)制氫(qing)技(ji)術(shu)。電(dian)解水(shui)(shui)制氫(qing)就是在直流電(dian)的作用下(xia)，通過(guo)電(dian)化(hua)學過(guo)程將水(shui)(shui)分子(zi)解離為氫(qing)氣與氧氣，分別在陰、陽(yang)兩極析出(chu)。

陽極：H2O→1/2O2+2H++2e(1)

陰極：2H++2e→H2(2)

總(zong)反應：H2O→H2+1/2O2(3)

根據電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)系統的(de)(de)差別，可將電(dian)(dian)(dian)解(jie)水制氫(qing)(qing)分(fen)為堿性(xing)電(dian)(dian)(dian)解(jie)水、質(zhi)子(zi)交換膜(PEM)電(dian)(dian)(dian)解(jie)水和固體氧化物電(dian)(dian)(dian)解(jie)水3種。三者的(de)(de)基本(ben)原理(li)是(shi)一致的(de)(de)，即在氧化還原反應過(guo)程中，阻止電(dian)(dian)(dian)子(zi)的(de)(de)自由(you)交換，而(er)將電(dian)(dian)(dian)荷轉移過(guo)程分(fen)解(jie)為外(wai)電(dian)(dian)(dian)路的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)子(zi)傳(chuan)遞(di)和內電(dian)(dian)(dian)路的(de)(de)離(li)子(zi)傳(chuan)遞(di)，從(cong)而(er)實現氫(qing)(qing)氣的(de)(de)產生和利用。但三者的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)極材料和電(dian)(dian)(dian)解(jie)反應條件不同，其技術比較如表(biao)1所示。

表1 3種主要電解水制氫技術比較

2.1.2堿性電解水制(zhi)氫

堿(jian)(jian)(jian)性(xing)液(ye)體電(dian)(dian)(dian)解(jie)水(shui)技術(shu)是(shi)以(yi)KOH、NaOH水(shui)溶液(ye)作(zuo)為(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)解(jie)質，采用石棉(mian)布(bu)等作(zuo)為(wei)(wei)隔膜(mo)，在直(zhi)流電(dian)(dian)(dian)的(de)作(zuo)用下將(jiang)水(shui)電(dian)(dian)(dian)解(jie)，生成(cheng)氫(qing)氣(qi)和(he)氧氣(qi)，反應溫度(du)較(jiao)低(60~80℃)。產出的(de)氫(qing)氣(qi)純度(du)約為(wei)(wei)99%，需要進(jin)行脫堿(jian)(jian)(jian)霧(wu)處理。堿(jian)(jian)(jian)性(xing)電(dian)(dian)(dian)解(jie)槽主(zhu)要結構特征為(wei)(wei)液(ye)態電(dian)(dian)(dian)解(jie)質和(he)多孔隔板，如(ru)圖2所示(shi)。堿(jian)(jian)(jian)性(xing)電(dian)(dian)(dian)解(jie)槽的(de)最大工(gong)作(zuo)電(dian)(dian)(dian)流密度(du)小于400mA/cm2，效率(lv)通常(chang)在60%左右。

圖2堿性電解水制(zhi)氫(qing)結構原理(li)圖

堿(jian)(jian)性(xing)(xing)(xing)液(ye)體電(dian)解(jie)水于20世(shi)紀中期就實(shi)現了(le)工業化(hua)。該技術(shu)較(jiao)成熟(shu)，運行壽命(ming)可達15a。主(zhu)要缺陷如(ru)(ru)下：1）在液(ye)體電(dian)解(jie)質(zhi)體系中，所用(yong)的(de)(de)堿(jian)(jian)性(xing)(xing)(xing)電(dian)解(jie)液(ye)(如(ru)(ru)KOH)會與空氣(qi)中的(de)(de)CO2反(fan)應(ying)，形成在堿(jian)(jian)性(xing)(xing)(xing)條件(jian)下不溶(rong)的(de)(de)碳(tan)酸鹽(yan)(如(ru)(ru)K2CO3)，導致(zhi)多(duo)孔(kong)的(de)(de)催化(hua)層發(fa)生(sheng)阻(zu)塞，從而(er)阻(zu)礙產物(wu)和(he)反(fan)應(ying)物(wu)的(de)(de)傳遞，大(da)大(da)降(jiang)低電(dian)解(jie)槽(cao)的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能；2）堿(jian)(jian)性(xing)(xing)(xing)液(ye)體電(dian)解(jie)質(zhi)電(dian)解(jie)槽(cao)啟動(dong)準備時間長，負荷(he)響(xiang)應(ying)慢，還必須時刻保(bao)持電(dian)解(jie)池的(de)(de)陽極和(he)陰極兩(liang)側上的(de)(de)壓力均衡(heng)，防止氫氧氣(qi)體穿過多(duo)孔(kong)的(de)(de)石棉膜混合，進而(er)引(yin)起爆炸。因此，堿(jian)(jian)性(xing)(xing)(xing)液(ye)體電(dian)解(jie)質(zhi)電(dian)解(jie)槽(cao)較(jiao)難以與具有快速波動(dong)特性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)可再(zai)生(sheng)能源配合。

2.1.3PEM電解水制(zhi)氫(qing)

PEM電解(jie)(jie)水又稱為固體聚合物電解(jie)(jie)質(zhi)(solidpolymerelectrolyte，SPE)電解(jie)(jie)水，工作原理如圖3所示。水(2H2O)在(zai)陽極(ji)上(shang)產(chan)(chan)生水解(jie)(jie)反(fan)應，在(zai)電場和催化劑作用下，分裂成質(zhi)子(zi)(zi)(4H+)、電子(zi)(zi)(4e)和氣態氧；4H+質(zhi)子(zi)(zi)在(zai)電勢差的(de)作用下，通(tong)(tong)過質(zhi)子(zi)(zi)交換膜(mo)到達(da)陰(yin)極(ji)；4e電子(zi)(zi)通(tong)(tong)過外部電路傳(chuan)導(dao)，在(zai)陰(yin)極(ji)上(shang)產(chan)(chan)生4H++4e反(fan)應，析(xi)出氫(qing)氣(2H2)，實(shi)現(xian)氫(qing)氣和氧氣的(de)分離；在(zai)陰(yin)極(ji)腔體內，隨著產(chan)(chan)氫(qing)量的(de)增加，壓力(li)逐漸(jian)增大，直(zhi)至達(da)到預定壓力(li)。PEM電解(jie)(jie)槽(cao)的(de)運行電流密度(du)通(tong)(tong)常(chang)高于(yu)1A/cm2，至少是堿性電解(jie)(jie)水槽(cao)的(de)4倍，具(ju)有(you)效率高、氣體純度(du)高、電流密度(du)可(ke)(ke)調、能(neng)耗(hao)低、體積小，無堿液、綠色環保、安(an)全可(ke)(ke)靠，以及可(ke)(ke)實(shi)現(xian)更高的(de)產(chan)(chan)氣壓力(li)等優點，被公(gong)認為是制氫(qing)領域極(ji)具(ju)發(fa)展前景(jing)的(de)電解(jie)(jie)制氫(qing)技術之一。

圖(tu)3 PEM電解水制氫(qing)結(jie)構原理圖(tu)

