全球最大绿色氢氨项目在内蒙古投产、全球首个30兆瓦级纯氢燃机示范项目开工、全球首次绿色船用氨燃料加注作业在辽宁大连完成、首批氢能两轮车商业化运营项目在广东东莞落地……今年以来,重大氢能项目接连落地,氢能应用场景多点开花,氢能高质量发展呈现良好态势。

氢能作为一种清洁、高效的能源载体,以其独特优势被视为未来能源体系的重要组成部分,也是实现碳达峰碳中和目标和经济社会可持续发展的客观需要。近日,在中国产业发展促进会氢能分会、内蒙古自治区氢能产业发展促进会主办的2025氢能产业发展大会上,与会专家表示,氢能在新型能源和工业体系中具有不可替代的作用,要坚持绿色低碳转型,持续推进能源结构优化调整,坚定不移推动氢能产业高质量发展。

(左上)青岛炼化公司工作人员在制氢装置区域巡查。张进刚摄(中经视觉);(右下)氢能重卡在陆海新通道重庆无水港等候发车。新华社记者唐奕 摄

“制储输用”全面开花

在全球应对气候变化挑战的大背景下,氢能已成为全球主要国家加快能源转型升级、培育经济新增长点的重要战略选择。目前,已有60多个国家和地区将氢能纳入能源战略。日本提出“氢能社会”愿景,在燃料电池汽车、家用燃料电池系统方面走在世界前列;欧盟通过“氢能战略”,大力推动绿氢生产和应用,并在工业脱碳和能源存储方面取得了积极进展;美国在高效电解槽、先进燃料电池等领域技术创新方面表现突出。

我国通过加强顶层设计,制定产业政策,深化技术创新,有序探索项目落地模式,氢能产业“制储输用”各环节呈现积极发展态势。目前,我国建成可再生能源制氢项目产能占全球比例超50%,成为可再生能源制氢及相关产业发展引领者。“三北”地区氢能产业发展迅速,一批项目建成投运,逐步贯通氢能制取—储运—应用全流程,发挥了较好示范作用。同时,我国积极推动氢能产业链、供应链、创新链合作,参与国际标准和认证体系建设,为全球能源转型贡献中国智慧。

“建设新型能源体系是实现‘双碳’目标的重要途径,绿色氢能产业在其中扮演重要纽带作用。”水电水利规划设计总院院长助理彭烁君表示,在新型电力系统中,发展氢能可促进可再生能源消纳,实现跨季能源平衡,管道输氢技术也可与特高压电力输送形成有效补充。在新型煤炭系统中,煤电掺氨可解决煤电绿色低碳转型问题,在煤化工中进行绿氢替代,可提高煤炭利用效率并减少碳排放。在新型油气系统中,绿氢可与天然气掺混用于燃气轮机发电与城镇天然气替代,绿色氢、氨、醇可对传统的油气进行绿色替换,用于交通和工业领域,支持可再生能源在非电领域发挥减碳作用。

彭烁君认为,近期看,日本、韩国等国家和地区化工巨头对绿氨的进口需求,中远海运、马士基等国际航运龙头对绿色甲醇的需求,是短期内刺激我国氢能产业发展的主要驱动之一。远期看,氢能贸易和投资流动将催生新的相互依存模式,大力发展可再生能源制氢并积极参与国际贸易,可为中国参与构建国际能源秩序提供良好契机。

推动电氢协同发展

“我们要清醒地认识到,氢能产业发展还面临诸多挑战。”中国产业发展促进会会长于彤坦言,政策体系尚不完善、制取成本相对较高、储运技术有待突破、应用场景有待拓展等,在一定程度上制约着氢能产业高质量发展。

近年来,随着光伏、风电技术加速成熟,可再生能源发电经济性日益凸显,带动新能源进入快速发展阶段。据机构预计,到2030年,我国风电和光伏装机将达到28亿千瓦至30亿千瓦,较2020年增长5倍到6倍。届时仅凭特高压输电网络,难以满足风光发电全额并网消纳需求。

