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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(qing)能(neng)(neng)(neng)將在(zai)全(quan)球(qiu)能(neng)(neng)(neng)源新格局(ju)中扮演重要角色，其發展(zhan)所帶來的(de)科技創新、行(xing)(xing)業競爭和巨量投資(zi)機會是提高社會生產力和綜合國力的(de)戰略支撐，已讓世界主要發達國家趨之若鶩。氫(qing)能(neng)(neng)(neng)在(zai)我國的(de)碳(tan)中和路(lu)徑(jing)中也將扮演重要角色：氫(qing)能(neng)(neng)(neng)的(de)利用(yong)可(ke)以實現(xian)大規模(mo)、高效可(ke)再生能(neng)(neng)(neng)源的(de)消納；在(zai)不同行(xing)(xing)業和地(di)區間進行(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)量再分配(pei)；充當能(neng)(neng)(neng)源緩沖(chong)載體提高能(neng)(neng)(neng)源系統韌性；降低交通運輸過程中的(de)碳(tan)排(pai)放(fang)；降低工業用(yong)能(neng)(neng)(neng)領域的(de)碳(tan)排(pai)放(fang)；代(dai)替焦炭用(yong)于(yu)冶(ye)金工業降低碳(tan)排(pai)放(fang)，降低建(jian)筑(zhu)采暖(nuan)的(de)碳(tan)排(pai)放(fang)。

我國氫(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)源發展(zhan)目前主要集中在(zai)氫(qing)(qing)(qing)燃料電(dian)池汽(qi)車及(ji)配(pei)套加氫(qing)(qing)(qing)站建設方向(xiang)。2018年下(xia)半年以來，我國氫(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)產業(ye)發展(zhan)熱(re)情空前高漲，在(zai)氫(qing)(qing)(qing)燃料電(dian)池汽(qi)車領域的布局已初見成效。然而，作為一種二次能(neng)(neng)源，氫(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)的潛力(li)卻遠(yuan)不止于(yu)氫(qing)(qing)(qing)燃料電(dian)池汽(qi)車，利用氫(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)在(zai)電(dian)力(li)、工業(ye)、熱(re)力(li)等領域構建未(wei)來低(di)碳綜合能(neng)(neng)源體系已被(bei)證明擁有巨大潛力(li)。

我國(guo)(guo)在(zai)(zai)(zai)氫(qing)能(neng)(neng)技術與產業(ye)發展方(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(zai)(zai)(zai)制氫(qing)、儲氫(qing)技術及(ji)氫(qing)燃料電(dian)池汽車產業(ye)發展方(fang)面(mian)，對于如(ru)何更(geng)廣泛(fan)地(di)利(li)用(yong)氫(qing)能(neng)(neng)，以及(ji)氫(qing)能(neng)(neng)在(zai)(zai)(zai)改善我國(guo)(guo)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)方(fang)面(mian)如(ru)何發揮(hui)(hui)作(zuo)用(yong)鮮(xian)見報道(dao)。因(yin)此，本文介(jie)紹了(le)氫(qing)能(neng)(neng)在(zai)(zai)(zai)碳中和(he)路徑中塑造未來(lai)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)方(fang)面(mian)發揮(hui)(hui)的重(zhong)要作(zuo)用(yong)，并對實現氫(qing)能(neng)(neng)高效利(li)用(yong)的關鍵技術進行了(le)分(fen)析。總(zong)結(jie)(jie)(jie)了(le)歐洲、日本等(deng)國(guo)(guo)家(jia)利(li)用(yong)氫(qing)能(neng)(neng)改善能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)、提高新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)利(li)用(yong)效率的思路以及(ji)案(an)例(li)，討論(lun)了(le)氫(qing)能(neng)(neng)現階段的成本因(yin)素(su)變化特征與趨勢。最后，分(fen)析了(le)我國(guo)(guo)當(dang)前(qian)氫(qing)能(neng)(neng)發展的主(zhu)要思路，并對未來(lai)一段時期我國(guo)(guo)氫(qing)能(neng)(neng)產業(ye)發展的前(qian)景提出了(le)相(xiang)(xiang)關建議。

1、氫能在未來綠色能源結構中的作用

當前世界能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)生(sheng)產和消(xiao)費結構正(zheng)在全球(qiu)碳排放量依舊加(jia)劇(ju)與可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)比例增加(jia)、多(duo)種新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)共(gong)存這(zhe)2種趨(qu)勢的共(gong)同作用下形成新的未來(lai)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)體系(xi)(xi)。然而，新體系(xi)(xi)仍面臨許多(duo)挑(tiao)戰，包括可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)裝機規模(mo)增加(jia)所帶來(lai)的波動(dong)性以及(ji)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)供需距離(li)過(guo)長(chang)等問(wen)題。

氫(qing)(qing)能(neng)的(de)價值在(zai)于(yu)可為(wei)各種(zhong)關(guan)鍵性的(de)能(neng)源(yuan)挑戰(zhan)提供(gong)應對策略(lve)，即為(wei)多種(zhong)能(neng)源(yuan)之(zhi)間的(de)物質與(yu)能(neng)量轉換提供(gong)解(jie)決(jue)方案，氫(qing)(qing)能(neng)在(zai)未(wei)來能(neng)源(yuan)結構中的(de)作用(yong)如(ru)圖(tu)1所示(shi)。《歐洲(zhou)氫(qing)(qing)能(neng)路線(xian)圖(tu)》中對氫(qing)(qing)能(neng)價值的(de)描述如(ru)下：首先，氫(qing)(qing)是當前(qian)交通(tong)、工(gong)業和(he)建筑(zhu)等碳(tan)排放大戶(hu)實(shi)現(xian)大規模脫碳(tan)的(de)最(zui)現(xian)實(shi)選(xuan)擇；其次，氫(qing)(qing)在(zai)可再生能(neng)源(yuan)生產(chan)、運輸、消費過程中發揮(hui)著重要的(de)系(xi)統性調(diao)節作用(yong)，可提供(gong)一(yi)種(zhong)能(neng)靈活地(di)跨(kua)領域(yu)、跨(kua)時間和(he)跨(kua)地(di)點的(de)能(neng)源(yuan)流通(tong)體系(xi)；最(zui)后，氫(qing)(qing)的(de)利(li)用(yong)方式更符合(he)當前(qian)使用(yong)者(zhe)的(de)偏好和(he)習(xi)慣。在(zai)未(wei)來能(neng)源(yuan)系(xi)統中，氫(qing)(qing)具有替代(dai)煤炭、石油、天然氣等傳(chuan)統化(hua)石能(neng)源(yuan)的(de)潛力(li)。

圖1氫能(neng)在(zai)未來(lai)能(neng)源結(jie)構中的作用

根據各國(guo)氫能(neng)(neng)(neng)發展路(lu)線(xian)所描(miao)繪的圖景，在(zai)(zai)制氫方(fang)面，利(li)用(yong)(yong)趨(qu)于(yu)成熟的PowertoGas(PtG)技術，將(jiang)“棄風、棄光”等(deng)無法并網的可(ke)再生能(neng)(neng)(neng)源電解(jie)水制氫，以(yi)解(jie)決可(ke)再生能(neng)(neng)(neng)源的消納問題(ti)。在(zai)(zai)儲運(yun)方(fang)面，氫可(ke)通過管(guan)道(dao)、海上液化(hua)運(yun)輸(shu)(shu)、汽(qi)車(che)等(deng)多種(zhong)方(fang)式(shi)進(jin)行運(yun)輸(shu)(shu)，在(zai)(zai)減(jian)少電力基礎設施(shi)投資的條(tiao)件(jian)下(xia)，解(jie)決了可(ke)再生能(neng)(neng)(neng)源的長期存儲與遠距離(li)運(yun)輸(shu)(shu)問題(ti)。在(zai)(zai)氫能(neng)(neng)(neng)利(li)用(yong)(yong)方(fang)面，由于(yu)與天然氣(qi)性(xing)(xing)質(zhi)類似，氫可(ke)直接作為(wei)燃(ran)料，按照(zhao)一定(ding)比例混(hun)(hun)入天然氣(qi)中進(jin)行混(hun)(hun)燒或在(zai)(zai)純氫燃(ran)氣(qi)輪機中直燃(ran)；也可(ke)利(li)用(yong)(yong)氫的電化(hua)學性(xing)(xing)質(zhi)，作為(wei)燃(ran)料電池的原料用(yong)(yong)于(yu)燃(ran)料電池汽(qi)車(che)、分(fen)布式(shi)熱(re)電聯產等(deng)。氫能(neng)(neng)(neng)可(ke)被廣泛利(li)用(yong)(yong)已(yi)成為(wei)發達國(guo)家的一種(zhong)普遍共(gong)識(shi)。