典型的(de)PEM水(shui)電(dian)(dian)解(jie)池主(zhu)要部件(jian)包(bao)括陰陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)端(duan)板、陰陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)氣(qi)體擴散層(ceng)、陰陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)催化層(ceng)和(he)(he)質(zhi)子(zi)交換膜(mo)(mo)等(deng)(deng)。其(qi)中：陰陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)端(duan)板起固定電(dian)(dian)解(jie)池組件(jian)，引(yin)導電(dian)(dian)的(de)傳遞(di)與水(shui)、氣(qi)分(fen)配(pei)等(deng)(deng)作(zuo)用(yong)；陰陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)氣(qi)體擴散層(ceng)起集(ji)流和(he)(he)促進氣(qi)液的(de)傳遞(di)等(deng)(deng)作(zuo)用(yong)；陰陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)催化層(ceng)的(de)核(he)心是由(you)催化劑、電(dian)(dian)子(zi)傳導介質(zhi)、質(zhi)子(zi)傳導介質(zhi)構成(cheng)的(de)三相界(jie)面，是電(dian)(dian)化學(xue)反(fan)應發生的(de)核(he)心場所；質(zhi)子(zi)交換膜(mo)(mo)作(zuo)為固體電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)，一般(ban)使用(yong)全氟磺酸膜(mo)(mo)，起到隔絕陰陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)生成(cheng)氣(qi)、阻(zu)止電(dian)(dian)子(zi)傳遞(di)的(de)同(tong)時傳遞(di)質(zhi)子(zi)的(de)作(zuo)用(yong)。目前，常(chang)用(yong)的(de)質(zhi)子(zi)交換膜(mo)(mo)主(zhu)要來(lai)自DuPont、AsahiGlass、AsahiChemicalIndustry、Tokuyama等(deng)(deng)公司(si)。

PEM電(dian)解(jie)水(shui)對催(cui)化(hua)劑(ji)載體要求較高。理想(xiang)的(de)(de)催(cui)化(hua)劑(ji)應具備(bei)高的(de)(de)比表(biao)面積與孔隙率、高的(de)(de)電(dian)子(zi)傳導率、良(liang)好的(de)(de)電(dian)催(cui)化(hua)性(xing)能(neng)、長期的(de)(de)機械(xie)與電(dian)化(hua)學穩定性(xing)、小的(de)(de)氣泡效(xiao)應、高選擇性(xing)、便宜可用與無毒性(xing)等條件。滿(man)足(zu)上述條件的(de)(de)催(cui)化(hua)劑(ji)主(zhu)要是Ir、Ru等貴金屬(shu)/氧(yang)化(hua)物以(yi)(yi)及(ji)以(yi)(yi)它(ta)們為(wei)基的(de)(de)二元(yuan)、三元(yuan)合(he)(he)金/混(hun)合(he)(he)氧(yang)化(hua)物。因為(wei)Ir、Ru的(de)(de)價(jia)格昂貴且資源(yuan)稀缺，而目前的(de)(de)PEM電(dian)解(jie)槽的(de)(de)Ir用量往往超過2mg/cm2，迫(po)切(qie)需要減少(shao)IrO2在PEM水(shui)電(dian)解(jie)池(chi)中(zhong)的(de)(de)用量。商(shang)業化(hua)的(de)(de)Pt基催(cui)化(hua)劑(ji)可直接用于PEM電(dian)解(jie)水(shui)陰(yin)極的(de)(de)析氫反應，現階(jie)段PEM電(dian)解(jie)水(shui)陰(yin)極的(de)(de)Pt載量為(wei)0.4~0.6mg/cm2。

盡管PEM電解水制(zhi)氫技術與可再生能(neng)(neng)源(yuan)耦(ou)合(he)方面優勢明顯，但若要(yao)(yao)更好地滿(man)足(zu)可再生能(neng)(neng)源(yuan)應用的(de)需求，也(ye)需要(yao)(yao)在以下方面進一步發展：1）提(ti)(ti)高(gao)(gao)PEM電解水制(zhi)氫的(de)功(gong)率(lv)，與大規(gui)模可再生能(neng)(neng)源(yuan)消(xiao)納的(de)需求相(xiang)匹配；2）提(ti)(ti)高(gao)(gao)電流密度和寬(kuan)負荷變化工作(zuo)能(neng)(neng)力，降低(di)系統成本(ben)，實現可再生能(neng)(neng)源(yuan)的(de)高(gao)(gao)效(xiao)消(xiao)納，同(tong)時也(ye)便(bian)于輔助電網(wang)調峰，減輕電網(wang)負擔，提(ti)(ti)高(gao)(gao)能(neng)(neng)源(yuan)使用效(xiao)率(lv)；3）提(ti)(ti)高(gao)(gao)氣體(ti)輸(shu)出壓力，便(bian)于氣體(ti)儲存和輸(shu)送(song)使用，減少(shao)后續的(de)增壓設(she)備需求，降低(di)整(zheng)體(ti)的(de)能(neng)(neng)耗。

2.1.4固體氧化物電(dian)解水制(zhi)氫(qing)

高(gao)溫固(gu)體氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)電(dian)(dian)解(jie)(jie)電(dian)(dian)池(solidoxideelectrolysiscell，SOEC)即(ji)固(gu)體氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)燃料(liao)(liao)電(dian)(dian)池(solidoxidefuelcell，SOFC)的(de)(de)逆反應(ying)。陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)一(yi)般采(cai)用Ni/YSZ多孔金屬陶瓷，陽極(ji)(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)主(zhu)要是鈣鈦(tai)礦氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)材(cai)(cai)料(liao)(liao)，中間的(de)(de)電(dian)(dian)解(jie)(jie)質采(cai)用YSZ氧(yang)(yang)離子(zi)(zi)導體。混有(you)少量氫氣的(de)(de)水蒸氣從(cong)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)進入(混氫的(de)(de)目的(de)(de)是保(bao)證陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)的(de)(de)還原氣氛，防止陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)Ni被氧(yang)(yang)化(hua))，在(zai)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)發(fa)生電(dian)(dian)解(jie)(jie)反應(ying)，分解(jie)(jie)成H2和(he)O2，O2在(zai)高(gao)溫環(huan)境下(xia)(xia)通過電(dian)(dian)解(jie)(jie)質層到達陽極(ji)(ji)(ji)，在(zai)陽極(ji)(ji)(ji)失去(qu)電(dian)(dian)子(zi)(zi)，生成O2。由于固(gu)體氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)具有(you)良好的(de)(de)熱(re)穩定性(xing)和(he)化(hua)學穩定性(xing)，整個(ge)系統在(zai)高(gao)溫下(xia)(xia)電(dian)(dian)解(jie)(jie)的(de)(de)電(dian)(dian)壓較低，致使能量消耗較少，系統制氫效率可以高(gao)達90%。然而，目前在(zai)技術(shu)方面，陽極(ji)(ji)(ji)與(yu)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)在(zai)高(gao)溫高(gao)濕(shi)條件下(xia)(xia)的(de)(de)穩定性(xing)和(he)電(dian)(dian)堆(dui)系統在(zai)長(chang)時(shi)間運行下(xia)(xia)衰減過快等(deng)問(wen)題仍亟(ji)待解(jie)(jie)決。因此，SOEC技術(shu)目前仍處于技術(shu)研發(fa)階段，在(zai)HELMETH等(deng)項(xiang)目的(de)(de)支持下(xia)(xia)，德國的(de)(de)卡爾斯(si)魯(lu)厄等(deng)地有(you)一(yi)些小型示(shi)范(fan)項(xiang)目。

2.2儲氫技術

與(yu)其他燃料相(xiang)比，氫的質量(liang)能量(liang)密(mi)(mi)度(du)大，但(dan)體積(ji)能量(liang)密(mi)(mi)度(du)小(汽油(you)的1/3000)，因此(ci)，構建氫儲能系統的一(yi)個大前提條件就是在較高體積(ji)能量(liang)密(mi)(mi)度(du)下(xia)儲運氫氣。尤(you)其當氫氣應用(yong)于交通領域時(shi)，還要(yao)求有較高的質量(liang)能量(liang)密(mi)(mi)度(du)。

