“能源清潔低碳發(fā)展關乎人類未來。”當前，解決不斷增長的能源需求與可持續(xù)發(fā)展之間的矛盾，是世界各國的共同目標。2014年，習近平總書記提出推動“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，為我國能源發(fā)展指明了方向。近年來，氫能以資源豐富、熱值高、無污染等優(yōu)勢被視為推動未來能源轉(zhuǎn)型的二次能源。美、德、日等發(fā)達國家均出臺相應政策，將發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)提升到國家能源戰(zhàn)略高度。經(jīng)過多年的積累，我國氫能產(chǎn)業(yè)部分領域初具產(chǎn)業(yè)化條件。未來隨著技術的不斷更新、成本的持續(xù)下降、機制的健全完善，氫能的發(fā)展必將為推動能源清潔低碳轉(zhuǎn)型提供有力支撐。

能源轉(zhuǎn)型發(fā)展形勢

當前，化石能源依然是世界的核心能源。2018年全球由能源消費產(chǎn)生的碳排放達到331億噸，占全球排放總量的三分之二，同比增長1.7%。其中，包括我國在內(nèi)的新興經(jīng)濟體碳排放增長十分明顯?？紤]各國根據(jù)“巴黎協(xié)定”制定的長期能源發(fā)展目標，可再生能源在全世界快速發(fā)展，根據(jù)國際可再生能源署(IRENA)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2018年全球可再生能源同比增長8%，約占全球能源需求增長的25%。清潔低碳的可再生能源取代煤炭等化石能源，成為能源轉(zhuǎn)型的重要舉措。

近年來，我國大力發(fā)展可再生能源，化石能源消費占比逐步下降。以電力為例，我國可再生能源裝機容量占全球總量的29.6%，其中水電、風電和太陽能發(fā)電分別占全球能源裝機總量的27.2%、32.8%和36%，穩(wěn)居世界第一，并已提前完成我國能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃目標。但可再生能源發(fā)展過快，與其匹配的電網(wǎng)系統(tǒng)并未建成，造成部分地區(qū)棄風、棄光、棄水問題嚴重。此外，“以氣代油”“以電代油”等替代成本較高，導致用戶側(cè)需求與能源供給側(cè)發(fā)展不協(xié)調(diào)、不平衡。因此，促進可再生能源發(fā)展，不光需要完善的政策機制、配套設施、技術升級，也需要探索創(chuàng)新能源轉(zhuǎn)換媒介，氫能的發(fā)展為推動能源清潔低碳轉(zhuǎn)型提供了一個重要方向。

氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

發(fā)展現(xiàn)狀

在國外，氫能備受關注，美國能源部在2002年發(fā)布《國家氫能發(fā)展路線圖》，聯(lián)合高校企業(yè)共同攻關氫能及燃料電池關鍵技術，并成立美國燃料電池和氫能聯(lián)盟。經(jīng)過多年積累，美國已具備世界領先的氫能基礎設施集成與裝備制造技術;德國已穩(wěn)步完成《氫能與燃料電池計劃》，成功開展燃料電池汽車、家庭熱電聯(lián)供站、加氫站等方面研究示范。截至2018年年末，歐洲擁有152座已運營加氫站，其中德國就擁有60座對外經(jīng)營店，并計劃2030年達到1000座，覆蓋全部德國人口;日本發(fā)布《氫能/燃料電池戰(zhàn)略發(fā)展路線圖》，分階段推進氫能關鍵技術研發(fā)和基礎設施建設。當前，日本已初步實現(xiàn)家用燃料電池熱電聯(lián)供固定電站和燃料電池汽車商業(yè)化推廣。

在國內(nèi)，氫能的“熱度”不斷提升，2016年，政府發(fā)布《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃(2016~2030年)》將氫能產(chǎn)業(yè)納入國家能源戰(zhàn)略。今年全國兩會，將“推動充電、加氫等設施建設”寫入《政府工作報告》，作為解決能源資源問題和環(huán)境危機的有效途徑。國內(nèi)十余省市陸續(xù)發(fā)布氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。其中，江蘇打造“長三角氫走廊”、山東發(fā)展“中國氫谷”、大同建設“氫能之都”。能源央企也積極布局氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，如國家電投、中廣核、華能等企業(yè)積極探索可再生能源制氫技術。在國家政策推動下，我國氫能發(fā)展已具有一定基礎，現(xiàn)有工業(yè)制氫量已達2500萬噸/年。截至2018年底，國內(nèi)正在運營的加氫站達到19座，排名全球第四。但當前相對于傳統(tǒng)應用領域，氫能占比新能源的應用份額很低，受成本和技術制約嚴重，我國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還處于起步。

相關政策

當前國內(nèi)出臺氫能產(chǎn)業(yè)相關政策主要分為產(chǎn)業(yè)發(fā)展、技術研發(fā)、財政支持三個方面。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面。政府統(tǒng)籌規(guī)劃氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線，分階段推進氫能技術升級和產(chǎn)業(yè)升級。2016年，國務院印發(fā)《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》指導制氫、儲氫、運氫等關鍵技術攻關及發(fā)展規(guī)劃。2018年，武漢市政府和蘇州市政府分別發(fā)布《武漢氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃方案》、《蘇州市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施意見》，結(jié)合地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎，制定氫能發(fā)展規(guī)劃。

