編者按

近日，中國經(jīng)濟出版社出版發(fā)行的《中國氫能技術(shù)發(fā)展研究報告2024》發(fā)布， 指出隨著我國風(fēng)力、光伏等新能源發(fā)電進入高占比階段，綠氫正在成為破解可再生能源消納難題和實現(xiàn)用能終端深度脫碳的關(guān)鍵路徑，由此推動基于可再生電力的水電解制氫技術(shù)及綠氫應(yīng)用技術(shù)成為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向。本版摘錄書中部分內(nèi)容，敬請關(guān)注。

氫能產(chǎn)業(yè)具有技術(shù)密集度高、產(chǎn)業(yè)鏈條長、覆蓋領(lǐng)域廣和帶動作用強的特征。我國作為唯一擁有全部工業(yè)門類的國家，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)扎實、優(yōu)勢明顯，積極發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)已成為我國發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、培育新產(chǎn)業(yè)、創(chuàng)新新模式、形成新動能、塑造新優(yōu)勢的重要舉措。在政策的積極引導(dǎo)與大力支持下，我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展已從推動關(guān)鍵環(huán)節(jié)技術(shù)攻關(guān)和交通領(lǐng)域先導(dǎo)示范向開展全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)突破和多領(lǐng)域規(guī)模化應(yīng)用全面轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)技術(shù)研究也從整機制造向核心材料研發(fā)與基礎(chǔ)研究逐步深入。

總體來看，我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)整體已進入工程化向商業(yè)化過渡的關(guān)鍵階段，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)關(guān)鍵工藝與技術(shù)已基本完成突破或處于突破前夕。核心裝備及材料在性能方面與國際先進水平的差距正在快速縮小，部分領(lǐng)域已達到國際先進水平。

氫能“制儲輸用”各關(guān)鍵環(huán)節(jié)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在氫制取環(huán)節(jié)，全球水電解制氫技術(shù)加速成熟，呈現(xiàn)多元化和大型化發(fā)展趨勢

電解槽產(chǎn)品快速迭代，眾多新技術(shù)、新材料、新工藝加速走出實驗室。裝備性能提升與成本持續(xù)降低，推動可再生能源水電解制氫成為全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主旋律。2023年以來，產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)不斷成熟、用氫需求持續(xù)增加與經(jīng)濟性日益改善，推動全球低碳氫項目投資熱情高漲，項目建設(shè)不斷提速。

從技術(shù)路線分析，得益于技術(shù)成熟度和經(jīng)濟性等方面的優(yōu)勢， ALK(堿性水電解制氫)技術(shù)仍是當(dāng)前水電解制氫的主流技術(shù)路線。我國和歐盟是全球ALK技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，但所采用的技術(shù)路線不盡相同。

在PEM(質(zhì)子交換膜水電解制氫)方面，美國、加拿大、德國處于領(lǐng)先地位。我國在PEM電解槽設(shè)計制造方面接近國際先進水平，但在質(zhì)子交換膜、氣體擴散層等關(guān)鍵材料方面，相較國際領(lǐng)先水平仍有一定差距。

在SOEC(固體氧化物水電解制氫)方面，近年來SOEC技術(shù)以能量轉(zhuǎn)化效率高、無須使用貴金屬催化劑等優(yōu)勢，發(fā)展迅速。美國和歐洲憑借其在SOFC(固體氧化物燃料電池)技術(shù)上的優(yōu)勢，在SOEC技術(shù)研究與應(yīng)用方面保持領(lǐng)先。我國SOEC技術(shù)研發(fā)起步較晚，雖然部分性能指標接近世界先進水平，但整體來看仍存在一定差距。

在AEM(陰離子交換膜水電解制氫)方面，AEM技術(shù)整體仍處于工程化初期階段，2024年以來呈現(xiàn)加速發(fā)展態(tài)勢。德國是全球AEM技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者之一。我國在電堆集成和系統(tǒng)能耗等方面與國際先進水平保持同步，但在產(chǎn)品壽命和可靠性等方面仍有待驗證。