目前，氫氣的儲(chu)存(cun)方式主要有高壓氣態(tai)(tai)儲(chu)氫、低溫液(ye)態(tai)(tai)儲(chu)氫、有機(ji)液(ye)體儲(chu)氫、多孔材料及(ji)金屬合金等物理類固態(tai)(tai)儲(chu)氫。對于氫氣的規模化(hua)儲(chu)存(cun)和(he)運輸(shu)，盡管迄今已研發出多種技術和(he)手(shou)段，但目前工(gong)業上最可行的仍只有高壓氣態(tai)(tai)儲(chu)氫和(he)深冷液(ye)化(hua)儲(chu)氫。

高壓(ya)(ya)(ya)氣態(tai)儲(chu)氫是最普通、直接的(de)(de)儲(chu)氫方式，高壓(ya)(ya)(ya)容器內氫以氣態(tai)儲(chu)存，儲(chu)存量(liang)與(yu)壓(ya)(ya)(ya)力成正(zheng)比(bi)。高壓(ya)(ya)(ya)儲(chu)氫技術商(shang)業一般選用可承(cheng)受20MPa氫壓(ya)(ya)(ya)的(de)(de)儲(chu)氣鋼瓶(ping)，貯氫壓(ya)(ya)(ya)15MPa左右，因為氫氣密度較低而儲(chu)氫罐(guan)自身(shen)較重，氫的(de)(de)質量(liang)分數一般都少于3%。為了提(ti)高儲(chu)氫密度，研究(jiu)人員研發出(chu)鋁內膽成型、高抗(kang)疲勞(lao)性能的(de)(de)碳纖維全纏繞高壓(ya)(ya)(ya)氫氣瓶(ping)，可耐受35~70MPa高壓(ya)(ya)(ya)，質量(liang)濃度為19~39g/L。豐田公司推出(chu)的(de)(de)Mirai氫燃料電池汽(qi)車儲(chu)氫系(xi)統采用的(de)(de)是聚酰胺連線外加輕質金(jin)屬的(de)(de)高壓(ya)(ya)(ya)儲(chu)氫罐(guan)，可承(cheng)受70MPa高壓(ya)(ya)(ya)。

低(di)(di)溫液化(hua)(hua)(hua)儲(chu)(chu)(chu)(chu)氫(qing)(qing)(qing)是(shi)一種可實用化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)儲(chu)(chu)(chu)(chu)氫(qing)(qing)(qing)方式，由(you)(you)于(yu)常溫常壓下液態(tai)(tai)(tai)氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)密度是(shi)氣(qi)(qi)(qi)態(tai)(tai)(tai)氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)845倍，因(yin)此低(di)(di)溫液化(hua)(hua)(hua)儲(chu)(chu)(chu)(chu)氫(qing)(qing)(qing)具有(you)儲(chu)(chu)(chu)(chu)氫(qing)(qing)(qing)密度高、儲(chu)(chu)(chu)(chu)存(cun)(cun)容(rong)器(qi)(qi)體積小(xiao)等優(you)勢，其質(zhi)量濃度約為(wei)70g/L，高于(yu)高壓氣(qi)(qi)(qi)態(tai)(tai)(tai)儲(chu)(chu)(chu)(chu)氫(qing)(qing)(qing)(70MPa下質(zhi)量濃度約為(wei)39g/L)。但氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)液化(hua)(hua)(hua)過(guo)程需(xu)要(yao)多級壓縮冷卻，氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)溫度降低(di)(di)至20K，將消耗大(da)量能量，液化(hua)(hua)(hua)消耗的(de)(de)能量約占氫(qing)(qing)(qing)能的(de)(de)30%。另外，為(wei)了避免液態(tai)(tai)(tai)氫(qing)(qing)(qing)蒸發損(sun)失，對液態(tai)(tai)(tai)氫(qing)(qing)(qing)儲(chu)(chu)(chu)(chu)存(cun)(cun)容(rong)器(qi)(qi)絕熱(re)性能要(yao)求苛刻，需(xu)要(yao)具有(you)良好絕熱(re)性能的(de)(de)絕熱(re)材料(liao)。低(di)(di)溫儲(chu)(chu)(chu)(chu)氫(qing)(qing)(qing)罐的(de)(de)設計制造及材料(liao)的(de)(de)選(xuan)擇一直(zhi)存(cun)(cun)在成(cheng)本高昂的(de)(de)難題，導致液化(hua)(hua)(hua)過(guo)程和儲(chu)(chu)(chu)(chu)氫(qing)(qing)(qing)容(rong)器(qi)(qi)技術(shu)復雜，成(cheng)本增加。低(di)(di)溫液化(hua)(hua)(hua)儲(chu)(chu)(chu)(chu)氫(qing)(qing)(qing)技術(shu)主(zhu)要(yao)應用于(yu)軍事(shi)與(yu)航天領域，商(shang)業化(hua)(hua)(hua)研究與(yu)應用才剛(gang)剛(gang)開始，然而由(you)(you)于(yu)在大(da)規模、長距(ju)離(li)儲(chu)(chu)(chu)(chu)運方面的(de)(de)優(you)勢，或將在未(wei)來與(yu)高壓氣(qi)(qi)(qi)態(tai)(tai)(tai)儲(chu)(chu)(chu)(chu)氫(qing)(qing)(qing)互(hu)補共存(cun)(cun)發展。

2.3氫氣輸送技術

2.3.1容器運輸

氫(qing)氣可(ke)以通過容(rong)器以壓縮氣體、液(ye)體或者存儲在氫(qing)化物的(de)(de)形式進行運(yun)輸(shu)。近(jin)距離的(de)(de)氫(qing)氣運(yun)輸(shu)主要采用(yong)長管(guan)拖(tuo)車進行輸(shu)送。洲(zhou)(zhou)際(ji)間的(de)(de)氫(qing)氣運(yun)輸(shu)可(ke)利(li)用(yong)船(chuan)舶(bo)集裝箱液(ye)態運(yun)輸(shu)，類似(si)于當今液(ye)化天(tian)然(ran)氣運(yun)輸(shu)。液(ye)氫(qing)的(de)(de)密度比(bi)天(tian)然(ran)氣要低很多，因此運(yun)輸(shu)成本更高。此外，氫(qing)的(de)(de)洲(zhou)(zhou)際(ji)運(yun)輸(shu)還(huan)存在其他安(an)全問題，如容(rong)器泄漏，氫(qing)氣裝填和卸載時發(fa)生(sheng)事故(gu)，船(chuan)只碰撞等。

2.3.2管道運輸

氫氣(qi)(qi)(qi)運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)另一個主(zhu)要(yao)(yao)(yao)方(fang)式就是(shi)管(guan)(guan)道(dao)運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)。由于氫氣(qi)(qi)(qi)與(yu)天(tian)(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)性質相似，因此，氫氣(qi)(qi)(qi)在(zai)管(guan)(guan)道(dao)中(zhong)運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)方(fang)式也(ye)與(yu)天(tian)(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)極為(wei)類似。事實(shi)(shi)上，使(shi)(shi)用鋼材料(liao)、焊接工藝連接的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)天(tian)(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)時，運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)壓力最(zui)高可(ke)達到(dao)8MPa，這同樣可(ke)以實(shi)(shi)現氫氣(qi)(qi)(qi)在(zai)管(guan)(guan)道(dao)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)，且現今使(shi)(shi)用的(de)(de)(de)(de)(de)檢驗(yan)方(fang)法(fa)足以控制氫氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)風(feng)險(xian)與(yu)天(tian)(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)風(feng)險(xian)等級在(zai)同一水平。但是(shi)氫氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)還要(yao)(yao)(yao)解決一些(xie)問題，如氫氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)擴散損失大(da)約是(shi)天(tian)(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)3倍，材料(liao)吸附氫氣(qi)(qi)(qi)后(hou)產生脆性，需要(yao)(yao)(yao)增加大(da)量氣(qi)(qi)(qi)體(ti)監測儀器，需要(yao)(yao)(yao)安裝室(shi)外緊急放(fang)空設備等，這些(xie)都(dou)會使(shi)(shi)運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)過程中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)成本增加。目(mu)前，氫氣(qi)(qi)(qi)運(yun)(yun)輸(shu)(shu)(shu)管(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)造(zao)價約為(wei)63萬美元(yuan)/km，天(tian)(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)造(zao)價僅為(wei)25萬美元(yuan)/km左(zuo)右，氫氣(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)造(zao)價約為(wei)天(tian)(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)道(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)2.5倍。