2、氫能的主要關鍵技術

將氫(qing)氣作為(wei)一種原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)廣(guang)泛地(di)應(ying)用(yong)于工業(ye)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)、直燃(ran)供能(neng)、家用(yong)燃(ran)料(liao)(liao)(liao)電池和(he)燃(ran)料(liao)(liao)(liao)電池汽(qi)車等領域是(shi)(shi)(shi)氫(qing)能(neng)的(de)(de)(de)主要(yao)(yao)使用(yong)與發(fa)展(zhan)方向(xiang)，相關技(ji)術(shu)近(jin)年來已取(qu)得了(le)長(chang)足進步(bu)。然而，新興(xing)能(neng)源(yuan)發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)核心(xin)就是(shi)(shi)(shi)實現低廉(lian)、高效(xiao)的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)來源(yuan)和(he)儲(chu)運，氫(qing)能(neng)發(fa)展(zhan)也(ye)面臨同樣的(de)(de)(de)問題。因此，制氫(qing)與儲(chu)氫(qing)技(ji)術(shu)是(shi)(shi)(shi)氫(qing)氣得到高效(xiao)利用(yong)的(de)(de)(de)關鍵，是(shi)(shi)(shi)限制氫(qing)能(neng)大規(gui)模產(chan)業(ye)化發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)(yao)瓶頸(jing)，也(ye)成為(wei)目前氫(qing)能(neng)產(chan)業(ye)化發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)重(zhong)點和(he)難點之一。

2.1制氫關鍵技術

2.1.1氫源(yuan)供應方(fang)式

氫氣(qi)的(de)來(lai)源(yuan)(yuan)十分廣泛，主要的(de)氫源(yuan)(yuan)供應方(fang)式(shi)有煤、天(tian)然氣(qi)等化(hua)石能(neng)源(yuan)(yuan)重(zhong)整制(zhi)(zhi)氫、工(gong)業副產(chan)氫和(he)電(dian)解水制(zhi)(zhi)氫，未(wei)來(lai)或(huo)具有規(gui)模化(hua)氫源(yuan)(yuan)供應潛(qian)力的(de)其他方(fang)式(shi)還包(bao)括生物質制(zhi)(zhi)氫、光(guang)熱制(zhi)(zhi)氫、光(guang)電(dian)制(zhi)(zhi)氫及(ji)核(he)能(neng)制(zhi)(zhi)氫等。目前來(lai)看，95%以(yi)上的(de)氫氣(qi)來(lai)源(yuan)(yuan)于化(hua)石能(neng)源(yuan)(yuan)重(zhong)整制(zhi)(zhi)氫及(ji)工(gong)業副產(chan)氫，其他來(lai)源(yuan)(yuan)的(de)氫氣(qi)還非常(chang)有限，然而利(li)用(yong)(yong)可再生能(neng)源(yuan)(yuan)電(dian)解水制(zhi)(zhi)氫，讓可再生能(neng)源(yuan)(yuan)通(tong)過“電(dian)–氫–電(dian)(或(huo)化(hua)工(gong)原料(liao))”的(de)方(fang)式(shi)將(jiang)電(dian)力、交通(tong)、熱力和(he)化(hua)工(gong)等領域耦合起來(lai)，實現“綠(lv)氫”的(de)真(zhen)正(zheng)高效利(li)用(yong)(yong)，才能(neng)發揮(hui)氫作(zuo)為一(yi)種(zhong)能(neng)源(yuan)(yuan)的(de)真(zhen)正(zheng)作(zuo)用(yong)(yong)。

可再生能源制氫(qing)(qing)的(de)關鍵核心(xin)技(ji)術是高效(xiao)的(de)電(dian)解水(shui)制氫(qing)(qing)技(ji)術。電(dian)解水(shui)制氫(qing)(qing)就是在直流電(dian)的(de)作用下，通(tong)過電(dian)化學過程將水(shui)分(fen)子解離為氫(qing)(qing)氣與(yu)氧氣，分(fen)別在陰(yin)、陽(yang)兩極析出。

陽極：H2O→1/2O2+2H++2e(1)

陰極：2H++2e→H2(2)

總反應(ying)：H2O→H2+1/2O2(3)

根(gen)據電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)質系統的(de)差(cha)別，可(ke)將電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)水(shui)制氫分為堿性電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)水(shui)、質子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)膜(PEM)電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)水(shui)和固(gu)體氧(yang)化(hua)物電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)水(shui)3種(zhong)。三(san)者的(de)基(ji)本原(yuan)理是一致的(de)，即在氧(yang)化(hua)還原(yuan)反(fan)應(ying)過(guo)程中，阻止(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)的(de)自由交(jiao)換(huan)，而將電(dian)(dian)(dian)(dian)荷轉移過(guo)程分解(jie)(jie)(jie)為外電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)傳遞和內電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)的(de)離子(zi)(zi)傳遞，從而實現氫氣(qi)的(de)產生和利(li)用。但三(san)者的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)極材(cai)料(liao)和電(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)(jie)反(fan)應(ying)條件不同，其技術(shu)比較(jiao)如表1所示。

表1 3種主要電解水制氫(qing)技術比較

2.1.2堿性電解水制氫

堿性液體電(dian)(dian)解水技術是(shi)以KOH、NaOH水溶液作為(wei)電(dian)(dian)解質，采用(yong)石棉布等作為(wei)隔(ge)(ge)膜，在(zai)(zai)直流電(dian)(dian)的作用(yong)下將水電(dian)(dian)解，生成(cheng)氫氣和氧氣，反應溫度較低(60~80℃)。產出(chu)的氫氣純度約為(wei)99%，需要(yao)進行脫堿霧處(chu)理(li)。堿性電(dian)(dian)解槽主要(yao)結構特征為(wei)液態電(dian)(dian)解質和多孔隔(ge)(ge)板，如圖2所示。堿性電(dian)(dian)解槽的最(zui)大工(gong)作電(dian)(dian)流密度小于400mA/cm2，效率通常在(zai)(zai)60%左右。

圖2堿性電解水制氫結(jie)構原理圖

堿(jian)(jian)(jian)性(xing)(xing)液(ye)(ye)(ye)體電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)水于20世紀中(zhong)(zhong)期就(jiu)實現了工(gong)業化(hua)(hua)。該技術較(jiao)成(cheng)熟，運行壽(shou)命可達15a。主要缺陷如(ru)下(xia)：1）在液(ye)(ye)(ye)體電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)質體系(xi)中(zhong)(zhong)，所用的(de)(de)(de)堿(jian)(jian)(jian)性(xing)(xing)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)液(ye)(ye)(ye)(如(ru)KOH)會與空氣(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)CO2反應(ying)，形成(cheng)在堿(jian)(jian)(jian)性(xing)(xing)條件(jian)下(xia)不溶(rong)的(de)(de)(de)碳(tan)酸鹽(如(ru)K2CO3)，導致多孔的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)層發生阻塞，從(cong)而(er)(er)阻礙產(chan)物和反應(ying)物的(de)(de)(de)傳遞，大(da)大(da)降低電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)槽(cao)的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能；2）堿(jian)(jian)(jian)性(xing)(xing)液(ye)(ye)(ye)體電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)質電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)槽(cao)啟動準備時間長，負(fu)荷響應(ying)慢，還必須時刻(ke)保持電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)池的(de)(de)(de)陽(yang)極和陰(yin)極兩側上的(de)(de)(de)壓力均衡，防(fang)止氫氧氣(qi)體穿過多孔的(de)(de)(de)石(shi)棉膜混合，進而(er)(er)引起爆(bao)炸(zha)。因此，堿(jian)(jian)(jian)性(xing)(xing)液(ye)(ye)(ye)體電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)質電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)(jie)槽(cao)較(jiao)難以與具(ju)有快速(su)波動特(te)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)可再生能源配合。

2.1.3PEM電解水制氫

PEM電(dian)(dian)(dian)解水又稱為(wei)固體聚合物電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)(solidpolymerelectrolyte，SPE)電(dian)(dian)(dian)解水，工作(zuo)原(yuan)理如圖3所(suo)示。水(2H2O)在(zai)(zai)陽(yang)極(ji)上(shang)產生(sheng)水解反應(ying)，在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)場和催化(hua)劑作(zuo)用(yong)下，分裂成質(zhi)子(zi)(4H+)、電(dian)(dian)(dian)子(zi)(4e)和氣(qi)(qi)(qi)(qi)態氧；4H+質(zhi)子(zi)在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)勢(shi)差的(de)(de)作(zuo)用(yong)下，通(tong)過(guo)質(zhi)子(zi)交換(huan)膜到達陰極(ji)；4e電(dian)(dian)(dian)子(zi)通(tong)過(guo)外(wai)部(bu)電(dian)(dian)(dian)路(lu)傳導，在(zai)(zai)陰極(ji)上(shang)產生(sheng)4H++4e反應(ying)，析出氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(2H2)，實(shi)現(xian)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)和氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)分離；在(zai)(zai)陰極(ji)腔體內，隨(sui)著產氫(qing)量的(de)(de)增加，壓力逐漸增大(da)，直至達到預(yu)定壓力。PEM電(dian)(dian)(dian)解槽的(de)(de)運行電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度通(tong)常(chang)高(gao)于1A/cm2，至少是堿(jian)性電(dian)(dian)(dian)解水槽的(de)(de)4倍，具有效率高(gao)、氣(qi)(qi)(qi)(qi)體純度高(gao)、電(dian)(dian)(dian)流(liu)密(mi)度可調、能耗(hao)低、體積小，無堿(jian)液、綠色環保、安全可靠(kao)，以及可實(shi)現(xian)更(geng)高(gao)的(de)(de)產氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓力等優點，被公認為(wei)是制氫(qing)領域極(ji)具發展前景的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)解制氫(qing)技術之一。

