氫能被視為21世紀的終極能源。2018年，國內外布局氫能的動作不斷。2018年2月，國家能源集團牽頭成立中國氫能及燃料電池產業創新戰略聯盟（簡稱中國氫能聯盟）；同年4月，全球首個褐煤制氫商業試點項目誕生；同年10月，國家能源集團準能集團、氫能科技公司、北京低碳清潔能源研究院和濰柴控股集團簽署200噸級以上氫能重載礦用卡車研發合作框架協議……中國氫能聯盟理事長，國家能源集團黨組副書記、總經理凌文將2018年定義為中國氫能源及燃料電池產業的發展元年。

“我國能源體系存在不安全、不平衡、不可持續的問題，主要體現在能源安全、煤炭大國但利用不夠清潔、碳排放壓力大、可再生能源發展遇瓶頸、電力系統靈活性不足五個方面。”《中國氫能源及燃料電池產業發展研究報告》核心觀點指出了我國能源體系的“瑕疵”。

報告指出，2017年，我國石油進口量突破4億噸，對外依存度高達68.85%，70%的石油進入交通運輸領域；天然氣進口量達946億立方米，39%的天然氣依靠進口。

煤炭方面，80%的煤炭用于發電和供熱，碳排放量大，散燒煤污染嚴重；褐煤保有儲量約1300億噸，占煤炭儲量的13%，開發利用不足；褐煤碳含量低，氫含量相對較高，科學利用褐煤，相當于發現了一種新能源。

碳排放方面，我國提出2030年減排目標：單位GDP的二氧化碳排放量比2005年下降60%至65%。以化石能源為主的能源結構為我國實現碳排放目標帶來了巨大挑戰。

而可再生能源間歇、波動等特點，造成并網消納困難，2017年可再生能源發電量占比僅增加0.7%，電力系統調峰能力仍不能滿足非化石電源發展的需求，全年棄可再生能源電量達1007億千瓦時。

電力作為目前我國終端能源消費的主體，其最大的問題在于無法存儲。可再生能源的接入帶來的不確定性影響著電力系統的安全穩定運行。

氫能或許是更優選擇。國家能源集團北京低碳清潔能源研究院主任助理、氫能技術開發部門經理何廣利表示，氫這種元素在多種化合物中都存在，宇宙質量的75%都是氫。此外，目前燃料電池技術發展比較快。過去氣（天然氣）網與電網是分開的，不僅公司和業務是獨立的，而且運行上也沒有相互作用的關系。現在，通過氫這條路線，讓氫氣通過燃料電池發電，相當于把氣網和電網聯系起來了，整體上會形成一個綜合的能源網絡，可實現各種形式的能量轉化優化。

“在能量轉化優化過程中，燃料電池起了關鍵作用。根據現有的燃料電池體系，理論上氫能的轉化效率可達85%以上。”何廣利說。據了解，氫燃燒熱值高，居各種燃料之冠，是液化石油氣的2.5倍、汽油的3倍。

“氫是不含碳的，大部分的氫都是從水里來的，而氫能利用后又產生水。從用能過程來看，氫不會像煤炭、石油等一次能源那樣，用著用著就沒了。”何廣利說。

《中國氫能源及燃料電池產業發展研究報告》提到，我國是第一產氫大國，具有良好的氫源基礎，其中煤氣化制氫1000萬噸，天然氣制氫300萬噸以上，工業副產氣約800萬噸，電解水制氫約10萬噸，未來還可開發可再生能源電解水制氫、生物質制氫以及光解水、熱解水制氫等。到2050年，氫在我國終端能源體系中占比至少達10%。

據《中國氫能源及燃料電池產業發展研究報告》，如果實現規模化運營，化石燃料制氫、工業副產制氫、棄電制氫方式的終端氫氣價格與汽油價格相當。大型清潔煤制氫，尤其是褐煤制氫，將成為煤炭清潔高效利用以及低質廉價煤開發利用的重要發展方向。

“目前國內在用的氫，80%以上都是煤制氫。”何廣利表示，主要有焦化項目、丙烷脫氫項目、氯堿項目等，焦爐煤氣中，氫氣占40%至50%。

作為世界最大的煤炭生產公司、最大的火力發電生產公司、最大的可再生能源發電生產公司和最大的煤制油、煤化工公司，國家能源集團在氫能源方面具有得天獨厚的優勢，其煤化工板塊年產氫氣超過400萬噸，已具備供應4000萬輛燃料電池乘用車的制氫能力；煤制氫成本是天然氣制氫成本的70%至80%，是重油或石腦油制氫成本的60%至70%；已成功示范年產30萬噸的二氧化碳封存（CCS）技術，為處理好煤化工制氫的碳排放奠定了基礎；擁有裝機規模可觀的風電、光伏等可再生能源，利用可再生能源制氫可進一步降低成本和碳排放量。