3歐洲氫(qing)能利用的思(si)路(lu)與案例

《巴(ba)黎協定》制(zhi)定了(le)“將21世(shi)紀全球(qiu)平(ping)均氣溫上升(sheng)幅度控制(zhi)在2℃以內，并(bing)將全球(qiu)氣溫上升(sheng)控制(zhi)在前工(gong)業化(hua)(hua)時期(qi)水平(ping)之上1.5℃以內”的(de)目標(biao)。為(wei)了(le)達成此目標(biao)，歐(ou)(ou)盟需(xu)要(yao)大(da)量(liang)(liang)增加可再生能(neng)源的(de)發電(dian)量(liang)(liang)，并(bing)提(ti)高(gao)終端(duan)用(yong)戶的(de)電(dian)氣化(hua)(hua)率。未來(lai)歐(ou)(ou)盟的(de)風能(neng)和太陽能(neng)將占(zhan)總發電(dian)量(liang)(liang)的(de)30%~60%，電(dian)氣化(hua)(hua)率到2050年將提(ti)高(gao)至50%~65%。這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)未來(lai)的(de)能(neng)源供給系統在低碳(tan)化(hua)(hua)趨勢中能(neng)夠滿足不同行業領域的(de)需(xu)求(qiu)，能(neng)夠承受大(da)規(gui)模可再生能(neng)源對電(dian)網平(ping)穩運(yun)行帶(dai)來(lai)的(de)沖擊，還能(neng)夠高(gao)效地將能(neng)源從供應(ying)中心輸送到需(xu)求(qiu)中心，而(er)利用(yong)氫能(neng)來(lai)應(ying)對這(zhe)些挑戰(zhan)在歐(ou)(ou)洲已被公認為(wei)是(shi)最具可行性的(de)解(jie)決方案。

根據歐盟(meng)的(de)(de)氫(qing)能(neng)(neng)利(li)用(yong)(yong)方案，在制氫(qing)方面，主(zhu)要(yao)通(tong)(tong)過PtG技(ji)術來(lai)最大限度地解決(jue)歐洲(zhou)可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)利(li)用(yong)(yong)和運輸(shu)(shu)問題。PtG技(ji)術即利(li)用(yong)(yong)富余的(de)(de)可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)電解水，將電能(neng)(neng)轉化為氫(qing)氣(qi)，以(yi)化學能(neng)(neng)的(de)(de)形式實現可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)利(li)用(yong)(yong)與長期儲存。電解得到的(de)(de)氫(qing)氣(qi)可直接(jie)多樣化應(ying)用(yong)(yong)于交通(tong)(tong)運輸(shu)(shu)、工(gong)業利(li)用(yong)(yong)或燃氣(qi)發電等領域，也可將氫(qing)氣(qi)混入天然氣(qi)管網(wang)后進(jin)行(xing)儲運，此外，還可將氫(qing)和二氧化碳相結合，轉化為甲烷后再(zai)輸(shu)(shu)入天然氣(qi)管網(wang)。歐盟(meng)的(de)(de)PtG技(ji)術與應(ying)用(yong)(yong)示(shi)意圖(tu)(tu)如圖(tu)(tu)4所(suo)示(shi)。

圖4 PtG技術與應用(yong)示意圖

歐(ou)洲可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)資源(yuan)通常遠離需求(qiu)中(zhong)心，如北非或南歐(ou)的(de)(de)(de)產能(neng)(neng)遠遠超過地區的(de)(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)需求(qiu)，雖可(ke)通過遠距離輸(shu)電(dian)網將電(dian)力輸(shu)送到需求(qiu)地區，但由于涉(she)及各(ge)國的(de)(de)(de)政策和規劃問題(ti)，成本(ben)高昂，難(nan)以實現。可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)就(jiu)地轉化為(wei)(wei)氫氣后再(zai)進行運輸(shu)被認為(wei)(wei)是一種解決(jue)可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)遠距離運輸(shu)問題(ti)更可(ke)行的(de)(de)(de)方法。

目(mu)前(qian)，全歐洲已有(you)超過128個各類型(xing)PtG示范項(xiang)(xiang)目(mu)正在德國、英國、西班牙(ya)、荷蘭、丹麥等歐洲多地(di)廣泛開(kai)展。此(ci)外(wai)，德國計劃(hua)(hua)于(yu)2022年(nian)建(jian)成(cheng)一座100MW規模的PtG項(xiang)(xiang)目(mu)；歐洲能(neng)源宏偉計劃(hua)(hua)(100GW北海風(feng)電樞紐計劃(hua)(hua))也將在樞紐人工島上配建(jian)PtG項(xiang)(xiang)目(mu)，2030年(nian)建(jian)成(cheng)后將有(you)約(yue)10000臺風(feng)力發電機組向電解(jie)制氫裝置供能(neng)。

除(chu)了氫能(neng)燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)池汽車外(wai)，歐(ou)(ou)盟(meng)正在(zai)發(fa)展將氫氣(qi)(qi)(qi)混(hun)入歐(ou)(ou)洲天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)管網(wang)中形成(cheng)混(hun)合(he)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)技術。將混(hun)合(he)氣(qi)(qi)(qi)通過天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)管網(wang)直接輸送至居民用(yong)戶作(zuo)為(wei)(wei)(wei)(wei)燃(ran)(ran)料(liao)，是歐(ou)(ou)洲氫能(neng)利(li)用(yong)的(de)(de)主要發(fa)展方向(xiang)之一。建(jian)筑(zhu)物(wu)能(neng)耗(hao)占歐(ou)(ou)洲總能(neng)源消費的(de)(de)第二(er)位，占二(er)氧化碳總排(pai)放量的(de)(de)15%。為(wei)(wei)(wei)(wei)實(shi)現(xian)《巴黎(li)協定》目標，該部分的(de)(de)碳排(pai)放量需在(zai)現(xian)有(you)水平(ping)下降低57%。建(jian)筑(zhu)節能(neng)有(you)多(duo)種手段，但利(li)用(yong)氫氣(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)(wei)(wei)天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)“脫碳”在(zai)歐(ou)(ou)洲已被認為(wei)(wei)(wei)(wei)是在(zai)改造難度和(he)成(cheng)本效益上(shang)更具競爭力的(de)(de)方式。天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)是歐(ou)(ou)洲建(jian)筑(zhu)物(wu)供暖的(de)(de)最主要燃(ran)(ran)料(liao)，占所有(you)家庭(ting)用(yong)能(neng)的(de)(de)42%。歐(ou)(ou)洲天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)管網(wang)為(wei)(wei)(wei)(wei)大約9000萬家庭(ting)提供天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)(qi)。

FCHJU研究表明：現(xian)有天(tian)然(ran)(ran)氣管(guan)道(dao)網絡(luo)可以容(rong)納最高20%氫(qing)氣的混(hun)合(he)(he)氣體(ti)(按(an)體(ti)積計算)，且無需(xu)進行重大升(sheng)級。同時(shi)，在儲氫(qing)方面(mian)同樣可以利用現(xian)有天(tian)然(ran)(ran)氣基礎設施和技術實現(xian)大規模的高效存(cun)儲。歐(ou)洲天(tian)然(ran)(ran)氣管(guan)網的存(cun)儲能(neng)力為360億m3，若按(an)10%比例混(hun)合(he)(he)，則可儲存(cun)的氫(qing)能(neng)折合(he)(he)成電(dian)量高達100TW·h。