技術研發(fā)方面。一是重點突破制氫、儲氫、燃料電池等關鍵技術攻關。2016年，國務院發(fā)布《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》提出重點開發(fā)氫能、燃料電池等新一代能源技術。2017年，北京市政府發(fā)布《北京市加快科技創(chuàng)新培養(yǎng)新能源智能汽車產(chǎn)業(yè)的指導意見》提出科學布局并適度超前推進燃料電池汽車的研制，培育產(chǎn)業(yè)新增長點。二是推動燃料電池汽車及其基礎設施建設創(chuàng)新示范。2017年，科技部發(fā)布《“十三五”交通領域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》提出推進加氫站建設和燃料電池汽車規(guī)模示范。

財政支持方面。一是對符合國家技術標準和滿足日加氫能力要求的新建燃料電池汽車加氫站，給予投資補償。2014年，國家財政部發(fā)布《關于調(diào)整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》提出對符合國家技術標準且日加氫能力不少于200公斤的新建燃料電池汽車加氫站每個站獎勵400萬元。廣東、安徽、河南等省市也陸續(xù)出臺補貼政策。二是對燃料電池汽車實行車輛購置補貼，推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2018年，廣州市發(fā)改委發(fā)布《關于征求廣州市推動新能源汽車發(fā)展若干政策公眾意見的通知》明確燃料電池汽車購置補貼。

氫能展望

氫能在未來發(fā)展中，成為由傳統(tǒng)化石能源為主向可再生能源為主的能源體系中重要的二次能源媒介。2018年，中國氫氣產(chǎn)量約2100萬噸，根據(jù)中國氫能聯(lián)盟預計，2030年，中國氫氣需求量將達到3500萬噸，在終端能源體系中占比為5%。到2050年氫能將在中國終端能源體系中占比至少達到10%，氫氣需求量接近6000萬噸，可減排約7億噸二氧化碳。

氫能在能源轉(zhuǎn)型中的主要作用

氫能使得 “萬物鏈接”，促進能源互聯(lián)互補，實現(xiàn)跨能源網(wǎng)絡協(xié)調(diào)優(yōu)化。作為高能量密度無污染排放的二次能源，氫能具有遠距離輸送、大規(guī)模存儲和“氫-電”互換的特性，是有效耦合傳統(tǒng)化石能源和可再生能源系統(tǒng)，構(gòu)建現(xiàn)代能源體系的重要能源。

促進清潔能源消納。在源端通過可再生能源制氫，可實現(xiàn)清潔電力到清潔氣體的大規(guī)模儲存，是解決可再生能源消納、平抑波動性和間歇性的重要手段。近年來，以德國為首的西歐國家正嘗試探索風電、太陽能電解制氫，然后利用氫氣制甲烷并用天然氣管道輸送的發(fā)展模式，即“電轉(zhuǎn)氣”模式。

保障能源安全、靈活供應。基于氫的儲能系統(tǒng)可作為靈活電源，在用電低谷時制氫存儲電能，在用電高峰時通過燃料電池釋放電能，實現(xiàn)電網(wǎng)“削峰填谷”。同時，氫儲能系統(tǒng)可為電網(wǎng)提供調(diào)頻、調(diào)壓等輔助服務。當?shù)仄髽I(yè)結(jié)合地方新能源消納形勢，計劃在六安建設1兆瓦氫儲能系統(tǒng)示范工程，采用清潔能源電解水制氫，通過氫燃料電池發(fā)電，實現(xiàn)與電網(wǎng)的友好互動。

提高能源終端利用效率。依托氫燃料電池技術，建立分布式能源網(wǎng)絡，做到區(qū)域或城市電力、熱能和冷能的聯(lián)合供應。以日本為例，東京天然氣公司和松下公司聯(lián)合研發(fā)的家庭分布式能源系統(tǒng)已經(jīng)在日本成功推廣。該系統(tǒng)燃料電池利用天然氣提取氫氣作為燃料，發(fā)電和用電地點相同，且發(fā)電產(chǎn)生的熱量也被用來供熱。整個系統(tǒng)的能源利用效率高達95%，而傳統(tǒng)天然氣發(fā)電加鍋爐效率僅有68.7%。

促進交通清潔化轉(zhuǎn)型。加氫基礎設施是氫能利用和發(fā)展的中樞環(huán)節(jié)，是為燃料電池充裝燃料的專門場所。不同來源的氫氣壓縮機增壓后，儲存在高壓儲罐內(nèi)，再通過氫氣加注機為氫燃料汽車加注氫氣。在商業(yè)運行模式下，乘用車氫氣加注時間一般控制在3-5分鐘。隨著燃料電池汽車商業(yè)化推廣，美國、德國、日本等國家能源企業(yè)加快燃料電池汽車加氫站的布局建設，提前搶占加氫服務市場。

本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2019年12期，作者馬璐瑤供職于國網(wǎng)安徽省電力有限公司培訓中心，尹晨旭供職于國網(wǎng)安徽省電力有限公司經(jīng)濟技術研究院，吳琦供職于國網(wǎng)安徽省電力有限公司培訓中心，吳青供職于南京審計大學信息工程學院