圖3 PEM電解水(shui)制氫結構原(yuan)理圖

典型的(de)PEM水電(dian)解(jie)(jie)池(chi)主要部(bu)件包括陰(yin)(yin)(yin)陽(yang)極(ji)端(duan)板(ban)、陰(yin)(yin)(yin)陽(yang)極(ji)氣(qi)體(ti)(ti)擴散層、陰(yin)(yin)(yin)陽(yang)極(ji)催化層和(he)質(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)換膜(mo)等(deng)(deng)。其中：陰(yin)(yin)(yin)陽(yang)極(ji)端(duan)板(ban)起(qi)固定電(dian)解(jie)(jie)池(chi)組(zu)件，引導(dao)電(dian)的(de)傳遞(di)(di)與水、氣(qi)分(fen)配等(deng)(deng)作(zuo)用；陰(yin)(yin)(yin)陽(yang)極(ji)氣(qi)體(ti)(ti)擴散層起(qi)集流(liu)和(he)促進氣(qi)液的(de)傳遞(di)(di)等(deng)(deng)作(zuo)用；陰(yin)(yin)(yin)陽(yang)極(ji)催化層的(de)核心是(shi)由催化劑(ji)、電(dian)子(zi)(zi)傳導(dao)介質(zhi)、質(zhi)子(zi)(zi)傳導(dao)介質(zhi)構成的(de)三相(xiang)界面，是(shi)電(dian)化學反應發生(sheng)(sheng)的(de)核心場所；質(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)換膜(mo)作(zuo)為固體(ti)(ti)電(dian)解(jie)(jie)質(zhi)，一般使用全氟磺酸膜(mo)，起(qi)到隔絕陰(yin)(yin)(yin)陽(yang)極(ji)生(sheng)(sheng)成氣(qi)、阻止電(dian)子(zi)(zi)傳遞(di)(di)的(de)同時傳遞(di)(di)質(zhi)子(zi)(zi)的(de)作(zuo)用。目前，常(chang)用的(de)質(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)換膜(mo)主要來自(zi)DuPont、AsahiGlass、AsahiChemicalIndustry、Tokuyama等(deng)(deng)公司(si)。

PEM電(dian)(dian)解(jie)水(shui)(shui)對催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑載體(ti)要(yao)(yao)求較高。理想的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑應(ying)具備高的(de)(de)比表面(mian)積與(yu)孔隙率(lv)、高的(de)(de)電(dian)(dian)子傳導率(lv)、良好(hao)的(de)(de)電(dian)(dian)催(cui)化(hua)(hua)(hua)性能、長期的(de)(de)機械(xie)與(yu)電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)穩定性、小的(de)(de)氣泡(pao)效(xiao)應(ying)、高選擇性、便宜(yi)可(ke)用與(yu)無(wu)毒性等條(tiao)件(jian)。滿足上述條(tiao)件(jian)的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑主要(yao)(yao)是Ir、Ru等貴金(jin)屬(shu)/氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)以(yi)及以(yi)它們為基(ji)的(de)(de)二(er)元、三元合金(jin)/混合氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)。因為Ir、Ru的(de)(de)價格昂貴且資源(yuan)稀缺，而目前的(de)(de)PEM電(dian)(dian)解(jie)槽的(de)(de)Ir用量往往超(chao)過2mg/cm2，迫(po)切需要(yao)(yao)減(jian)少IrO2在PEM水(shui)(shui)電(dian)(dian)解(jie)池中的(de)(de)用量。商業化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)Pt基(ji)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑可(ke)直接用于PEM電(dian)(dian)解(jie)水(shui)(shui)陰(yin)極(ji)的(de)(de)析(xi)氫反應(ying)，現階(jie)段PEM電(dian)(dian)解(jie)水(shui)(shui)陰(yin)極(ji)的(de)(de)Pt載量為0.4~0.6mg/cm2。

盡管PEM電(dian)解水制氫(qing)技術(shu)與可(ke)(ke)再(zai)生能源(yuan)耦合方面優勢明顯(xian)，但(dan)若要更(geng)好地滿足(zu)可(ke)(ke)再(zai)生能源(yuan)應用的需(xu)(xu)(xu)求(qiu)，也需(xu)(xu)(xu)要在以下方面進一(yi)步(bu)發展(zhan)：1）提(ti)高(gao)(gao)PEM電(dian)解水制氫(qing)的功率，與大規模可(ke)(ke)再(zai)生能源(yuan)消納的需(xu)(xu)(xu)求(qiu)相匹配(pei)；2）提(ti)高(gao)(gao)電(dian)流密度和寬負荷變(bian)化工(gong)作能力，降低系統成本(ben)，實現可(ke)(ke)再(zai)生能源(yuan)的高(gao)(gao)效消納，同(tong)時也便于(yu)輔助電(dian)網(wang)調峰，減輕電(dian)網(wang)負擔，提(ti)高(gao)(gao)能源(yuan)使用效率；3）提(ti)高(gao)(gao)氣體輸出壓力，便于(yu)氣體儲存和輸送使用，減少后續的增壓設(she)備需(xu)(xu)(xu)求(qiu)，降低整體的能耗。

2.1.4固體(ti)氧(yang)化物電解水(shui)制氫

高溫(wen)固(gu)體(ti)氧(yang)(yang)(yang)化物(wu)電(dian)解(jie)(jie)電(dian)池(chi)(solidoxideelectrolysiscell，SOEC)即固(gu)體(ti)氧(yang)(yang)(yang)化物(wu)燃料電(dian)池(chi)(solidoxidefuelcell，SOFC)的(de)(de)逆反應(ying)。陰(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)材(cai)料一般(ban)采用Ni/YSZ多(duo)孔(kong)金屬(shu)陶瓷，陽(yang)極(ji)(ji)(ji)材(cai)料主要是鈣鈦礦(kuang)氧(yang)(yang)(yang)化物(wu)材(cai)料，中(zhong)間的(de)(de)電(dian)解(jie)(jie)質采用YSZ氧(yang)(yang)(yang)離子導體(ti)。混(hun)有少(shao)量(liang)(liang)氫氣的(de)(de)水(shui)蒸氣從(cong)陰(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)進入(混(hun)氫的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是保證陰(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)的(de)(de)還原氣氛(fen)，防止(zhi)陰(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)材(cai)料Ni被氧(yang)(yang)(yang)化)，在(zai)(zai)陰(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)發(fa)生(sheng)電(dian)解(jie)(jie)反應(ying)，分解(jie)(jie)成(cheng)H2和(he)O2，O2在(zai)(zai)高溫(wen)環境下(xia)(xia)通過(guo)電(dian)解(jie)(jie)質層到達陽(yang)極(ji)(ji)(ji)，在(zai)(zai)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)失去電(dian)子，生(sheng)成(cheng)O2。由于固(gu)體(ti)氧(yang)(yang)(yang)化物(wu)具有良(liang)好的(de)(de)熱穩定(ding)(ding)性和(he)化學穩定(ding)(ding)性，整(zheng)個系(xi)(xi)統(tong)(tong)在(zai)(zai)高溫(wen)下(xia)(xia)電(dian)解(jie)(jie)的(de)(de)電(dian)壓較低，致使能(neng)量(liang)(liang)消耗較少(shao)，系(xi)(xi)統(tong)(tong)制氫效率可以高達90%。然而，目(mu)前在(zai)(zai)技術方面，陽(yang)極(ji)(ji)(ji)與(yu)陰(yin)(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)材(cai)料在(zai)(zai)高溫(wen)高濕條件下(xia)(xia)的(de)(de)穩定(ding)(ding)性和(he)電(dian)堆系(xi)(xi)統(tong)(tong)在(zai)(zai)長時(shi)間運行(xing)下(xia)(xia)衰減過(guo)快等(deng)問題(ti)仍亟待(dai)解(jie)(jie)決。因(yin)此，SOEC技術目(mu)前仍處于技術研發(fa)階段，在(zai)(zai)HELMETH等(deng)項目(mu)的(de)(de)支(zhi)持下(xia)(xia)，德國的(de)(de)卡(ka)爾斯魯厄(e)等(deng)地有一些小型示范項目(mu)。

2.2儲氫技術

與(yu)其他(ta)燃料相比，氫(qing)的質(zhi)量(liang)能(neng)(neng)量(liang)密(mi)度(du)大，但體積(ji)能(neng)(neng)量(liang)密(mi)度(du)小(汽(qi)油的1/3000)，因此，構建氫(qing)儲能(neng)(neng)系統的一(yi)個(ge)大前(qian)提條件就是(shi)在較高(gao)體積(ji)能(neng)(neng)量(liang)密(mi)度(du)下儲運氫(qing)氣(qi)。尤其當氫(qing)氣(qi)應(ying)用于(yu)交通(tong)領域時，還要求有較高(gao)的質(zhi)量(liang)能(neng)(neng)量(liang)密(mi)度(du)。