歐盟還籌(chou)劃將天然(ran)氣管(guan)道網絡升級改造成純氫(qing)(qing)的(de)供氣管(guan)道系統。英國的(de)示范研(yan)究表(biao)明(ming)：除了技術(shu)可行外，將天然(ran)氣管(guan)道升級為(wei)純氫(qing)(qing)供氣管(guan)道，單(dan)(dan)位投資(zi)成本(ben)只需(xu)100~120英鎊，而升級家庭(ting)熱泵(beng)系統以達到(dao)同樣降碳效果的(de)單(dan)(dan)位投資(zi)成本(ben)為(wei)270~320英鎊。氫(qing)(qing)混(hun)合氣管(guan)道系統與純氫(qing)(qing)管(guan)道系統對比(bi)如表(biao)2所示。

表2氫(qing)混合氣管道(dao)(dao)與純(chun)氫(qing)管道(dao)(dao)對(dui)比

目(mu)前，歐洲(zhou)的(de)(de)示范(fan)(fan)項(xiang)目(mu)包括(kuo)混入氫氣體(ti)積分數為20%的(de)(de)法國(guo)敦(dun)克(ke)爾刻(ke)GRHYD項(xiang)目(mu)和英國(guo)HyDeploy項(xiang)目(mu)。此外，H21LeedsCityGate項(xiang)目(mu)計劃到2028年(nian)將(jiang)英國(guo)利茲市建成(cheng)一座(zuo)使用100%氫燃料(liao)的(de)(de)城市。該(gai)項(xiang)目(mu)作為英國(guo)將(jiang)氫能源向(xiang)全國(guo)推廣(guang)的(de)(de)示范(fan)(fan)項(xiang)目(mu)，已完成(cheng)將(jiang)現(xian)有天然氣管網升級成(cheng)100%氫氣管網的(de)(de)技術與經濟可行性研究。在(zai)(zai)FCHJU等組織的(de)(de)支持下，歐洲(zhou)正在(zai)(zai)開展(zhan)66個示范(fan)(fan)項(xiang)目(mu)，涉及投資4.26億歐元。

4、日本氫能利用的思路與案例

日(ri)(ri)本(ben)(ben)電(dian)(dian)力(li)系統以集中式(shi)發(fa)(fa)電(dian)(dian)為主，福島核事故暴露了(le)現(xian)行體(ti)(ti)制的(de)(de)(de)(de)脆弱性(xing)。由于能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)嚴重依(yi)賴海外供給(gei)(gei)、核電(dian)(dian)發(fa)(fa)展停滯等情況，日(ri)(ri)本(ben)(ben)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)自(zi)(zi)給(gei)(gei)率從(cong)2010年度(du)的(de)(de)(de)(de)20%降(jiang)至2016年度(du)的(de)(de)(de)(de)8%左右。實現(xian)自(zi)(zi)給(gei)(gei)自(zi)(zi)足的(de)(de)(de)(de)分布式(shi)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)體(ti)(ti)系已成(cheng)為日(ri)(ri)本(ben)(ben)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)轉(zhuan)型的(de)(de)(de)(de)方向(xiang)。構(gou)建氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)供給(gei)(gei)系統在(zai)消費地就近使用(yong)，已被認為是(shi)一種有效、經(jing)濟、安全的(de)(de)(de)(de)途徑(jing)。特別是(shi)對自(zi)(zi)然災害(hai)頻發(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)日(ri)(ri)本(ben)(ben)來說，氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)多種利用(yong)方式(shi)既適合分布式(shi)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)發(fa)(fa)展，也適用(yong)于大型集中發(fa)(fa)電(dian)(dian)，大大豐(feng)富了(le)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)系統的(de)(de)(de)(de)靈活性(xing)。按照日(ri)(ri)本(ben)(ben)“氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)社會(hui)”國(guo)家戰(zhan)略(lve)的(de)(de)(de)(de)目標，氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)最終將與電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)、熱能(neng)(neng)(neng)一起(qi)構(gou)成(cheng)新的(de)(de)(de)(de)二次能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)供給(gei)(gei)結(jie)構(gou)，在(zai)整個社會(hui)得到(dao)普及(ji)和利用(yong)。日(ri)(ri)本(ben)(ben)《氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)白皮書(shu)》預測：到(dao)2030年日(ri)(ri)本(ben)(ben)氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)將達到(dao)1萬億日(ri)(ri)元的(de)(de)(de)(de)市場規模，氫(qing)(qing)燃料發(fa)(fa)電(dian)(dian)量將占全國(guo)總發(fa)(fa)電(dian)(dian)量的(de)(de)(de)(de)5%。

與(yu)(yu)歐美等國類似，日(ri)本根據《氫(qing)(qing)能(neng)與(yu)(yu)燃料電池戰略路線圖》的(de)(de)規(gui)劃，也已正式開展(zhan)PtG項目(mu)的(de)(de)示范驗證(zheng)。其中“福(fu)(fu)島(dao)氫(qing)(qing)能(neng)源研究(jiu)領(ling)域(yu)(FH2R)”項目(mu)，以建(jian)成全(quan)球(qiu)最大的(de)(de)可再生能(neng)源制氫(qing)(qing)、儲氫(qing)(qing)、運(yun)(yun)氫(qing)(qing)和用氫(qing)(qing)的(de)(de)“氫(qing)(qing)能(neng)社會(hui)(hui)”示范基地和智能(neng)社區為(wei)目(mu)標，在福(fu)(fu)島(dao)縣浪江町建(jian)設(she)運(yun)(yun)營(ying)10MW的(de)(de)水電解裝置。為(wei)了向全(quan)世(shi)界展(zhan)示氫(qing)(qing)能(neng)發展(zhan)成果，日(ri)本政府還斥資3.5億美元為(wei)東京奧(ao)運(yun)(yun)會(hui)(hui)修建(jian)地下(xia)輸送管道(dao)，將(jiang)福(fu)(fu)島(dao)氫(qing)(qing)能(neng)直(zhi)接輸入(ru)奧(ao)運(yun)(yun)村(cun)(cun)，使至少100輛氫(qing)(qing)燃料電池公交車以及訓(xun)練設(she)施(shi)、運(yun)(yun)動員宿舍等6000余(yu)座奧(ao)運(yun)(yun)村(cun)(cun)建(jian)筑(zhu)全(quan)部通過氫(qing)(qing)燃料供能(neng)。

日本(ben)對標(biao)歐(ou)盟(meng)和美國，為PtG系(xi)統(tong)設定了世界最高標(biao)準的技術(shu)指標(biao)與成本(ben)目標(biao)，包括2020年(nian)之前(qian)實現投(tou)資成本(ben)5萬日元/kW；2032年(nian)左右在日本(ben)可(ke)再(zai)生(sheng)能源固定價格(ge)收購(gou)制度(FIT)下，正式進入發電交(jiao)易市場的商用化目標(biao)等。