西南石油大学碳中和首席科学家雷宪章认为,采取“能电则电,能氢则氢”战略,通过电氢协同发展模式,可有效促进可再生能源高质量发展。

制氢和储运氢成本高是当前制约氢能产业发展的两大关键因素。离网制氢技术是破解电解水制氢成本困境的可行方案。雷宪章表示,当制氢电价降至每千瓦时0.15元至0.2元,离网制氢将具备经济性。不同电解水制氢技术各具优势,离网制氢场景下,采用碱性电解槽、质子交换膜电解槽、可逆固体氧化物燃料电池耦合方案,在风光发电时段进行绿氢制取,在无风无光时段,将可逆固体氧化物燃料电池切换至燃料电池模式,利用存储的氢气反向发电,可实现零碳制氢的闭环自洽。

液态有机储氢技术是破解氢储运安全与成本困境的重要方案。液态有机储氢技术通过加氢反应,将氢气固定于芳香族有机化合物中,实现氢能的安全稳定储存。雷宪章说:“液态有机储氢技术可利用现有油轮、油罐车等运输工具,实现‘运氢像运水一样方便,储氢像储油一样安全’。”

氢能规模化落地还亟需打通应用场景。内蒙古包头市是全国能源消耗总量排名靠前的地区,也是绿色转型压力较大的地区,氢能成为当地用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。内蒙古自治区党委常委、包头市委书记陈之常介绍,包头将围绕绿氢“制储输用”全产业链一体化发展,进一步做大绿氢产业规模,完善配套基础设施,拓展应用场景,做强科技支撑,打造全国重要的氢能装备制造基地。

双重属性优势凸显

氢能兼具工业原料和能源产品双重属性,是解决工业脱碳的重要可行方案。可再生能源制氢不仅能解决可再生能源储存问题、增加能源系统灵活性,还可通过工业流程再造,助力难以直接采取电气化手段实现脱碳的行业完成低碳与零碳化改造。

目前,氢能在我国工业体系中主要发挥原料属性功能,应用多集中在合成甲醇、合成氨、炼化和煤化工等领域。预计到2050年,绿氢作为工业原料和能源产品的优势与作用将得到充分体现。

综合相关机构预测,到2050年,氢能作为工业原料,在氨、醇、烯烃等化工领域的需求量约2000万吨/年,在冶金领域作为还原剂等的需求量约700万吨/年;氢能作为能源产品,通过掺烧供热或发电,替代传统化石燃料的需求量约1500万吨/年,各类运输工具对氢或氢基绿色燃料的需求量也非常大。

“氢能依托其双重属性优势,将在燃料和原料协同发展以及产业链协同方面发挥关键作用。未来5年,氢能将加速呈现多元化发展态势,并成为经济新增长点。”北京大学能源研究院副院长杨雷说。

展望“十五五”时期,彭烁君预计,在经济性方面,绿氢、绿氨将初步具备价格竞争优势。在应用趋势方面,以满足国外需求的绿色甲醇燃料和燃料电池重卡为主的氢能应用将实现规模化发展;化工灰氢替代、气电掺氢、天然气管道掺氢等应用将成为局部地区的发展重点;燃料电池发电、煤电掺氨、氢冶金等领域应用以项目示范为主。综合研判,“十五五”时期绿氢需求规模为240万吨/年至430万吨/年。

为持续推动氢能高质量发展,国家能源局能源节约和科技装备司副司长边广琦表示,将强化政策引领,在“十五五”能源发展规划中进一步明确氢能产业发展目标路径,推动氢能项目和基础设施科学布局,推进氢能“制储输用”全链条协调发展;坚持科技创新,加强对能源科技创新平台、科技攻关、集成应用示范等方面支持力度,推动技术与产业深度融合发展;拓展应用场景,持续推动氢能在能源、化工、交通、冶金等领域推广应用,促进氢能产业规模化发展。