國內外積極布局發展氫能

“目前，國內關注的主要是車用燃料電池。實際上，車用燃料電池只是氫的一個應用場景。車用、分布式發電都是可以的。”何廣利說，目前日本至少有20萬戶家庭用上了燃料電池熱電聯產裝置。這種裝置連接的是天然氣管網，氫通過燃料電池發電，發電的同時還有一部分余熱用于燒水，氫能的利用效率達90%以上。

美國及歐洲一些國家有很多兆瓦級燃料電池裝置，可供一棟樓用。韓國政府非常支持分布式燃料電池技術發展，裝機總量已達近300兆瓦，相當于一個中型火電廠的規模。而我國分布式燃料電池發電項目很少。落地遼寧營口的歐洲一家企業子公司雖然應用了2兆瓦的分布式燃料電池發電裝置，卻是歐盟資助的項目。

在日本，氫能社會戰略已經上升到國家戰略的層面，目前商業化運營的加氫站達100座，其愿景是2050年建成氫能社會，且明確了使氫氣生產成本從2030年的3美元/千克降至2050年2美元/千克的目標。2018年4月，日本川崎重工引領的財團與澳大利亞政府達成一致，將在維多利亞州富產褐煤的拉特羅布山谷，開展一個價值5億澳元（約合3.88億美元）、為期4年的煤制氫試點項目。川崎重工將開發一個具有成本效益的供應鏈，將氫以氣態形式運至黑斯廷斯港口，液化后運往日本。

2018年2月召開的中國氫能聯盟成立大會透露，截至2017年，全球正在運營的加氫站已達328座，預計到2020年將超過400座。

在相關專家看來，相比日本等發達國家，國內氫能研究應用起步相對較晚，目前國內加氫站僅有十幾座，且大部分還處于示范階段。

雖然起步較晚，但近年來國內對氫能及燃料電池產業的關注度有增無減，且商業化步伐正在加快。政策層面，《能源生產和消費革命戰略（2016—2030）》和《能源技術革命創新行動計劃（2016—2030年）》將發展氫能與燃料電池技術提上日程。

上海、武漢、大同、佛山、如皋、張家口等地紛紛布局發展氫能產業，目前國內各地運營的氫燃料電池車已近千輛級別。

同時，企業層面也邁出實質性步伐。2017年12月，中國鋼研科技集團有限公司、山東國惠投資有限公司、濟南新舊動能轉換先行區管委會簽署戰略合作協議，旨在打造集氫能源科技園、氫能源產業園、氫能源會展商務區于一體的“氫谷”。2018年2月11日，國家能源集團牽頭成立中國氫能聯盟，標志著中國氫能及燃料電池產業開始進入規范與加速發展新時期，構建中國特色氫能社會的進程提質提速。

2018年10月，國家能源集團準能集團、氫能科技公司、北京低碳清潔能源研究院和濰柴控股集團簽署200噸級以上氫能重載礦用卡車研發合作框架協議，標志著燃料電池在能源行業中的示范應用開始啟動。

“我們在江蘇如皋的加氫站預計于2019年3月建成。建成后，完全商業化運營，物流車、大巴車、乘用車均可加氫。”何廣利說。

凌文表示，相信通過有序發展，中國氫能源及燃料電池產業將實現技術快速進步，創新成果不斷涌現，推動在小汽車、軌道交通、船舶、航天、物流系統、礦用車等領域廣泛應用氫能，最終形成氫能社會。

氫能發展仍面臨諸多挑戰

“我們國家在金屬材料、關鍵零部件、系統集成等方面與國際先進水平仍然存在不小的差距。坦率地說，過去幾年，這種差距沒有減小，還有增大的趨勢。”工信部部長苗圩在2018年初的中國氫能聯盟成立大會上說。

據相關專家介紹，從氫能產業鏈來看，我國處于剛剛起步階段。相對來說，國外一些國家建成的產業鏈比較全，國內的設備鏈還沒有建立起來，很多零部件都要進口。

我國具有豐富的氫源，但所產氫氣并不能直接用于發電或燃料電池汽車，還需要增加一個純化的環節，因為發電或燃料電池汽車對氫的品質要求更高。目前，國外在氫氣質量對燃料電池壽命的影響方面已經做了很多研究工作，但國內投入的比較少，做的基礎研究也比較少。

“國際標準化組織ISO對氫氣中的14種成分都有很明晰的標準，其中硫的成分要低于4個PPB（十億分之四），但是國內到現在一直沒有國標。”何廣利說。

目前，科技部、北京市科委已將氫純化提上日程。2016年，北京低碳清潔能源研究院氫能技術開發部門就開始關注氫氣檢測的問題。目前，他們可以檢測氫氣所含14種雜質中的11種，預計明年能夠對14種雜質實現全面檢測。