除(chu)了“福島(dao)”項(xiang)目，日(ri)本還(huan)開(kai)(kai)展了氫(qing)氣直接燃(ran)燒發電(dian)技術的(de)(de)開(kai)(kai)發及(ji)示范。日(ri)本企業大(da)林(lin)組和(he)(he)川崎(qi)重(zhong)工(gong)于2018年4月在(zai)全(quan)球率(lv)先實現以100%氫(qing)氣作(zuo)為1MW級燃(ran)氣輪機組的(de)(de)燃(ran)料(liao)，在(zai)測(ce)試期(qi)內即向(xiang)神戶(hu)市中(zhong)央區(qu)人工(gong)島(dao)PortLand內4個相鄰設施(神戶(hu)市醫療(liao)中(zhong)心綜(zong)合醫院、神戶(hu)港島(dao)體(ti)育中(zhong)心、神戶(hu)國際(ji)展覽館和(he)(he)港島(dao)污水處理廠)提供了功率(lv)為1.1MW的(de)(de)電(dian)能和(he)(he)2.8MW的(de)(de)熱能。在(zai)政府補(bu)(bu)助金支(zhi)持下，企業按(an)照市場價格(ge)向(xiang)PortLand地區(qu)的(de)(de)酒店、會(hui)議中(zhong)心等供能，目前能夠提供該地區(qu)電(dian)力和(he)(he)熱力年需求量(liang)的(de)(de)一半，不(bu)足的(de)(de)部分由關(guan)西(xi)電(dian)力公司進行補(bu)(bu)充。

為(wei)了實(shi)現氫能(neng)大(da)規(gui)模(mo)發電(dian)，2018年起同樣在PortLand地區推進(jin)含(han)20%氫的(de)天然氣混合(he)燃(ran)料(liao)的(de)燃(ran)氣輪機(ji)混燒發電(dian)技術的(de)實(shi)驗與示范，并開展(zhan)500MW級燃(ran)氣輪機(ji)的(de)詳細設計實(shi)驗。隨著(zhu)降低NOx值、提高發電(dian)效率等技術難題的(de)突破(po)，將使氫氣大(da)規(gui)模(mo)發電(dian)成為(wei)可能(neng)。

按照日(ri)本(ben)《氫能與(yu)燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池戰略路(lu)線圖(tu)》的目(mu)標，2030年氫能發(fa)電(dian)(dian)(dian)將實現(xian)商用(yong)化，發(fa)電(dian)(dian)(dian)成(cheng)本(ben)低(di)于(yu)(yu)17日(ri)元(yuan)/(kW×h)，氫氣(qi)發(fa)電(dian)(dian)(dian)用(yong)量達到(dao)每年30萬(wan)t，發(fa)電(dian)(dian)(dian)容量相當于(yu)(yu)1GW；最終目(mu)標是(shi)發(fa)電(dian)(dian)(dian)成(cheng)本(ben)低(di)于(yu)(yu)12日(ri)元(yuan)/(kW×h)，在考慮(lv)環(huan)境價值的情況下，與(yu)LNG火(huo)力發(fa)電(dian)(dian)(dian)保持同(tong)等(deng)競爭力，氫氣(qi)發(fa)電(dian)(dian)(dian)用(yong)量達到(dao)每年500萬(wan)~1000萬(wan)t，發(fa)電(dian)(dian)(dian)容量相當于(yu)(yu)15~30GW。

5、氫能成本分析

氫(qing)(qing)(qing)能(neng)若要作(zuo)為一(yi)種新興(xing)能(neng)源被普(pu)遍(bian)接受，并在(zai)未來能(neng)源結構中(zhong)占有一(yi)席之地(di)，成(cheng)(cheng)本(ben)因素始終是起決定性作(zuo)用的(de)。在(zai)全球(qiu)范(fan)圍內，氫(qing)(qing)(qing)產(chan)業鏈(lian)在(zai)現階(jie)段尚(shang)不成(cheng)(cheng)熟，特別(bie)是氫(qing)(qing)(qing)氣的(de)使用價(jia)格較高(gao)，成(cheng)(cheng)本(ben)仍制(zhi)約著氫(qing)(qing)(qing)能(neng)長期(qi)發(fa)展。以(yi)物(wu)流車(che)這一(yi)國內氫(qing)(qing)(qing)燃料電(dian)池汽車(che)的(de)典型(xing)(xing)(xing)場(chang)景為例(li)，選取當(dang)下熱(re)門的(de)2種氫(qing)(qing)(qing)燃料電(dian)池物(wu)流車(che)型(xing)(xing)(xing)與傳統柴(chai)油(you)物(wu)流車(che)進行對比，2種氫(qing)(qing)(qing)燃料電(dian)池物(wu)流車(che)型(xing)(xing)(xing)的(de)最大載重為3t，而(er)市(shi)場(chang)上(shang)載重3t的(de)柴(chai)油(you)物(wu)流車(che)百千米耗油(you)量大概在(zai)15L，2種氫(qing)(qing)(qing)燃料電(dian)池物(wu)流車(che)的(de)參數見(jian)表3。參考當(dang)前市(shi)場(chang)價(jia)格，假(jia)設0號柴(chai)油(you)為6元(yuan)(yuan)/L，得出氫(qing)(qing)(qing)氣與柴(chai)油(you)的(de)使用成(cheng)(cheng)本(ben)交叉點。根(gen)據測(ce)算，使用成(cheng)(cheng)本(ben)交叉點應(ying)在(zai)30元(yuan)(yuan)/kg以(yi)下，即氫(qing)(qing)(qing)氣售(shou)(shou)價(jia)在(zai)此價(jia)格以(yi)下才能(neng)在(zai)市(shi)場(chang)上(shang)占據優勢，而(er)目(mu)前國內加(jia)氫(qing)(qing)(qing)站(zhan)售(shou)(shou)價(jia)為60~80元(yuan)(yuan)/kg。因此，如何降低氫(qing)(qing)(qing)氣供應(ying)成(cheng)(cheng)本(ben)是當(dang)下產(chan)業發(fa)展無法回(hui)避的(de)問題。

表3 2種氫燃料(liao)電池物(wu)流車的參數

通過長(chang)期的(de)跟蹤(zong)與(yu)研究，認為(wei)目前氫能產(chan)業的(de)成本因素變化(hua)具有如(ru)下特征與(yu)趨勢：

1）全(quan)球(qiu)范(fan)(fan)(fan)圍(wei)內氫(qing)(qing)(qing)能產業均仍(reng)處(chu)于(yu)示范(fan)(fan)(fan)推廣階段(duan)，對于(yu)氫(qing)(qing)(qing)能的(de)(de)(de)成(cheng)本及盈利(li)性(xing)雖(sui)已有廣泛(fan)的(de)(de)(de)討論(lun)，如(ru)(ru)(ru)多個國家提(ti)(ti)出了氫(qing)(qing)(qing)能發展成(cheng)本指標，以及根據具體的(de)(de)(de)示范(fan)(fan)(fan)項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)進(jin)(jin)行了數據模(mo)(mo)型測算，但現實(shi)中(zhong)(zhong)缺(que)少商(shang)業化運營的(de)(de)(de)驗證。如(ru)(ru)(ru)國網甘肅能源互聯網示范(fan)(fan)(fan)項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)，利(li)用風(feng)能進(jin)(jin)行大規(gui)模(mo)(mo)電解(jie)水制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)，在項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)方案經(jing)濟可行性(xing)評估中(zhong)(zhong)，建立制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)、加氫(qing)(qing)(qing)一(yi)體化項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)的(de)(de)(de)年收益模(mo)(mo)型進(jin)(jin)行分析，提(ti)(ti)出項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)的(de)(de)(de)盈虧平(ping)衡點為(wei)風(feng)電電價超過(guo)0.69元/(kW×h)和氫(qing)(qing)(qing)氣售價低(di)于(yu)5.8元/m3(標準狀態(tai)下)時。類似項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)的(de)(de)(de)討論(lun)，其結論(lun)也不(bu)一(yi)而足(zu)，但如(ru)(ru)(ru)何(he)在商(shang)業項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)中(zhong)(zhong)通過(guo)商(shang)業模(mo)(mo)式(shi)、政府補貼等手段(duan)真正(zheng)實(shi)現盈利(li)仍(reng)然處(chu)于(yu)一(yi)個探索的(de)(de)(de)過(guo)程。