目(mu)(mu)前(qian)，氫(qing)(qing)氣(qi)的儲(chu)(chu)存(cun)方(fang)式主要有高壓氣(qi)態儲(chu)(chu)氫(qing)(qing)、低溫液(ye)態儲(chu)(chu)氫(qing)(qing)、有機液(ye)體儲(chu)(chu)氫(qing)(qing)、多孔材料及金屬合(he)金等物理類固態儲(chu)(chu)氫(qing)(qing)。對(dui)于氫(qing)(qing)氣(qi)的規模化儲(chu)(chu)存(cun)和(he)運輸，盡管迄今已研發出多種技術和(he)手段，但目(mu)(mu)前(qian)工業上最(zui)可行的仍只有高壓氣(qi)態儲(chu)(chu)氫(qing)(qing)和(he)深冷液(ye)化儲(chu)(chu)氫(qing)(qing)。

高壓氣(qi)態儲(chu)氫(qing)(qing)是最普通、直接(jie)的儲(chu)氫(qing)(qing)方式(shi)，高壓容器內氫(qing)(qing)以(yi)氣(qi)態儲(chu)存，儲(chu)存量與壓力(li)成(cheng)正比(bi)。高壓儲(chu)氫(qing)(qing)技(ji)術(shu)商業一般選(xuan)用可承(cheng)受(shou)20MPa氫(qing)(qing)壓的儲(chu)氣(qi)鋼瓶，貯氫(qing)(qing)壓15MPa左右，因(yin)為(wei)氫(qing)(qing)氣(qi)密(mi)度較低(di)而(er)儲(chu)氫(qing)(qing)罐自身較重，氫(qing)(qing)的質量分數(shu)一般都少于(yu)3%。為(wei)了提高儲(chu)氫(qing)(qing)密(mi)度，研(yan)究(jiu)人員研(yan)發出鋁內膽成(cheng)型(xing)、高抗疲勞性能的碳纖維(wei)全纏繞(rao)高壓氫(qing)(qing)氣(qi)瓶，可耐受(shou)35~70MPa高壓，質量濃度為(wei)19~39g/L。豐田公司推(tui)出的Mirai氫(qing)(qing)燃料(liao)電(dian)池汽車儲(chu)氫(qing)(qing)系統采用的是聚酰胺連線外加輕質金屬(shu)的高壓儲(chu)氫(qing)(qing)罐，可承(cheng)受(shou)70MPa高壓。

低(di)溫液(ye)(ye)(ye)化(hua)(hua)儲(chu)氫(qing)(qing)(qing)是(shi)一種(zhong)可實用化(hua)(hua)的儲(chu)氫(qing)(qing)(qing)方(fang)(fang)式，由于(yu)(yu)常(chang)溫常(chang)壓下液(ye)(ye)(ye)態(tai)(tai)氫(qing)(qing)(qing)的密度(du)(du)是(shi)氣(qi)態(tai)(tai)氫(qing)(qing)(qing)的845倍，因此低(di)溫液(ye)(ye)(ye)化(hua)(hua)儲(chu)氫(qing)(qing)(qing)具有儲(chu)氫(qing)(qing)(qing)密度(du)(du)高、儲(chu)存容(rong)器體(ti)積小等(deng)優勢(shi)，其質量(liang)(liang)濃度(du)(du)約為(wei)70g/L，高于(yu)(yu)高壓氣(qi)態(tai)(tai)儲(chu)氫(qing)(qing)(qing)(70MPa下質量(liang)(liang)濃度(du)(du)約為(wei)39g/L)。但氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)液(ye)(ye)(ye)化(hua)(hua)過(guo)程需要(yao)多級壓縮冷卻(que)，氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)溫度(du)(du)降低(di)至20K，將(jiang)消(xiao)耗(hao)大(da)量(liang)(liang)能(neng)量(liang)(liang)，液(ye)(ye)(ye)化(hua)(hua)消(xiao)耗(hao)的能(neng)量(liang)(liang)約占氫(qing)(qing)(qing)能(neng)的30%。另外，為(wei)了(le)避免液(ye)(ye)(ye)態(tai)(tai)氫(qing)(qing)(qing)蒸發損失，對液(ye)(ye)(ye)態(tai)(tai)氫(qing)(qing)(qing)儲(chu)存容(rong)器絕熱(re)(re)性能(neng)要(yao)求苛刻，需要(yao)具有良好絕熱(re)(re)性能(neng)的絕熱(re)(re)材料。低(di)溫儲(chu)氫(qing)(qing)(qing)罐的設計(ji)制造及材料的選擇(ze)一直存在(zai)成本高昂(ang)的難題(ti)，導致液(ye)(ye)(ye)化(hua)(hua)過(guo)程和(he)儲(chu)氫(qing)(qing)(qing)容(rong)器技術復雜，成本增加(jia)。低(di)溫液(ye)(ye)(ye)化(hua)(hua)儲(chu)氫(qing)(qing)(qing)技術主要(yao)應用于(yu)(yu)軍事與航天領域，商業化(hua)(hua)研究與應用才剛(gang)剛(gang)開始(shi)，然而由于(yu)(yu)在(zai)大(da)規模、長距(ju)離儲(chu)運方(fang)(fang)面的優勢(shi)，或將(jiang)在(zai)未來(lai)與高壓氣(qi)態(tai)(tai)儲(chu)氫(qing)(qing)(qing)互補共存發展。

2.3氫氣輸送技術

2.3.1容器運輸

氫(qing)(qing)氣可以通過容器以壓縮(suo)氣體(ti)、液(ye)(ye)體(ti)或者(zhe)存儲(chu)在氫(qing)(qing)化(hua)物的(de)形式進行(xing)(xing)運輸(shu)。近距離的(de)氫(qing)(qing)氣運輸(shu)主要(yao)采(cai)用長管拖車(che)進行(xing)(xing)輸(shu)送。洲際間的(de)氫(qing)(qing)氣運輸(shu)可利用船(chuan)(chuan)舶集裝箱(xiang)液(ye)(ye)態運輸(shu)，類似(si)于當今液(ye)(ye)化(hua)天(tian)然氣運輸(shu)。液(ye)(ye)氫(qing)(qing)的(de)密(mi)度比天(tian)然氣要(yao)低很多，因此運輸(shu)成(cheng)本更(geng)高。此外，氫(qing)(qing)的(de)洲際運輸(shu)還存在其他安(an)全問題，如容器泄漏，氫(qing)(qing)氣裝填(tian)和卸載時(shi)發生事故，船(chuan)(chuan)只碰(peng)撞等。

2.3.2管道運輸

氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)運輸(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)另(ling)一個主(zhu)要(yao)(yao)方式就是(shi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)運輸(shu)。由于氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)與天(tian)(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)性質(zhi)相(xiang)似(si)，因此，氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)在(zai)(zai)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)中(zhong)運輸(shu)方式也與天(tian)(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)極為類似(si)。事實(shi)上(shang)，使用鋼(gang)材料、焊(han)接工藝連接的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)運輸(shu)天(tian)(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)時，運輸(shu)壓力最高可達到8MPa，這同(tong)樣可以實(shi)現氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)在(zai)(zai)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運輸(shu)，且現今使用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)檢驗方法足以控制(zhi)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運輸(shu)風險與天(tian)(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運輸(shu)風險等(deng)級在(zai)(zai)同(tong)一水平(ping)。但是(shi)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)運輸(shu)還(huan)要(yao)(yao)解(jie)決一些(xie)問題，如(ru)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴散損失大約(yue)是(shi)天(tian)(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)3倍，材料吸附氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)后(hou)產生脆性，需(xu)要(yao)(yao)增加大量氣(qi)(qi)(qi)體監測儀器(qi)，需(xu)要(yao)(yao)安裝室(shi)外緊(jin)急放(fang)空設備等(deng)，這些(xie)都會使運輸(shu)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本(ben)增加。目前(qian)，氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)運輸(shu)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)造價約(yue)為63萬美(mei)(mei)元(yuan)/km，天(tian)(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)造價僅(jin)為25萬美(mei)(mei)元(yuan)/km左右(you)，氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)造價約(yue)為天(tian)(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)2.5倍。

3歐(ou)洲氫(qing)能利用的思路與案例(li)

