氢能作为零碳排放的清洁能源，具有来源广泛、绿色环保、能量密度大、转化效率高和适用范围广的特点，兼具社会效益和经济效益，被誉为“21世纪的终极能源”，是世界能源转型的一个重大战略方向。目前我国氢能产业链不断完善，国产化水平显著提升，政策支持力度不断加大，“十四五”甚至未来更长时期有望迎来重要发展机遇期。氢能具有清洁低碳属性和跨界应用潜力，是用能终端实现绿色低碳发展的重要载体，即能用于大规模、长周期的储能，又能加速推进工业、交通等领域的低碳化，加快绿色氢能产业发展是助力我国实现‘双碳‘目标的重要路径。
　　一、氢能产业已经初具规模
　　近年来，得益于制氢成本的大幅下降和氢燃料电池汽车技术的逐步成熟，氢能产业正在成为新能源发展的重点领域，氢能技术和产业都有了一定的积累，具备了加速发展的基础。氢作为能源使用，其发展和应用的产业链包括制氢、运氢、储氢、加氢和氢燃料电池汽车多个环节。氢能及燃料电池从上游制氢、储运，到电堆、系统开发，再到下游应用，产业链较长、环节众多。氢能作为众多一次能源转换、传输和融合交互的纽带，将在我国能源体系中发挥越来越重要的作用。
　　我国在氢能和燃料电池两大技术攻关领域，坚持战略引领和创新驱动，加快产业布局，坚持市场导向，扩大国际合作，推进氢能和燃料电池产业高质量发展。我国燃料电池电堆的单堆功率密度、最低冷启动温度寿命以及最高效率等指标均有大幅改善，燃料电池商用车在续驶里程和整车成本方面都显示出了明显优势。我国氢能源汽车产业正处于即将进入“产业化发展”的前夕，即主要技术瓶颈“将通未通”，但成本尚未降到商用化水平。
　　国内氢能产业逐步形成了完整产业链，掌握了主要生产工艺和技术，也形成了300多家规上工业企业，进入国内氢能市场的外企已经超过40家，所有产业链环节，都有企业投资，燃料电池、氢气储运等技术环节，投资比较集中。已有12个省区市35个地市开展了氢能规划，政策鼓励下国内对氢领域的投资呈现井喷状态。
　　目前，我国氢的制取主要有以下三种技术路线:一是以煤炭、天然气为代表的化石能源重整制氢，这是目前我国主要的氢源，其中煤制氯占62%，天然气制氢占19%。二是以焦炉煤气、氯碱尾气为代表的工业副产气制氢，占18%。三是电解水制氢，仅占左右1%。我国当前的氢源结构以煤为主，和全球平均氢源结构相比，来源于煤的氢气比例在40%以上。
　　二、氢能兼具社会效益和经济效益
　　氢能之所以成为能源转型的焦点，就是因为氢能清洁环保，使用以后只生成水，没有任何污染，即零碳能源。氢能是一种来源广泛、清洁无碳、灵活高效、应用场景丰富的二次能源，是推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想互联媒介，是实现交通运输、工业和建筑等领域大规模深度脱碳的最佳选择。氢能是全球能源技术革命的重要方向，加快发展氢能产业，是应对全球气候变化、保障国家能源供应安全和实现可持续发展的战略选择，是构建“清洁低碳、安全高效”能源体系、推动能源供给侧结构性改革的重要举措。
　　由于氢的来源多样，能实现终端零排放，环保效果良好，既可以通过燃料电池发电，广泛用于交通设施，如船舶、轨道车辆、重载卡车、公共交通等，又可以作为清洁的燃料使用，应用在高温加热的工艺产业上。而且，氢能效能高且稳定，仅少量水就能制备出可观的氢气，进而转换成电能，简单便利。
　　在车用场景中，氢燃料电池可解决锂电池里程焦虑，因充氢时间短，在重载、长距离场景中优势明显。伴随着锂电池汽车的发展演进，锂电车逐渐暴露出一些诸如充电慢、寿命短、低温环境下续航能力差等不足之处，这些不足之处正是氢燃料电池汽车优势所在。氢燃料电池汽车可以广泛地应用于交通、建筑、工业和更高效的储能领域，成为中国推动碳达峰、碳中和目标实现的“示范区”。
　　中国对2060年实现碳中和做出承诺，与此前提出将在2030年左右二氧化碳排放达到峰值相比，这个目标进一步加大了力度，要求也更高。氢能作为一种低碳、清洁的能源载体，是实现碳中和路径的重要抓手。发展氢能与燃料电池产业对于降低传统化石能源依赖度、提升可再生能源利用率、助力我国提早实现碳减排承诺，具有重要战略意义。
　　三、氢能产业国产化水平显著提升
　　随着我国在氢能领域的持续发力，关键零部件和技术开发方面已有所突破，氢燃料电池汽车自主化产业生态体系基本建立，国内的氢能产业逐步形成了完整产业链，掌握了主要生产工艺和技术。