2）在(zai)(zai)如何(he)獲得廉價氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)源方(fang)(fang)面，各地(di)(di)(di)根(gen)據自身稟(bing)賦，因地(di)(di)(di)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)宜地(di)(di)(di)獲取氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)或將成(cheng)為解決(jue)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)能成(cheng)本(ben)(ben)問題的(de)(de)主要(yao)(yao)方(fang)(fang)式(shi)，氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)的(de)(de)來源將迎來多(duo)(duo)元(yuan)化發展(zhan)。影響氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)成(cheng)本(ben)(ben)的(de)(de)變量較(jiao)多(duo)(duo)，其中最突出的(de)(de)矛盾是(shi)如何(he)平(ping)衡制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)方(fang)(fang)式(shi)和運(yun)(yun)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)距離(li)(li)，即制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)成(cheng)本(ben)(ben)低(di)的(de)(de)地(di)(di)(di)方(fang)(fang)距離(li)(li)使(shi)用(yong)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)的(de)(de)地(di)(di)(di)區(qu)(qu)(qu)(qu)卻較(jiao)遠(yuan)(yuan)，如我國(guo)山西、山東、內蒙古等地(di)(di)(di)利用(yong)豐富的(de)(de)煤(mei)資源制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)，西北地(di)(di)(di)區(qu)(qu)(qu)(qu)利用(yong)較(jiao)為便宜的(de)(de)光(guang)伏、風(feng)電(dian)資源制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)，西南(nan)地(di)(di)(di)區(qu)(qu)(qu)(qu)利用(yong)水電(dian)資源制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)等，然而(er)現階段(duan)均難(nan)(nan)以運(yun)(yun)到中東部(bu)地(di)(di)(di)區(qu)(qu)(qu)(qu)。工(gong)業副(fu)產(chan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)成(cheng)本(ben)(ben)低(di)廉，但運(yun)(yun)距超過200km時(shi)其成(cheng)本(ben)(ben)優(you)勢不復存(cun)在(zai)(zai)。這些問題是(shi)由氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)本(ben)(ben)身性質和各地(di)(di)(di)資源稟(bing)賦決(jue)定(ding)的(de)(de)，無法做出本(ben)(ben)質上的(de)(de)改變，因此，難(nan)(nan)以存(cun)在(zai)(zai)單一最優(you)模(mo)式(shi)，而(er)是(shi)需要(yao)(yao)因地(di)(di)(di)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)宜，實現多(duo)(duo)元(yuan)化發展(zhan)。可(ke)再(zai)生(sheng)能源制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)未來更具可(ke)持續性，但是(shi)一段(duan)時(shi)期內我國(guo)最現實的(de)(de)路徑選擇或許是(shi)，沿(yan)海地(di)(di)(di)區(qu)(qu)(qu)(qu)主要(yao)(yao)是(shi)工(gong)業副(fu)產(chan)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)，內陸則是(shi)煤(mei)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)與可(ke)再(zai)生(sheng)能源制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)模(mo)式(shi)并存(cun)。大規模(mo)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)企(qi)業與城市(shi)門站之(zhi)間以管道方(fang)(fang)式(shi)運(yun)(yun)輸，城市(shi)內部(bu)或區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)之(zhi)間中短距離(li)(li)采用(yong)集裝管束(拖車(che))運(yun)(yun)輸，液(ye)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)槽罐車(che)則在(zai)(zai)300km以上的(de)(de)遠(yuan)(yuan)距離(li)(li)發揮優(you)勢。

6、我國氫能發展的趨勢及建議

近年(nian)來，氫(qing)能發展在我國已(yi)取(qu)得(de)令人矚目(mu)的進展。2020年(nian)4月，國家(jia)(jia)能源(yuan)(yuan)局對外發布《中(zhong)華人民(min)共(gong)和國能源(yuan)(yuan)法(征(zheng)求意(yi)見(jian)稿)》，其(qi)中(zhong)在能源(yuan)(yuan)的定義(yi)中(zhong)將氫(qing)能列入(ru)，國家(jia)(jia)統(tong)計局2020年(nian)起也將氫(qing)能納(na)入(ru)能源(yuan)(yuan)統(tong)計，這表明從國家(jia)(jia)監管的角度已(yi)逐(zhu)漸承認(ren)氫(qing)能是一種正(zheng)式(shi)的能源(yuan)(yuan)并(bing)進行管理。

我國(guo)當前氫(qing)能發(fa)展(zhan)方向(xiang)主要集中(zhong)在氫(qing)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池汽(qi)車(che)(che)(che)領域(yu)，從(cong)國(guo)家政策的(de)支持方向(xiang)來看(kan)，氫(qing)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池汽(qi)車(che)(che)(che)與(yu)純電(dian)動汽(qi)車(che)(che)(che)或(huo)將(jiang)共同形成(cheng)我國(guo)新能源汽(qi)車(che)(che)(che)未來發(fa)展(zhan)的(de)“雙輪并行”態勢(shi)。國(guo)內氫(qing)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)發(fa)展(zhan)路(lu)(lu)徑與(yu)電(dian)動車(che)(che)(che)類似，遵(zun)循(xun)從(cong)公交車(che)(che)(che)、物流車(che)(che)(che)再到乘用車(che)(che)(che)的(de)路(lu)(lu)徑，此(ci)外重型卡車(che)(che)(che)也是(shi)氫(qing)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池汽(qi)車(che)(che)(che)的(de)重點發(fa)展(zhan)方向(xiang)。截至2020年(nian)(nian)底，我國(guo)氫(qing)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池汽(qi)車(che)(che)(che)累計(ji)銷量已超過7000輛，其中(zhong)絕大部分為公交車(che)(che)(che)和物流車(che)(che)(che)。2020年(nian)(nian)10月由工信部指導(dao)、中(zhong)國(guo)汽(qi)車(che)(che)(che)工程學會組織編制的(de)《節能與(yu)新能源汽(qi)車(che)(che)(che)技術路(lu)(lu)線圖2.0》提出，到2035年(nian)(nian)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池汽(qi)車(che)(che)(che)保(bao)有量將(jiang)達100萬輛左右。

從(cong)產(chan)業(ye)(ye)集聚的角度來看，氫(qing)能(neng)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)在(zai)現階段(duan)仍將由政策主導(dao)，2020年(nian)4月(yue)國(guo)家發(fa)(fa)(fa)改委(wei)等4部(bu)委(wei)聯合發(fa)(fa)(fa)布(bu)(bu)《關于(yu)完善新(xin)能(neng)源汽(qi)(qi)車推(tui)廣應用(yong)財政補貼(tie)(tie)政策的通知(zhi)》，將原(yuan)來面向(xiang)全國(guo)的購置補貼(tie)(tie)方式(shi)調整為選擇有(you)基礎、有(you)積極(ji)性(xing)、有(you)特色的城市或區(qu)域(yu)，重點圍繞(rao)關鍵零部(bu)件的技術攻關和產(chan)業(ye)(ye)化應用(yong)開展(zhan)示(shi)范，采取“以獎代(dai)補”方式(shi)對(dui)示(shi)范城市給予獎勵。通過(guo)國(guo)家補貼(tie)(tie)+地方補貼(tie)(tie)共同推(tui)動的方式(shi)，我國(guo)氫(qing)能(neng)產(chan)業(ye)(ye)在(zai)經濟發(fa)(fa)(fa)達(da)(da)、基礎設施配套完備、政府支(zhi)持意愿高的區(qu)域(yu)將贏得快(kuai)速發(fa)(fa)(fa)展(zhan)，現階段(duan)已逐步集聚形成長(chang)(chang)三(san)角、珠(zhu)三(san)角、環渤海(hai)、川渝等四(si)大產(chan)業(ye)(ye)集群區(qu)域(yu)。長(chang)(chang)三(san)角率先發(fa)(fa)(fa)布(bu)(bu)的《長(chang)(chang)三(san)角氫(qing)走廊建設發(fa)(fa)(fa)展(zhan)規劃(hua)》指出，燃料電(dian)池汽(qi)(qi)車保(bao)有(you)量(liang)預計到(dao)2021年(nian)將達(da)(da)到(dao)5000輛(liang)，到(dao)2025年(nian)將達(da)(da)到(dao)50000輛(liang)，到(dao)2030年(nian)將達(da)(da)到(dao)200000輛(liang)。《北(bei)京市氫(qing)燃料電(dian)池汽(qi)(qi)車產(chan)業(ye)(ye)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)規劃(hua)(2020—2025年(nian))》提出目標：燃料電(dian)池汽(qi)(qi)車保(bao)有(you)量(liang)2023年(nian)將達(da)(da)到(dao)3000輛(liang)，2025年(nian)超(chao)過(guo)1萬輛(liang)。