《巴黎協(xie)定》制定了“將(jiang)21世紀全球平均氣(qi)(qi)溫上(shang)升幅度控(kong)制在(zai)(zai)2℃以(yi)內(nei)，并(bing)將(jiang)全球氣(qi)(qi)溫上(shang)升控(kong)制在(zai)(zai)前工(gong)業化時期水平之上(shang)1.5℃以(yi)內(nei)”的(de)(de)目標。為了達成此目標，歐盟需(xu)要大量增加(jia)可再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)的(de)(de)發電(dian)量，并(bing)提高(gao)(gao)終端用戶的(de)(de)電(dian)氣(qi)(qi)化率。未來(lai)(lai)歐盟的(de)(de)風能(neng)(neng)和太(tai)陽能(neng)(neng)將(jiang)占(zhan)總(zong)發電(dian)量的(de)(de)30%~60%，電(dian)氣(qi)(qi)化率到2050年將(jiang)提高(gao)(gao)至50%~65%。這就要求未來(lai)(lai)的(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)供給(gei)系統在(zai)(zai)低碳化趨勢中能(neng)(neng)夠(gou)滿足不同行(xing)業領(ling)域(yu)的(de)(de)需(xu)求，能(neng)(neng)夠(gou)承受大規模可再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)對(dui)(dui)電(dian)網平穩運行(xing)帶來(lai)(lai)的(de)(de)沖(chong)擊，還能(neng)(neng)夠(gou)高(gao)(gao)效地(di)將(jiang)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)從供應(ying)中心輸送到需(xu)求中心，而(er)利用氫能(neng)(neng)來(lai)(lai)應(ying)對(dui)(dui)這些挑戰在(zai)(zai)歐洲已被公認為是最具可行(xing)性的(de)(de)解決方案(an)。

根據(ju)歐(ou)盟的(de)(de)氫能(neng)(neng)利(li)(li)用(yong)(yong)方案，在制(zhi)氫方面(mian)，主(zhu)要通過(guo)PtG技術來最大限度(du)地解(jie)決(jue)歐(ou)洲可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源利(li)(li)用(yong)(yong)和(he)運(yun)輸問題。PtG技術即(ji)利(li)(li)用(yong)(yong)富余的(de)(de)可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源電(dian)解(jie)水，將電(dian)能(neng)(neng)轉(zhuan)化(hua)(hua)(hua)為氫氣(qi)(qi)，以化(hua)(hua)(hua)學能(neng)(neng)的(de)(de)形式實現可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源的(de)(de)利(li)(li)用(yong)(yong)與長期儲存。電(dian)解(jie)得到的(de)(de)氫氣(qi)(qi)可直接多(duo)樣化(hua)(hua)(hua)應用(yong)(yong)于交通運(yun)輸、工業利(li)(li)用(yong)(yong)或燃氣(qi)(qi)發電(dian)等領域，也(ye)可將氫氣(qi)(qi)混入天(tian)然(ran)氣(qi)(qi)管網(wang)后進行儲運(yun)，此外(wai)，還可將氫和(he)二氧化(hua)(hua)(hua)碳相結合，轉(zhuan)化(hua)(hua)(hua)為甲烷后再(zai)輸入天(tian)然(ran)氣(qi)(qi)管網(wang)。歐(ou)盟的(de)(de)PtG技術與應用(yong)(yong)示意圖(tu)如(ru)圖(tu)4所示。

圖4 PtG技(ji)術(shu)與應(ying)用示意圖

歐洲(zhou)可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)資源(yuan)(yuan)通常遠(yuan)離(li)(li)需求中心，如北非或南歐的產能(neng)(neng)遠(yuan)遠(yuan)超(chao)過(guo)地區的能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)需求，雖可(ke)通過(guo)遠(yuan)距(ju)(ju)離(li)(li)輸電(dian)網(wang)將電(dian)力輸送到需求地區，但由于(yu)涉及各國的政策(ce)和規劃問題，成本高昂(ang)，難以實(shi)現。可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)就(jiu)地轉化為氫氣后再進行運輸被認為是(shi)一種解決(jue)可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)遠(yuan)距(ju)(ju)離(li)(li)運輸問題更可(ke)行的方法。

目(mu)前(qian)，全歐洲(zhou)已有超過(guo)128個各(ge)類型PtG示范項目(mu)正(zheng)在德國、英國、西班牙(ya)、荷蘭、丹(dan)麥等歐洲(zhou)多地廣(guang)泛開展。此外(wai)，德國計劃(hua)(hua)于2022年建成一座100MW規(gui)模的PtG項目(mu)；歐洲(zhou)能源(yuan)宏(hong)偉計劃(hua)(hua)(100GW北海風電(dian)樞(shu)(shu)紐計劃(hua)(hua))也將在樞(shu)(shu)紐人工島上配建PtG項目(mu)，2030年建成后將有約(yue)10000臺風力發電(dian)機組向電(dian)解制(zhi)氫裝置供能。

除了(le)氫能(neng)燃(ran)料(liao)電池汽(qi)車外，歐盟正在(zai)(zai)發(fa)展將(jiang)(jiang)氫氣(qi)(qi)混(hun)入(ru)歐洲天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)管網(wang)中形成混(hun)合氣(qi)(qi)的(de)技術(shu)。將(jiang)(jiang)混(hun)合氣(qi)(qi)通(tong)過天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)管網(wang)直接輸送至居民用(yong)戶作為(wei)燃(ran)料(liao)，是歐洲氫能(neng)利用(yong)的(de)主(zhu)要發(fa)展方向(xiang)之一。建(jian)筑(zhu)物能(neng)耗占歐洲總(zong)能(neng)源消費的(de)第二(er)位，占二(er)氧化碳(tan)總(zong)排(pai)放量的(de)15%。為(wei)實現《巴黎協定》目標，該部分的(de)碳(tan)排(pai)放量需在(zai)(zai)現有水(shui)平下降(jiang)低57%。建(jian)筑(zhu)節能(neng)有多種手段，但利用(yong)氫氣(qi)(qi)為(wei)天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)“脫碳(tan)”在(zai)(zai)歐洲已被認為(wei)是在(zai)(zai)改(gai)造難度和成本(ben)效(xiao)益上(shang)更具競爭力(li)的(de)方式。天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)是歐洲建(jian)筑(zhu)物供暖的(de)最主(zhu)要燃(ran)料(liao)，占所有家(jia)庭(ting)用(yong)能(neng)的(de)42%。歐洲天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)管網(wang)為(wei)大約(yue)9000萬家(jia)庭(ting)提供天然(ran)(ran)氣(qi)(qi)。

FCHJU研究表明：現(xian)(xian)有天然氣(qi)管(guan)道網絡可(ke)以容納最高(gao)20%氫氣(qi)的(de)(de)混(hun)合氣(qi)體(按(an)體積計算(suan))，且無需進行重(zhong)大升級。同時，在(zai)儲(chu)(chu)氫方面同樣可(ke)以利用現(xian)(xian)有天然氣(qi)基礎設施(shi)和技術實(shi)現(xian)(xian)大規模的(de)(de)高(gao)效(xiao)存儲(chu)(chu)。歐洲天然氣(qi)管(guan)網的(de)(de)存儲(chu)(chu)能(neng)力為360億m3，若(ruo)按(an)10%比例混(hun)合，則可(ke)儲(chu)(chu)存的(de)(de)氫能(neng)折合成電量高(gao)達100TW·h。

歐盟還(huan)籌劃將天然(ran)氣(qi)管道網絡(luo)升級(ji)改造成(cheng)純氫的(de)供氣(qi)管道系統。英(ying)國的(de)示范(fan)研究(jiu)表(biao)明：除(chu)了(le)技術可(ke)行外(wai)，將天然(ran)氣(qi)管道升級(ji)為(wei)純氫供氣(qi)管道，單(dan)位投資成(cheng)本(ben)只需100~120英(ying)鎊，而升級(ji)家庭熱(re)泵系統以達到同(tong)樣(yang)降碳效果的(de)單(dan)位投資成(cheng)本(ben)為(wei)270~320英(ying)鎊。氫混合氣(qi)管道系統與純氫管道系統對比如(ru)表(biao)2所示。

表(biao)2氫混(hun)合氣管(guan)道與純氫管(guan)道對(dui)比

目前，歐(ou)洲的(de)(de)示范項(xiang)(xiang)目包(bao)括混入氫(qing)氣(qi)體積分(fen)數為(wei)20%的(de)(de)法國(guo)敦克爾刻GRHYD項(xiang)(xiang)目和英(ying)國(guo)HyDeploy項(xiang)(xiang)目。此外，H21LeedsCityGate項(xiang)(xiang)目計劃到2028年(nian)將(jiang)英(ying)國(guo)利茲(zi)市(shi)建成一座(zuo)使用100%氫(qing)燃料的(de)(de)城(cheng)市(shi)。該(gai)項(xiang)(xiang)目作為(wei)英(ying)國(guo)將(jiang)氫(qing)能源(yuan)向全國(guo)推廣的(de)(de)示范項(xiang)(xiang)目，已完(wan)成將(jiang)現有天然氣(qi)管網升級成100%氫(qing)氣(qi)管網的(de)(de)技術與(yu)經濟可行性研(yan)究(jiu)。在FCHJU等組織的(de)(de)支持下，歐(ou)洲正在開展66個示范項(xiang)(xiang)目，涉(she)及投資4.26億歐(ou)元。