在氫儲運環(huán)節(jié)，伴隨氫能應(yīng)用場景的不斷拓展，氫儲運技術(shù)呈現(xiàn)多元化發(fā)展態(tài)勢

目前形成了高壓氣態(tài)儲氫、地下儲氫、管道輸氫、低溫液態(tài)儲氫、有機液體儲氫、液氨儲氫、配位氫化物儲氫、吸附儲氫等十余種技術(shù)路線。總體來看，高壓氣態(tài)儲氫仍是當(dāng)前技術(shù)成熟度最高、應(yīng)用最廣的儲氫技術(shù)。

在管道輸氫方面，美國是全球純氫輸氫管道技術(shù)研究與應(yīng)用的領(lǐng)跑者，在墨西哥灣沿岸建成了全球最大的氫氣供應(yīng)管網(wǎng)。在天然氣管道摻氫方面，歐盟、美國、日本和加拿大是先行者。目前全球已開展50余個示范項目，天然氣摻氫比例為5%~30%，多數(shù)國家的最高摻氫比例為20%。

在液氫儲氫方面，美國、歐盟和日本處于領(lǐng)先地位，其中美國氫液化能力超200噸/日，約為全球氫液化產(chǎn)能的40%。在液氫儲運裝備方面，美國同樣保持技術(shù)領(lǐng)先。在有機液體儲氫方面，日本較早開展甲苯路線有機液態(tài)儲氫技術(shù)研究和應(yīng)用，德國芐基甲苯路線處于全球領(lǐng)先地位，我國在芐基甲苯路線和咔唑路線均有布局，相關(guān)技術(shù)研究和應(yīng)用達到國際先進水平。在固態(tài)儲氫方面，中國、美國、日本對固態(tài)儲供氫材料與應(yīng)用技術(shù)開展了大量研究，保持技術(shù)領(lǐng)先地位。

在氫應(yīng)用環(huán)節(jié)，全球氫能應(yīng)用仍以合成氨、合成甲醇、石油煉化等傳統(tǒng)工業(yè)為主。近年來，交通、能源、冶金等新興領(lǐng)域氫能應(yīng)用技術(shù)不斷進步，應(yīng)用規(guī)模穩(wěn)步擴大。交通是氫能技術(shù)應(yīng)用的先導(dǎo)領(lǐng)域，氫能乘用車和商用車產(chǎn)品快速迭代，全球已形成相對完整的產(chǎn)品矩陣，氫能汽車應(yīng)用規(guī)模持續(xù)擴大，但相較2023年，2024年氫能交通領(lǐng)域，尤其是燃料電池汽車推廣增速有所放緩。PEMFC(質(zhì)子交換膜燃料電池)作為氫能交通領(lǐng)域應(yīng)用的核心裝備，成為全球氫能技術(shù)研究的重點領(lǐng)域。

從系統(tǒng)集成方面來看，我國多家企業(yè)均已完成300千瓦級PEMFC系統(tǒng)開發(fā)，達到國際領(lǐng)先水平。在質(zhì)子交換膜、催化劑等核心材料方面，日本、美國和歐洲仍然保持技術(shù)領(lǐng)先。與燃料電池汽車技術(shù)推廣增速放緩不同，2023年以來隨著氫及氫基衍生物動力技術(shù)成熟，氫及氫基衍生物在航運領(lǐng)域的應(yīng)用需求快速增長。其中，甲醇燃料船舶多為集裝箱船，氨燃料船舶以散裝貨船和油輪等液貨船為主，氫燃料船舶多為拖船、游輪、渡輪等小型船舶。航空領(lǐng)域氫能應(yīng)用技術(shù)以可持續(xù)航空燃料(SAF)摻混應(yīng)用為主。