對于未來一段時期我國氫(qing)能產業發展的前景，提出以下建(jian)議：

1）建立健全的(de)(de)法規(gui)(gui)與政策(ce)體(ti)系。應盡早(zao)將氫能放在生(sheng)態綠色生(sheng)產和(he)消費體(ti)系中(zhong)進(jin)行(xing)立法，結(jie)束目(mu)前我國(guo)氫能政策(ce)依據(ju)主(zhu)要還以國(guo)家層面(mian)(mian)的(de)(de)產業(ye)規(gui)(gui)劃(hua)政策(ce)和(he)地方(fang)層面(mian)(mian)的(de)(de)試(shi)行(xing)規(gui)(gui)定(ding)為主(zhu)的(de)(de)階段。明確國(guo)家行(xing)業(ye)主(zhu)管(guan)部門，堅持政府引(yin)導(dao)(dao)，加(jia)強頂層設計，制定(ding)我國(guo)氫能發(fa)(fa)展的(de)(de)中(zhong)長期(qi)目(mu)標(biao)。積極發(fa)(fa)揮國(guo)家規(gui)(gui)劃(hua)引(yin)導(dao)(dao)和(he)政策(ce)激(ji)勵作用(yong)，鼓勵地方(fang)政府和(he)企業(ye)結(jie)合自身優(you)勢，科學制定(ding)政策(ce)和(he)規(gui)(gui)劃(hua)。

2）應(ying)重視氫(qing)(qing)(qing)源(yuan)供應(ying)及儲運(yun)(yun)(yun)的發展(zhan)。可靠、低廉的氫(qing)(qing)(qing)源(yuan)供應(ying)、儲運(yun)(yun)(yun)及加氫(qing)(qing)(qing)站運(yun)(yun)(yun)維(wei)已被認(ren)為(wei)是(shi)氫(qing)(qing)(qing)能(neng)產業大規(gui)(gui)模(mo)發展(zhan)的限(xian)制(zhi)性環節。為(wei)實(shi)現與氫(qing)(qing)(qing)能(neng)下游應(ying)用的協同發展(zhan)，應(ying)根據各地區氫(qing)(qing)(qing)源(yuan)及制(zhi)氫(qing)(qing)(qing)方式的不同，因(yin)地制(zhi)宜地發展(zhan)多(duo)元(yuan)化氫(qing)(qing)(qing)源(yuan)供應(ying)及儲運(yun)(yun)(yun)，健(jian)全加氫(qing)(qing)(qing)站建設(she)、規(gui)(gui)范(fan)審批(pi)管理(li)制(zhi)度，積極探索盈利模(mo)式，突破中國氫(qing)(qing)(qing)能(neng)發展(zhan)瓶頸。

3）積極(ji)探(tan)索發(fa)展各類氫(qing)(qing)能(neng)(neng)利(li)用(yong)方(fang)(fang)式。氫(qing)(qing)燃料電池汽(qi)車仍是我(wo)國(guo)氫(qing)(qing)能(neng)(neng)發(fa)展的(de)(de)(de)重點(dian)，但(dan)實際上基于我(wo)國(guo)能(neng)(neng)源(yuan)資(zi)源(yuan)的(de)(de)(de)稟賦特點(dian)、二氧化碳(tan)減排的(de)(de)(de)壓(ya)力(li)和可再生能(neng)(neng)源(yuan)大規模接入的(de)(de)(de)現實狀況(kuang)等(deng)，氫(qing)(qing)能(neng)(neng)作為(wei)一(yi)種主要的(de)(de)(de)二次(ci)能(neng)(neng)源(yuan)載(zai)體有(you)必要、也(ye)有(you)潛(qian)力(li)在實現碳(tan)中和目標過程中發(fa)揮更大的(de)(de)(de)作用(yong)。因此(ci)，應借鑒歐洲、日本等(deng)技術領先國(guo)家在氫(qing)(qing)能(neng)(neng)發(fa)展方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)經驗，探(tan)索更多、更好(hao)的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)能(neng)(neng)利(li)用(yong)方(fang)(fang)案。

7、結論

氫(qing)(qing)能(neng)(neng)作為一(yi)種二次能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)在(zai)交通(tong)、電力、建筑、工業等領域均大(da)有可為。特(te)別(bie)是利(li)(li)用(yong)可再生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)電解(jie)水制(zhi)氫(qing)(qing)后，將(jiang)氫(qing)(qing)氣作為一(yi)種能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)進行儲運與(yu)使(shi)用(yong)，能(neng)(neng)夠在(zai)滿足當前使(shi)用(yong)者偏好與(yu)習(xi)慣下，最(zui)大(da)限度地實現可再生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)跨地區、跨季(ji)節(jie)利(li)(li)用(yong)，以減少全球碳(tan)排放。

我國(guo)是(shi)能(neng)源(yuan)需求大國(guo)，能(neng)源(yuan)消費量保持增長的同時也面臨(lin)著嚴峻的低(di)碳(tan)環保壓力。由于我國(guo)幅員廣闊(kuo)，各地能(neng)源(yuan)稟賦、供(gong)需關系(xi)也有(you)(you)很大差別(bie)，發展多(duo)元化的低(di)碳(tan)能(neng)源(yuan)體(ti)系(xi)既有(you)(you)必要也有(you)(you)需求空間(jian)，氫能(neng)將在其中扮演重(zhong)要角色。當然，成本因(yin)素也是(shi)目(mu)前(qian)亟待解決的問題。

與(yu)歐洲(zhou)、日本等技術(shu)領先國(guo)(guo)(guo)家的(de)(de)氫(qing)能(neng)(neng)發(fa)展(zhan)路線(xian)相比，我國(guo)(guo)(guo)氫(qing)能(neng)(neng)的(de)(de)著眼點仍多局限于氫(qing)燃料電池汽(qi)車，PtG等其(qi)他氫(qing)能(neng)(neng)領域(yu)僅(jin)有張家口沽(gu)源(yuan)、吉(ji)林白城等個別(bie)試點項(xiang)目(mu)，因此，氫(qing)能(neng)(neng)發(fa)展(zhan)目(mu)光應(ying)該更(geng)長遠，提前布局更(geng)廣闊(kuo)的(de)(de)相關領域(yu)。此外，中國(guo)(guo)(guo)的(de)(de)氫(qing)能(neng)(neng)發(fa)展(zhan)除了(le)貢(gong)獻(xian)市(shi)場、促進產(chan)業(ye)投資外，更(geng)重要的(de)(de)是要掌握(wo)技術(shu)標準(zhun)、參與(yu)國(guo)(guo)(guo)際規則制定，這(zhe)樣才能(neng)(neng)在(zai)產(chan)業(ye)發(fa)展(zhan)競(jing)爭中拔得(de)頭(tou)籌。