4、日本氫能利用的思路與案例

日(ri)本(ben)(ben)電(dian)(dian)(dian)力系(xi)統以集中(zhong)式(shi)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)為主，福(fu)島核事(shi)故暴露了(le)現行體(ti)制的(de)(de)(de)脆弱性。由(you)于能(neng)(neng)(neng)源(yuan)嚴重依賴海外供給、核電(dian)(dian)(dian)發(fa)(fa)展停滯等情況，日(ri)本(ben)(ben)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)自給率從2010年度的(de)(de)(de)20%降至2016年度的(de)(de)(de)8%左右。實現自給自足(zu)的(de)(de)(de)分布式(shi)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)體(ti)系(xi)已(yi)成(cheng)為日(ri)本(ben)(ben)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)轉(zhuan)型的(de)(de)(de)方向。構(gou)(gou)建氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)供給系(xi)統在消費地(di)就近(jin)使用(yong)，已(yi)被認為是(shi)一種(zhong)有(you)效、經濟、安全(quan)的(de)(de)(de)途徑。特別(bie)是(shi)對自然災(zai)害頻發(fa)(fa)的(de)(de)(de)日(ri)本(ben)(ben)來說，氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)多種(zhong)利用(yong)方式(shi)既適(shi)合(he)分布式(shi)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)發(fa)(fa)展，也適(shi)用(yong)于大(da)型集中(zhong)發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)，大(da)大(da)豐富了(le)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)系(xi)統的(de)(de)(de)靈活性。按照日(ri)本(ben)(ben)“氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)社會(hui)”國家(jia)戰略的(de)(de)(de)目標(biao)，氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)最終將與電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)、熱能(neng)(neng)(neng)一起構(gou)(gou)成(cheng)新(xin)的(de)(de)(de)二次能(neng)(neng)(neng)源(yuan)供給結構(gou)(gou)，在整個社會(hui)得到普(pu)及和利用(yong)。日(ri)本(ben)(ben)《氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)白皮書》預測：到2030年日(ri)本(ben)(ben)氫(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)將達到1萬億日(ri)元的(de)(de)(de)市(shi)場規模，氫(qing)(qing)燃料發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)將占全(quan)國總發(fa)(fa)電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)5%。

與(yu)歐美等國(guo)類似，日(ri)本根(gen)據《氫(qing)(qing)(qing)能(neng)與(yu)燃料(liao)電(dian)池戰略(lve)路線圖》的(de)規劃，也(ye)已正式開展(zhan)(zhan)PtG項(xiang)目的(de)示(shi)范驗證(zheng)。其中“福(fu)島(dao)氫(qing)(qing)(qing)能(neng)源(yuan)研究領域(FH2R)”項(xiang)目，以建(jian)成(cheng)全(quan)球最大的(de)可再生(sheng)能(neng)源(yuan)制氫(qing)(qing)(qing)、儲氫(qing)(qing)(qing)、運(yun)氫(qing)(qing)(qing)和(he)用氫(qing)(qing)(qing)的(de)“氫(qing)(qing)(qing)能(neng)社(she)會”示(shi)范基地(di)和(he)智能(neng)社(she)區為目標，在福(fu)島(dao)縣浪江(jiang)町建(jian)設(she)運(yun)營10MW的(de)水電(dian)解裝置。為了向全(quan)世界展(zhan)(zhan)示(shi)氫(qing)(qing)(qing)能(neng)發(fa)展(zhan)(zhan)成(cheng)果(guo)，日(ri)本政府還斥(chi)資3.5億美元(yuan)為東京奧運(yun)會修(xiu)建(jian)地(di)下輸(shu)送(song)管道(dao)，將福(fu)島(dao)氫(qing)(qing)(qing)能(neng)直接輸(shu)入奧運(yun)村，使至(zhi)少100輛氫(qing)(qing)(qing)燃料(liao)電(dian)池公交車(che)以及訓練設(she)施、運(yun)動員宿(su)舍等6000余座奧運(yun)村建(jian)筑(zhu)全(quan)部通過氫(qing)(qing)(qing)燃料(liao)供能(neng)。

日本(ben)對標(biao)歐盟和(he)美國，為PtG系(xi)統設定了世界最高標(biao)準的技(ji)術(shu)指標(biao)與成本(ben)目(mu)標(biao)，包(bao)括2020年之前實現投資成本(ben)5萬日元/kW；2032年左右在日本(ben)可再(zai)生能源(yuan)固定價格收購制度(FIT)下，正(zheng)式進入發電(dian)交易市場的商用化(hua)目(mu)標(biao)等。

除(chu)了“福島(dao)(dao)”項目(mu)，日本還(huan)開(kai)展了氫氣(qi)(qi)直接(jie)燃(ran)燒發電技(ji)術的(de)(de)(de)(de)開(kai)發及示范。日本企(qi)(qi)業大林(lin)組和(he)川崎(qi)重工于2018年(nian)4月在全球率先實(shi)現以100%氫氣(qi)(qi)作為1MW級(ji)燃(ran)氣(qi)(qi)輪(lun)機組的(de)(de)(de)(de)燃(ran)料(liao)，在測試期(qi)內即向神(shen)戶(hu)(hu)市中央區人工島(dao)(dao)PortLand內4個相鄰(lin)設施(神(shen)戶(hu)(hu)市醫療中心綜合醫院、神(shen)戶(hu)(hu)港島(dao)(dao)體育(yu)中心、神(shen)戶(hu)(hu)國際展覽館(guan)和(he)港島(dao)(dao)污(wu)水(shui)處理廠(chang))提供了功率為1.1MW的(de)(de)(de)(de)電能和(he)2.8MW的(de)(de)(de)(de)熱能。在政(zheng)府(fu)補(bu)助金支持下，企(qi)(qi)業按照市場價格向PortLand地區的(de)(de)(de)(de)酒店、會議(yi)中心等供能，目(mu)前能夠(gou)提供該地區電力(li)和(he)熱力(li)年(nian)需求量的(de)(de)(de)(de)一半，不足的(de)(de)(de)(de)部(bu)分由(you)關西電力(li)公司進(jin)行補(bu)充。

為(wei)了實現氫(qing)(qing)能(neng)大(da)規模發電，2018年起同樣在PortLand地區(qu)推進(jin)含20%氫(qing)(qing)的(de)天然氣混合(he)燃料(liao)的(de)燃氣輪機混燒發電技術的(de)實驗與示范，并開展500MW級(ji)燃氣輪機的(de)詳細(xi)設計實驗。隨著(zhu)降低NOx值、提高(gao)發電效率等技術難題的(de)突破(po)，將使(shi)氫(qing)(qing)氣大(da)規模發電成為(wei)可能(neng)。

按照日本(ben)《氫(qing)(qing)能與燃料電池戰略(lve)路線圖》的(de)(de)目(mu)標(biao)，2030年氫(qing)(qing)能發(fa)(fa)(fa)電將實(shi)現商(shang)用化，發(fa)(fa)(fa)電成本(ben)低于17日元/(kW×h)，氫(qing)(qing)氣發(fa)(fa)(fa)電用量達(da)到每年30萬(wan)(wan)t，發(fa)(fa)(fa)電容量相(xiang)當于1GW；最(zui)終目(mu)標(biao)是發(fa)(fa)(fa)電成本(ben)低于12日元/(kW×h)，在考慮環境價值的(de)(de)情況下，與LNG火力發(fa)(fa)(fa)電保持同等競(jing)爭力，氫(qing)(qing)氣發(fa)(fa)(fa)電用量達(da)到每年500萬(wan)(wan)~1000萬(wan)(wan)t，發(fa)(fa)(fa)電容量相(xiang)當于15~30GW。

5、氫能成本分析

氫(qing)(qing)(qing)(qing)能若要作為一種新興能源(yuan)被普遍接受，并在(zai)未來能源(yuan)結構中占有(you)一席之地，成(cheng)本(ben)(ben)(ben)因素始終是(shi)起決定性作用(yong)的(de)(de)。在(zai)全球范(fan)圍內，氫(qing)(qing)(qing)(qing)產業(ye)鏈(lian)在(zai)現階段(duan)尚(shang)不成(cheng)熟，特別是(shi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)的(de)(de)使用(yong)價格較高，成(cheng)本(ben)(ben)(ben)仍(reng)制約著氫(qing)(qing)(qing)(qing)能長期發展(zhan)。以(yi)物流車(che)(che)(che)這一國內氫(qing)(qing)(qing)(qing)燃(ran)料電(dian)池(chi)汽車(che)(che)(che)的(de)(de)典型場(chang)景為例，選取當(dang)(dang)下熱門的(de)(de)2種氫(qing)(qing)(qing)(qing)燃(ran)料電(dian)池(chi)物流車(che)(che)(che)型與傳統柴油物流車(che)(che)(che)進(jin)行對比，2種氫(qing)(qing)(qing)(qing)燃(ran)料電(dian)池(chi)物流車(che)(che)(che)型的(de)(de)最大載重(zhong)為3t，而(er)市場(chang)上載重(zhong)3t的(de)(de)柴油物流車(che)(che)(che)百(bai)千米耗(hao)油量(liang)大概(gai)在(zai)15L，2種氫(qing)(qing)(qing)(qing)燃(ran)料電(dian)池(chi)物流車(che)(che)(che)的(de)(de)參(can)數見表(biao)3。參(can)考(kao)當(dang)(dang)前市場(chang)價格，假設0號柴油為6元/L，得出氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)與柴油的(de)(de)使用(yong)成(cheng)本(ben)(ben)(ben)交叉(cha)點(dian)。根據測算，使用(yong)成(cheng)本(ben)(ben)(ben)交叉(cha)點(dian)應(ying)在(zai)30元/kg以(yi)下，即(ji)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)售(shou)價在(zai)此(ci)價格以(yi)下才能在(zai)市場(chang)上占據優勢，而(er)目前國內加氫(qing)(qing)(qing)(qing)站(zhan)售(shou)價為60~80元/kg。因此(ci)，如何降低氫(qing)(qing)(qing)(qing)氣(qi)供應(ying)成(cheng)本(ben)(ben)(ben)是(shi)當(dang)(dang)下產業(ye)發展(zhan)無法回(hui)避的(de)(de)問(wen)題(ti)。