純化之后，下一個環節就是氫能運輸。一位業內專家表示，長遠來看，氫能運輸是個大問題。例如，運一車煤，車的重量占比很小，大部分是煤的重量。但運氫則需要將氫壓縮成20兆帕的高壓氣，而且國內采用的是鋼瓶技術，導致氫的容器很重，運輸的氫氣很輕。為了降低容器的重量，日本、美國等國家已經采用三型瓶和四型瓶。這種容器為金屬內膽（四型瓶為塑料內膽）外加碳纖維纏繞，是鋼瓶重量的三分之一到四分之一，目前國內禁用四型瓶。

“運輸是很大的問題，現在有人提議運輸液氫，把氫氣變成液態的，但是氫氣的液化溫度在零下253攝氏度左右，耗能高。按照現有技術水平計算，生產1千克液氫，如果不聯產的話，需要耗電13千瓦時。”上述專家表示，1千克氫氣理論上的能量為33千瓦時電（低熱值），這相當于耗費其本身30%以上的能量。因此，要降低液氫能耗或者用電電價，才更具有經濟性。

目前，業內也在探討化學儲氫方式，比如甲醇，其含氫量為12.5%。還有其他化合物，比如氨、甲苯、苯烷等。

除了氫能運輸，還有一個重要環節是加氫站建設。加氫站設備主要包括壓縮機系統、加氫機系統、儲氫系統、工藝控制系統四大塊。目前，國內加氫站使用的壓縮機系統，大部分為進口。加氫機系統有進口也有國產，但目前國內氫氣加注技術要求和標準不明確，全國氫能標委會在2018年11月發布了一項氫氣加注的團體標準。儲氫系統國內能生產供應的有一兩家企業，裝置均為國產。工藝控制系統是核心技術板塊，目前國內有經驗的企業有一些，但整體上不夠精細化，被關注度和受重視程度不高。

“從本質過程上來講，加氫站跟加氣站類似，但條件要比加氣站復雜得多。”一位業內人士說，要給豐田乘用車加氫的話，壓力要達到87.5兆帕，而加氣站一般為20兆帕，這對設備、技術、安全運營等整體要求非常高。另外，在車用燃料電池方面，國內與國外相比也有一定差距，廣州云浮引進的燃料電池技術來自加拿大，但其功率密度約1.6千瓦/升，而日本豐田的這個數字是3.1千瓦/升。因此，國內引進的燃料電池只能裝在物流車和大巴車上，應用在乘用車上有難度。

“目前發展氫能的限制因素比較多，比如加氫站的審批，國家層面沒有歸口管理部門，只是個別地方出臺了一些規定。”這位業內人士表示。

清除氫能前行路上的障礙

在專家看來，氫能產業要實現規模化發展，先要清除其前行路上的障礙。

《中國氫能源及燃料電池產業發展研究報告》建議政府盡快將氫能納入我國終端能源體系，與電力交叉互補，共同成為我國終端能源體系的消費主體。

中國標準化研究院、全國氫能標委會發布的《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書（2018）》建議，進一步明確國家氫能產業各相關部門的職能，不斷建立“統一管理、權責一致、精簡高效”的管理體制和“部門協作、區域統籌”的溝通機制，統籌規劃、合理布局氫能產業發展。明確氫能基礎設施的管理和審批部門，強化氫能安全意識，嚴格氫能基礎設施的安全準入。

“做氫氣，安全是最重要的，但安全的前提是管理得好。”何廣利說，“氫氣無味，點火能量低，高純度氫的火焰無色。氫氣著火相對安全，因為氫的密度低，著火后火焰會一直往上跑。國外做過對比試驗，氫燃料汽車中的氫泄漏著火，火就往上空跑，而汽油車著火就容易引發爆炸。”

《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書（2018）》建議，要建立標準認證體系，建立國家級氫能產品檢測中心，以質量為基礎，引導我國氫能產業規范、有序、健康發展。

“要想讓氫能產業長久地發展，安全和標準都要做好。”何廣利表示。

在財政扶持方面，有關專家認為可以參照新能源的補貼方式，比如說風電補貼，發1千瓦時電給1千瓦時的補貼，氫能補貼要從前端補貼，補貼加氫站，“加出去1千克氫氣補貼多少錢”。

有關專家表示，要充分發揮聯盟、行業協會的影響力，開展核心關鍵技術和制造裝備的攻關，建立我國自主知識產權的核心技術和生產工藝體系；培育形成示范區域，帶動氫能產業發展；加強政府投資支持引導，建立投資收益合理回報機制，積極推進投資體制改革，搭建各種投融資渠道和平臺，鼓勵和引導社會投資特別是民間投資以合資、獨資、參股、特許經營等方式參與建設和營運，促進氫能產業健康發展。