在能源領(lǐng)域，氫能的主要應(yīng)用技術(shù)包括燃料電池?zé)犭娐?lián)供、氫燃氣輪機和氨煤電機組。目前燃料電池?zé)犭娐?lián)供技術(shù)以PEMFC和SOFC為主，我國PEMFC技術(shù)處于國際先進水平，氫電轉(zhuǎn)化效率達68%;美國、日本、歐洲等在SOFC技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用方面處于領(lǐng)先地位，SOFC發(fā)電效率在60%以上，熱電聯(lián)產(chǎn)綜合效率在90%以上。

在氫燃氣輪機方面，美國、日本和歐洲憑借技術(shù)優(yōu)勢，在氫燃氣輪機研發(fā)制造方面保持領(lǐng)先。在煤電機組摻氨方面，中國和日本技術(shù)發(fā)展較快。在化工領(lǐng)域，以清潔替代應(yīng)用為主。在冶金領(lǐng)域，目前氫冶金技術(shù)包括富氫高爐冶金、氫基直接還原冶金、富氫熔融還原冶金三大技術(shù)路線。

交通運輸作為當(dāng)前氫應(yīng)用技術(shù)成熟度和商業(yè)化程度最高的領(lǐng)域，用氫需求預(yù)計在2025~2035年率先進入爆發(fā)式增長階段;電力及儲能領(lǐng)域氫應(yīng)用技術(shù)快速成熟，預(yù)計于2030年后進入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段，并保持10年以上的快速增長;冶金領(lǐng)域氫能替代潛力巨大，雖然改造周期較長，但仍將是未來全球氫氣需求增長的主要動力之一;相對于交通運輸、電力儲能及冶金等新興領(lǐng)域用氫需求，化工領(lǐng)域氫應(yīng)用技術(shù)相對成熟，更偏重用綠氫替代現(xiàn)有灰氫進行化學(xué)品生產(chǎn)加工。

全球固態(tài)儲氫專利分布狀況

交通領(lǐng)域綠氫需求預(yù)測

(中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會氫能分會 提供)

《中國氫能技術(shù)發(fā)展研究報告2024》

由中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會氫能分會聯(lián)合30余家氫能產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)及科研院校共同編寫。該書著眼于我國氫能全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，圍繞氫能“制儲輸用”各關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、不同技術(shù)路線對比、核心技術(shù)與關(guān)鍵裝備水平、國內(nèi)外技術(shù)水平對比等方面進行了全面分析，同時立足全球氫能前沿技術(shù)研究方向與我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，對氫能全產(chǎn)業(yè)鏈各關(guān)鍵環(huán)節(jié)技術(shù)發(fā)展方向提出了科學(xué)建議。

我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展建議

加大技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)力度，強化全球知識產(chǎn)權(quán)布局

一是加大關(guān)鍵材料與核心裝備技術(shù)攻關(guān)力度。通過政策引導(dǎo)和資金支持，制訂關(guān)鍵材料與核心裝備重點研發(fā)計劃，引導(dǎo)高校、研究院所等加強基礎(chǔ)材料研發(fā)，提升材料性能水平，鼓勵企業(yè)加大對氫能關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)投入力度，推動氫能技術(shù)自主創(chuàng)新，降低對進口技術(shù)和設(shè)備的依賴。

二是鼓勵技術(shù)攻關(guān)發(fā)展模式創(chuàng)新。以市場需求為主導(dǎo)，強化企業(yè)創(chuàng)新主體地位，引導(dǎo)氫能產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)整合行業(yè)優(yōu)勢力量，以“鏈主”發(fā)榜、“鏈員”揭榜的模式，開展產(chǎn)業(yè)技術(shù)難點攻關(guān)，帶動產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新。