表(biao)3 2種氫燃(ran)料電池(chi)物流車的參數

通過長(chang)期的跟蹤與研究(jiu)，認為目前氫能(neng)產業(ye)的成本(ben)因素(su)變(bian)化具(ju)有如下特征(zheng)與趨勢：

1）全球范圍(wei)內(nei)氫(qing)能(neng)產(chan)業均仍(reng)處于(yu)示范推廣(guang)階段，對于(yu)氫(qing)能(neng)的(de)成本及盈利性(xing)雖已有廣(guang)泛的(de)討論，如(ru)多個(ge)(ge)國家提(ti)出(chu)了氫(qing)能(neng)發展(zhan)成本指標，以(yi)及根據具(ju)體的(de)示范項(xiang)目(mu)(mu)(mu)進行了數據模(mo)型測算，但現實(shi)中缺少商(shang)(shang)(shang)業化運營的(de)驗證。如(ru)國網甘肅能(neng)源(yuan)互聯(lian)網示范項(xiang)目(mu)(mu)(mu)，利用(yong)風能(neng)進行大規模(mo)電(dian)(dian)解(jie)水(shui)制(zhi)(zhi)氫(qing)，在項(xiang)目(mu)(mu)(mu)方案經濟可行性(xing)評估中，建立制(zhi)(zhi)氫(qing)、加氫(qing)一(yi)(yi)體化項(xiang)目(mu)(mu)(mu)的(de)年(nian)收益模(mo)型進行分析，提(ti)出(chu)項(xiang)目(mu)(mu)(mu)的(de)盈虧平衡點為風電(dian)(dian)電(dian)(dian)價超(chao)過0.69元/(kW×h)和氫(qing)氣(qi)售價低于(yu)5.8元/m3(標準(zhun)狀態下)時。類似項(xiang)目(mu)(mu)(mu)的(de)討論，其結論也(ye)不一(yi)(yi)而足，但如(ru)何在商(shang)(shang)(shang)業項(xiang)目(mu)(mu)(mu)中通過商(shang)(shang)(shang)業模(mo)式、政府補貼(tie)等手段真正實(shi)現盈利仍(reng)然處于(yu)一(yi)(yi)個(ge)(ge)探(tan)索的(de)過程。

2）在如(ru)何獲(huo)得廉(lian)價氫(qing)源(yuan)(yuan)方面(mian)，各(ge)地(di)(di)(di)根據自身稟(bing)賦(fu)，因地(di)(di)(di)制(zhi)(zhi)(zhi)宜地(di)(di)(di)獲(huo)取氫(qing)氣(qi)(qi)或將(jiang)成為(wei)解(jie)決氫(qing)能成本(ben)(ben)問(wen)題的(de)(de)主要方式(shi)，氫(qing)氣(qi)(qi)的(de)(de)來源(yuan)(yuan)將(jiang)迎來多元化發(fa)展。影響氫(qing)氣(qi)(qi)成本(ben)(ben)的(de)(de)變量較多，其(qi)中最(zui)(zui)突出的(de)(de)矛盾是(shi)如(ru)何平衡(heng)制(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)方式(shi)和運(yun)氫(qing)距(ju)(ju)離，即制(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)成本(ben)(ben)低的(de)(de)地(di)(di)(di)方距(ju)(ju)離使用(yong)氫(qing)氣(qi)(qi)的(de)(de)地(di)(di)(di)區(qu)(qu)(qu)卻較遠，如(ru)我國山(shan)西(xi)、山(shan)東、內蒙古等地(di)(di)(di)利(li)用(yong)豐富的(de)(de)煤資源(yuan)(yuan)制(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)，西(xi)北地(di)(di)(di)區(qu)(qu)(qu)利(li)用(yong)較為(wei)便宜的(de)(de)光伏、風電(dian)資源(yuan)(yuan)制(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)，西(xi)南地(di)(di)(di)區(qu)(qu)(qu)利(li)用(yong)水(shui)電(dian)資源(yuan)(yuan)制(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)等，然而現階(jie)段均難(nan)以運(yun)到中東部(bu)地(di)(di)(di)區(qu)(qu)(qu)。工業(ye)副產(chan)氫(qing)成本(ben)(ben)低廉(lian)，但(dan)運(yun)距(ju)(ju)超(chao)過200km時(shi)其(qi)成本(ben)(ben)優(you)(you)勢(shi)不復存(cun)在。這些問(wen)題是(shi)由氫(qing)氣(qi)(qi)本(ben)(ben)身性質和各(ge)地(di)(di)(di)資源(yuan)(yuan)稟(bing)賦(fu)決定的(de)(de)，無法做出本(ben)(ben)質上(shang)的(de)(de)改變，因此，難(nan)以存(cun)在單一最(zui)(zui)優(you)(you)模式(shi)，而是(shi)需要因地(di)(di)(di)制(zhi)(zhi)(zhi)宜，實現多元化發(fa)展。可(ke)再生能源(yuan)(yuan)制(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)在未來更(geng)具(ju)可(ke)持續性，但(dan)是(shi)一段時(shi)期內我國最(zui)(zui)現實的(de)(de)路徑選擇(ze)或許(xu)是(shi)，沿海地(di)(di)(di)區(qu)(qu)(qu)主要是(shi)工業(ye)副產(chan)氫(qing)，內陸則(ze)是(shi)煤制(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)與(yu)(yu)可(ke)再生能源(yuan)(yuan)制(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)模式(shi)并存(cun)。大規模制(zhi)(zhi)(zhi)氫(qing)企(qi)業(ye)與(yu)(yu)城市門站之(zhi)間(jian)以管道(dao)方式(shi)運(yun)輸(shu)，城市內部(bu)或區(qu)(qu)(qu)域之(zhi)間(jian)中短距(ju)(ju)離采用(yong)集裝管束(拖車)運(yun)輸(shu)，液氫(qing)槽罐(guan)車則(ze)在300km以上(shang)的(de)(de)遠距(ju)(ju)離發(fa)揮優(you)(you)勢(shi)。

6、我國氫能發展的趨勢及建議

近年來(lai)，氫(qing)能(neng)發展在(zai)我國(guo)已(yi)取得令人(ren)矚目的(de)(de)進展。2020年4月(yue)，國(guo)家能(neng)源局(ju)對(dui)外(wai)發布《中華人(ren)民共(gong)和(he)國(guo)能(neng)源法(fa)(征求(qiu)意見稿)》，其中在(zai)能(neng)源的(de)(de)定(ding)義(yi)中將(jiang)氫(qing)能(neng)列(lie)入(ru)，國(guo)家統(tong)計局(ju)2020年起也將(jiang)氫(qing)能(neng)納入(ru)能(neng)源統(tong)計，這(zhe)表(biao)明(ming)從(cong)國(guo)家監管(guan)的(de)(de)角(jiao)度已(yi)逐(zhu)漸(jian)承認(ren)氫(qing)能(neng)是一種正式的(de)(de)能(neng)源并(bing)進行管(guan)理。

我國(guo)當(dang)前氫(qing)能(neng)(neng)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)主要集中在氫(qing)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)領域，從(cong)(cong)國(guo)家政策的支持方(fang)向(xiang)來看，氫(qing)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)與(yu)純電(dian)動(dong)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)或將(jiang)共(gong)同(tong)形成(cheng)我國(guo)新能(neng)(neng)源汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)未(wei)來發(fa)展(zhan)的“雙(shuang)輪并行”態勢。國(guo)內氫(qing)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的發(fa)展(zhan)路徑與(yu)電(dian)動(dong)車(che)(che)(che)(che)類似，遵循(xun)從(cong)(cong)公交車(che)(che)(che)(che)、物(wu)流(liu)車(che)(che)(che)(che)再(zai)到(dao)乘用(yong)車(che)(che)(che)(che)的路徑，此外重(zhong)型卡車(che)(che)(che)(che)也是氫(qing)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)的重(zhong)點(dian)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)。截至2020年底，我國(guo)氫(qing)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)累計銷(xiao)量已超(chao)過7000輛(liang)，其中絕大部分為(wei)公交車(che)(che)(che)(che)和物(wu)流(liu)車(che)(che)(che)(che)。2020年10月由工(gong)信部指導、中國(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)工(gong)程學會(hui)組織編制(zhi)的《節能(neng)(neng)與(yu)新能(neng)(neng)源汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)技術路線圖2.0》提出，到(dao)2035年燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)保(bao)有量將(jiang)達100萬輛(liang)左(zuo)右。