　　在氢能源汽车整车制造业中，已经基本不存在关键技术、核心材料、重要零部件被“卡脖子”的现象。经过数年发展，国内已经拥有一批铂金催化剂供应商，并且质子交换膜领域也出现商业化进程取得成功的国产品牌。在氢燃料电池电堆中，已经大量运用国产技术、部件或材料等。氢燃料电池汽车最关键、最核心的部分便是氢能在汽车领域的运用载体——燃料电池，目前我国氢燃料电池产业中，电堆的关键部件膜电极已与国际水平相差无几，已能满足氢燃料电池大批量生产所需。目前，我国在氢燃料电池的上述6个方面，已实现了全自主化。中国已掌握部分氢能基础设施与一批燃料电池相关核心技术，制定出台国家标准86项次，具备一定的产业装备及燃料电池整车生产能力。从制氢、储运氢、加氢站到燃料电池系统，我国氢燃料电池汽车产业链优势明显。
　　四、我国氢能产业发展面临的挑战
　　近年来，我国在政策层面大力支持氢能产业发展，相关规划不断完善，支持力度也在不断增加，着力打造包括氢燃料电池汽车在内的氢能产业。在国家层面政策密集发布后，多个省市也陆续出台产业政策加速燃料电池汽车发展，目前，全国范围内省及直辖市级的氢能产业规划超过20个，地级市及区县级的氢能专项规划超过40个。全国除西藏自治区外，各省、自治区和直辖市都已经有氢能相关的优惠政策或产业布局，部分区域的基础设施网络已初具雏形。从各省市规划看，“综合能源发展”是氢能产业发展重点，氢能成为传统能源清洁化利用的重点技术方向。尽管，我国相关部委和地方政府已出台近200多个政策文件推动氢能在能源转型、科技创新、“双碳”行动等方面发挥更大作用。但是我国氢能产业发展仍面临较大的挑战，主要包括以下三个方面：
　　1.低成本低排放绿氢制取面临较大困难。我国主要通过化石能源制取的灰氢占主导地位，限制了氢能产业的高质量发展，低成本低排放绿氢制取是氢能产业面临的重要挑战之一。化石能源制氢和工业副产制氢工艺成熟、成本较低，短期内仍将是主要氢源，但也面临化石能源储量有限、制氢过程存在碳排放问题，而工业副产制氢产量有限且供应辐射路程短。因此，从长远来看，电解水制氢易与可再生能源结合，规模潜力更大、更加清洁可持续，是最具潜力的绿氢供应方式。
　　2.氢能产业链供应体系尚不完备。目前，我国已建成加氢站将近300座，主要以35MPa气态加氢站为主，而储氢量更大的70MPa高压气态加氢站占比低。液氢加氢站、制氢加氢一体站的建设和运营经验不足。现阶段氢的运输主要以高压气态长管拖车运输为主，管道运输仍为短板弱项。尽管液态储氢技术和金属氢化物储氢技术等取得了较大进步，但储氢密度、安全性和成本之间的平衡关系尚未解决，离大规模商业化应用还有一定差距。
　　3.专门政策体系和多部门多领域协调合作机制尚不完善。虽然《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》是我国首个国家层面的氢能发展规划，但专项规划以及政策体系仍需完善。氢能产业链涉及多种技术和行业领域，目前还存在跨领域协作不足，跨部门协调机制不够完善等问题。例如，加氢站建设需要资金、技术、基建等多部门协作，但目前存在主管部门不明确，审批难度较大等问题，对产业发展形成较大制约。
　　五、未来发展前景广阔
　　从优化能源结构的角度来看，氢能将推动能源消费结构从传统化石燃料向清洁低碳燃料转变，发展前景广阔。氢能应用市场潜力巨大，在能源、交通、工业、建筑等领域都有着广阔的发展前景，仅在交通领域，有船舶、航空等诸多非汽车应用场景。氢动力在航空领域的应用有着明显的技术优势，氢本身就是为飞行而诞生的。氢有较高的能量密度，用于航空的氢动力成本将有巨大的下降空间。工业无人机是一个巨大的领域，在应急、高原巡检等方面都将有广阔的应用场景，在长距离、长时间应用的领域，氢能无人机都有着明显的优势。到2030年，氢能的生产与基础设施成本将下降一半，使其更具竞争力，届时全球燃料电池乘用车保有量将达100万-150万辆。国际氢能委员会预计，到2050年，氢能将承担全球18%的能源终端需求，创造超过2.5万亿美元的市场价值和3000万个工作岗位，减少60亿吨二氧化碳排放，全球将有1000万-1500万辆氢燃料电池汽车，将占据全球车辆的20%-25%，氢能在交通领域的应用将达到17%的份额，在热电联产中将达到19%，届时将成为与汽油、柴油并列的终端能源体系消费主体。
　　从我国氢能产业发展看，随着国家将氢能上升到国家能源战略高度，我国氢能势必将迎来更为高速的发展。随着国家对氢能产业的大力支持，各省市结合自身优势，纷纷进行氢能产业布局，完善氢能产业链。在已经发布的地方规划中，到2025年即将推广燃料电池汽车累计超过12万辆，加氢站超过600座，氢能与燃料电池产业累计产值将超过9千亿元。预计2030年中国燃料电池商用车整体销量能够实现32万辆左右，占商用车整体市场的7%，2050年实现160万辆。到2050年，中国氢能占终端能源消费比例达10%，氢燃料电池汽车保有量3000万辆，氢气需求量6000万吨，氢能将带动形成一个12万亿元产值的新兴产业。
　　(中宏国研经济研究院(公众号)2023-03-11)