三是強化專利保護機制，鼓勵企業(yè)加強核心知識產(chǎn)權(quán)海外布局。推進自主知識產(chǎn)權(quán)維護及專利鼓勵政策，增強企業(yè)、高校的專利保護意識，關(guān)注產(chǎn)業(yè)鏈上下游技術(shù)發(fā)展，做好相關(guān)領(lǐng)域國際專利申請和布局，提升參與國際市場的核心競爭力。加強高校與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢企業(yè)的合作，促進核心技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，通過專利許可、專利轉(zhuǎn)讓等形式，盡快實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新成果市場價值最大化。

建立技術(shù)攻關(guān)長效機制，加強跨領(lǐng)域聯(lián)合攻關(guān)

打造國家和地方兩級技術(shù)攻關(guān)機制。國家層面，搭建高能級創(chuàng)新平臺，聚焦共性技術(shù)開發(fā)，提升原始創(chuàng)新能力。建立國家級共享實驗與檢測平臺，為氫能企業(yè)提供研發(fā)資源及技術(shù)應(yīng)用測試場景，為氫能產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)高起點、高質(zhì)量發(fā)展提供強有力的科技支撐。依托行業(yè)骨干企業(yè)、科研機構(gòu)和高校，聯(lián)合組建國家級實證基地、國家實驗室、國家制造創(chuàng)新中心等平臺，聚焦關(guān)鍵共性技術(shù)開展科研攻關(guān)，建立氫能知識產(chǎn)權(quán)開源機制。引導(dǎo)高校及科研院所進一步合理優(yōu)化與利用科學(xué)資源，對外開放大型實驗設(shè)備，最大化地實現(xiàn)資源價值，為企業(yè)高水平技術(shù)創(chuàng)新提供支撐。

地方層面，以項目需求為牽引，加強跨領(lǐng)域跨產(chǎn)業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，突破關(guān)鍵技術(shù)。以聯(lián)合體等形式深化產(chǎn)學(xué)研用產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新合作，“串點成鏈，織鏈成面”，推動產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，利用不同地區(qū)的資源和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，聯(lián)合打造“氫能聯(lián)合體”，促進氫能產(chǎn)業(yè)打破區(qū)域限制，打造地方之間合作交流機制，優(yōu)勢互補、資源共享，錯位協(xié)調(diào)發(fā)展，避免重復(fù)投資，實現(xiàn)跨地域聯(lián)合發(fā)展。支持制氫裝備制造車間智能化升級改造，提高企業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，增強企業(yè)和產(chǎn)品的競爭力。引導(dǎo)企業(yè)和院校重點聚焦制氫、儲運、加注、燃料電池等產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)，圍繞關(guān)鍵環(huán)節(jié)開展技術(shù)攻關(guān)與商業(yè)化示范。探索將氫能產(chǎn)業(yè)納入全國行業(yè)專業(yè)競賽范疇，強化各層級氫能人才培養(yǎng)，重點培養(yǎng)氫能大國工匠和高技能人才。

推進綠色氫基能源認證，提升全產(chǎn)業(yè)鏈綠色價值

一是推動綠色氫基能源的碳減排量納入全國碳市場。從國家層面統(tǒng)籌協(xié)調(diào)開展氫能領(lǐng)域CCER方法學(xué)研究，建立完善綠色氫基能源全生命周期碳排放核算體系，出臺各領(lǐng)域氫能碳減排量化核準標準，打造清潔低碳的生產(chǎn)供應(yīng)鏈。推動綠色能源碳資產(chǎn)管理平臺的應(yīng)用和普及，建立各類氫基能源項目碳排放數(shù)據(jù)監(jiān)測體系，以碳價值激勵氫基能源產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展。

二是明確綠氫及綠色氫基能源認證標準，推動國內(nèi)外標準兼容。加快構(gòu)建氫基能源認證標準體系，明確綠氫、綠氨、綠醇、綠色航煤等氫基能源定義，確定綠色化學(xué)品與綠色燃料的制備、生產(chǎn)場景，明確各個產(chǎn)品認證對應(yīng)的溫室氣體排放閾值。加強與國際組織的合作，大力推動綠色氫基能源全生命周期碳排放核算方法學(xué)及認證體系與國際標準接軌和互認，主動應(yīng)對氫能產(chǎn)業(yè)貿(mào)易壁壘，積極參與國際氫能貿(mào)易標準規(guī)則制定，提升國際影響力。