從產業集(ji)聚(ju)(ju)的(de)(de)角(jiao)(jiao)度來看，氫能(neng)發(fa)(fa)(fa)展在現(xian)階段仍將(jiang)(jiang)由政策(ce)主(zhu)導，2020年(nian)4月國家發(fa)(fa)(fa)改委等4部委聯合發(fa)(fa)(fa)布(bu)《關于完善新能(neng)源汽車(che)推(tui)廣應用(yong)財政補貼(tie)政策(ce)的(de)(de)通(tong)知(zhi)》，將(jiang)(jiang)原來面向全國的(de)(de)購置補貼(tie)方式調整為選擇有(you)基礎(chu)、有(you)積(ji)極性、有(you)特色的(de)(de)城市(shi)或區域，重(zhong)點圍繞關鍵零部件的(de)(de)技術攻關和產業化應用(yong)開展示范(fan)，采(cai)取“以獎代補”方式對示范(fan)城市(shi)給(gei)予獎勵(li)。通(tong)過國家補貼(tie)+地(di)方補貼(tie)共同(tong)推(tui)動(dong)的(de)(de)方式，我國氫能(neng)產業在經濟發(fa)(fa)(fa)達、基礎(chu)設(she)施(shi)配套完備(bei)、政府(fu)支(zhi)持意愿高的(de)(de)區域將(jiang)(jiang)贏得快速發(fa)(fa)(fa)展，現(xian)階段已(yi)逐步(bu)集(ji)聚(ju)(ju)形成長(chang)三(san)(san)角(jiao)(jiao)、珠三(san)(san)角(jiao)(jiao)、環渤海、川渝等四大產業集(ji)群(qun)區域。長(chang)三(san)(san)角(jiao)(jiao)率先發(fa)(fa)(fa)布(bu)的(de)(de)《長(chang)三(san)(san)角(jiao)(jiao)氫走廊(lang)建(jian)設(she)發(fa)(fa)(fa)展規(gui)劃(hua)》指出，燃料電(dian)池汽車(che)保有(you)量預計(ji)到(dao)(dao)(dao)(dao)2021年(nian)將(jiang)(jiang)達到(dao)(dao)(dao)(dao)5000輛，到(dao)(dao)(dao)(dao)2025年(nian)將(jiang)(jiang)達到(dao)(dao)(dao)(dao)50000輛，到(dao)(dao)(dao)(dao)2030年(nian)將(jiang)(jiang)達到(dao)(dao)(dao)(dao)200000輛。《北京市(shi)氫燃料電(dian)池汽車(che)產業發(fa)(fa)(fa)展規(gui)劃(hua)(2020—2025年(nian))》提出目(mu)標：燃料電(dian)池汽車(che)保有(you)量2023年(nian)將(jiang)(jiang)達到(dao)(dao)(dao)(dao)3000輛，2025年(nian)超過1萬(wan)輛。

對于未來一段時期我國氫(qing)能產(chan)業發展的前景，提出以(yi)下建議(yi)：

1）建立健全的(de)(de)法(fa)規(gui)與政(zheng)(zheng)策(ce)體(ti)系。應盡早(zao)將氫能放(fang)在生(sheng)態綠(lv)色生(sheng)產和消(xiao)費體(ti)系中(zhong)進行立法(fa)，結束目前(qian)我(wo)(wo)國(guo)(guo)氫能政(zheng)(zheng)策(ce)依(yi)據主要(yao)還以國(guo)(guo)家層(ceng)面的(de)(de)產業(ye)規(gui)劃(hua)(hua)政(zheng)(zheng)策(ce)和地方層(ceng)面的(de)(de)試行規(gui)定為主的(de)(de)階(jie)段。明確國(guo)(guo)家行業(ye)主管部門，堅持政(zheng)(zheng)府(fu)引導，加(jia)強頂(ding)層(ceng)設計(ji)，制(zhi)定我(wo)(wo)國(guo)(guo)氫能發(fa)展的(de)(de)中(zhong)長期目標。積極發(fa)揮國(guo)(guo)家規(gui)劃(hua)(hua)引導和政(zheng)(zheng)策(ce)激(ji)勵作用(yong)，鼓(gu)勵地方政(zheng)(zheng)府(fu)和企(qi)業(ye)結合自身優勢，科學制(zhi)定政(zheng)(zheng)策(ce)和規(gui)劃(hua)(hua)。

2）應重視氫(qing)(qing)源供(gong)應及儲(chu)運(yun)(yun)的發展。可靠(kao)、低廉的氫(qing)(qing)源供(gong)應、儲(chu)運(yun)(yun)及加(jia)氫(qing)(qing)站(zhan)運(yun)(yun)維已被認為是氫(qing)(qing)能產業大規模(mo)發展的限制性(xing)環節。為實現(xian)與氫(qing)(qing)能下(xia)游應用的協同(tong)發展，應根(gen)據各地區(qu)氫(qing)(qing)源及制氫(qing)(qing)方式(shi)的不同(tong)，因地制宜地發展多元化氫(qing)(qing)源供(gong)應及儲(chu)運(yun)(yun)，健(jian)全加(jia)氫(qing)(qing)站(zhan)建設、規范審批(pi)管理制度，積極探索(suo)盈利模(mo)式(shi)，突破中國氫(qing)(qing)能發展瓶頸。

3）積極探(tan)索發展(zhan)(zhan)各類(lei)氫(qing)(qing)能(neng)利用方式。氫(qing)(qing)燃料電池汽車仍是我國氫(qing)(qing)能(neng)發展(zhan)(zhan)的(de)重點，但實(shi)際上基(ji)于我國能(neng)源(yuan)資源(yuan)的(de)稟賦(fu)特(te)點、二氧化碳減排的(de)壓力和可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)大(da)規模(mo)接(jie)入的(de)現(xian)實(shi)狀況等(deng)，氫(qing)(qing)能(neng)作(zuo)為一種(zhong)主要的(de)二次能(neng)源(yuan)載體(ti)有必(bi)要、也有潛力在(zai)實(shi)現(xian)碳中(zhong)和目標過程中(zhong)發揮更(geng)(geng)大(da)的(de)作(zuo)用。因此，應(ying)借鑒歐洲、日本等(deng)技術(shu)領(ling)先國家在(zai)氫(qing)(qing)能(neng)發展(zhan)(zhan)方面的(de)經(jing)驗，探(tan)索更(geng)(geng)多、更(geng)(geng)好的(de)氫(qing)(qing)能(neng)利用方案。

7、結論

氫能作(zuo)為(wei)(wei)一種二次能源(yuan)在交通(tong)、電力、建(jian)筑(zhu)、工業等領域均(jun)大有可為(wei)(wei)。特(te)別是(shi)利用可再(zai)生(sheng)(sheng)能源(yuan)電解(jie)水制氫后，將氫氣(qi)作(zuo)為(wei)(wei)一種能源(yuan)進(jin)行(xing)儲運與(yu)使用，能夠在滿足當前使用者偏好(hao)與(yu)習(xi)慣下，最大限(xian)度地實現(xian)可再(zai)生(sheng)(sheng)能源(yuan)的跨(kua)地區(qu)、跨(kua)季節利用，以減少全球碳排(pai)放。

我(wo)國(guo)是能(neng)源需(xu)(xu)求大國(guo)，能(neng)源消費量保(bao)持(chi)增長的同時也(ye)面臨著嚴峻的低碳環保(bao)壓力(li)。由于我(wo)國(guo)幅員廣闊，各(ge)地能(neng)源稟(bing)賦、供(gong)需(xu)(xu)關系也(ye)有很大差別，發展(zhan)多元(yuan)化的低碳能(neng)源體系既有必要(yao)(yao)也(ye)有需(xu)(xu)求空間，氫能(neng)將在其中(zhong)扮演(yan)重要(yao)(yao)角色。當(dang)然，成本因素也(ye)是目(mu)前亟待解決的問(wen)題。

與歐洲、日本等技術(shu)領先國家的(de)氫(qing)能(neng)發(fa)展路(lu)線相比，我國氫(qing)能(neng)的(de)著眼點仍多局限于氫(qing)燃料電池(chi)汽車，PtG等其他氫(qing)能(neng)領域(yu)僅有張家口沽源(yuan)、吉林白城等個(ge)別試(shi)點項目，因此，氫(qing)能(neng)發(fa)展目光應該(gai)更(geng)(geng)長遠，提前布(bu)局更(geng)(geng)廣闊的(de)相關領域(yu)。此外，中國的(de)氫(qing)能(neng)發(fa)展除了貢獻市場、促(cu)進產業投資外，更(geng)(geng)重(zhong)要的(de)是要掌握技術(shu)標準、參與國際規則(ze)制定，這樣才(cai)能(neng)在(zai)產業發(fa)展競爭中拔得頭(tou)籌。