加強對外交流合作，增強國際產(chǎn)業(yè)鏈分工主導(dǎo)權(quán)

一是在人才引進、技術(shù)研發(fā)、標準制定與產(chǎn)業(yè)投資等領(lǐng)域積極開展國際合作。吸納國際先進經(jīng)驗和技術(shù)，培育氫能領(lǐng)域的國際先進人才，建立國際合作與創(chuàng)新平臺，鼓勵實施氫能國際大科學(xué)計劃和大工程，實現(xiàn)技術(shù)引進吸收再創(chuàng)新，推動我國氫能產(chǎn)業(yè)國際化發(fā)展。

二是提升我國國際氫能產(chǎn)業(yè)鏈分工的主導(dǎo)權(quán)。發(fā)揮“一帶一路”國際合作紐帶作用，鼓勵企業(yè)積極開展國際投資。加強對中東等未來潛力巨大、當(dāng)前基礎(chǔ)設(shè)施與技術(shù)水平相對薄弱、投資成本相對較低、現(xiàn)階段氫能發(fā)展相對滯后地區(qū)的投資，將有助于我國進一步強化區(qū)域合作，建立穩(wěn)固的合作伙伴關(guān)系，在全球氫能貿(mào)易格局構(gòu)建中占據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈的有利地位。同時，積極鼓勵企業(yè)布局海外氫能資產(chǎn)，包括甲醇和氨貿(mào)易港口，搶占貿(mào)易節(jié)點，強化風(fēng)險抵抗能力，提高國際貿(mào)易話語權(quán)，推動我國從氫能大國向氫能強國轉(zhuǎn)變。

加強先進技術(shù)示范引領(lǐng)，推動一批試點項目落地

加強先進技術(shù)應(yīng)用場景供給保障，優(yōu)先在重點領(lǐng)域開展一批試點示范項目，探索具有可借鑒、可推廣的經(jīng)驗和模式。

在氫制取方面，優(yōu)先支持高性能兆瓦級國產(chǎn)PEM制氫裝備及ALK與PEM耦合大規(guī)模離網(wǎng)制氫技術(shù)等先進裝備和重點技術(shù)示范應(yīng)用。將可再生能源離網(wǎng)制氫技術(shù)與深遠海資源開發(fā)相結(jié)合，研究開展規(guī)模化海上風(fēng)電離網(wǎng)制氫技術(shù)實證。

在氫儲運方面，優(yōu)先支持符合條件的企業(yè)開展高壓純氫管道建設(shè)與示范運營。加快開展主干天然氣管道摻氫輸送可行性研究，規(guī)劃1~2個實證項目。

在氫加注方面，積極開展液氫加氫站建設(shè)與示范運營。支持內(nèi)河水上加氫站建設(shè)，開展船-船同步加氫技術(shù)研究，謀劃1~2條氫能內(nèi)河航道。

在氫應(yīng)用方面，加快在副產(chǎn)氫聚集區(qū)推動一批化工、能源、冶金、交通領(lǐng)域示范應(yīng)用項目建設(shè)。積極開展海上氫能應(yīng)用示范項目，在山東、海南、福建等有條件地區(qū)，選取海上風(fēng)電制氫、海上輸運氫、海上加氫、海上能源島等海洋氫能典型場景開展試點示范。以大型港口及沿海工業(yè)園區(qū)等為應(yīng)用場景，打造1~2個氫基燃料基地。

在煤電鍋爐摻氨方面，建立國家級氫氨融合燃燒實驗平臺，鼓勵優(yōu)先對服役年限較長的煤電機組進行評估和改造，推動一批煤電鍋爐摻氨混燃改造商業(yè)化運營示范項目落地。