國家發展改革委、國家能源局近期聯合發布了《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》(簡稱《規劃》)。《規劃》明確了氫的能源屬性，從中長期和大能源的角度，明確了氫能在我國能源綠色低碳轉型中的戰略定位、總體要求和發展目標，為我國氫能產業長遠發展描繪了宏偉藍圖。《規劃》是對我國氫能產業發展的頂層設計，將成為指導我國氫能產業健康可持續發展的綱領性、指導性文件。
明確了氫能三大戰略定位。從《規劃》中對氫能的三大定位來看，不僅明確了氫能的能源屬性，更把氫能作為實現“雙碳”目標的重要載體和推動高質量發展的戰略性新興產業。
明確了四項發展原則。一是把創新放在首位，并豐富了創新內涵，覆蓋技術創新、產品創新、應用創新和商業模式創新。二是把安全作為發展的前提，加強對氫能全鏈條安全監管，堅守安全底線。三是平衡政府和市場的關系，市場是主導，企業是主體，政府積極有為。四是明確穩慎發展、示范引領，既積極引導，又避免過熱過頭，一哄而上，有利于氫能產業在政策引導和示范引領下有序有效發展。
明確了3個階段的發展目標。《規劃》分階段提出了2025年、2030年、2035年的實現目標。大體而言，“十四五”是市場導入期，以科技攻關和示范應用為主。“十五五”為市場發展期，商業化條件逐步形成。“十六五”為市場成熟期，進入全面商業化階段，氫能多元化應用生態逐步發展成熟。
明確了4個方面14項重要舉措。《規劃》部署了4個方面推動氫能產業高質量發展的重要舉措。一是系統構建氫能產業創新體系。圍繞以質子交換膜燃料電池技術為代表的燃料電池領域技術創新，氫能制、儲、輸、用全鏈條安全技術，特別是綠色低碳氫能制取和應用等方面加強關鍵核心技術研發、平臺建設和人才培養。二是統籌全國氫能產業布局和氫能基礎設施建設，初期以工業副產氫就地消納和示范城市群建設，帶動產業示范起步，逐步推動構建清潔化、低成本的多元制氫體系和高密度、低成本、多元化的氫能儲運體系，以市場需求為導向推進加氫網絡體系建設。三是有序推進氫能多元化應用，以交通領域為先行引領，逐步推動氫能在石化、冶金、水泥、電力和儲能等領域的應用，探索形成商業化發展路徑。四是牢固樹立安全底線，建立健全氫能政策和制度保障體系，完善氫能產業標準，加強安全監管，保障氫能產業可持續發展。
《規劃》突出強調創新引領。氫能產業的發展，首先要解決核心技術關鍵裝備的自主可控和競爭力的有效提升問題。在制氫領域，我國目前以化石能源制氫為主。可再生能源制氫方面，堿性電解水制氫技術相對成熟，質子交換膜、光解水制氫技術等先進技術還有較大差距。在儲運氫方面，70兆帕高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫和管道輸氫、有機液體化合物儲氫、金屬儲氫等適應大規模氫能應用的儲運技術需要持續攻關。因此，《規劃》把創新擺在了更加突出的位置，要求準確把握氫能產業創新發展方向，聚焦短板弱項，突破氫能制備、儲存、輸運、應用全鏈條關鍵核心技術攻關，推進核心零部件以及關鍵裝備國產化。
《規劃》反復強調安全為先。氫能作為一個新的能源品類，與現有的能量載體(汽油、煤油、柴油、天然氣、電力、煤炭)相比，公眾認識度低，對其安全的擔憂一直存在。對氫能產業而言，自身具有較高的安全風險，加上現階段我國產業相關主體在氫安全方面的專業能力和管控水平還存在很多不足，一定要把安全作為發展的基線、底線、生命線。否則，一旦發生重大事故，對整個行業將帶來災難性、顛覆性的影響。氫氣在制取、儲存、運輸、應用等各環節對安全都有較高要求，需要加強技術攻關、材料研發、標準法規建設，通過技術提升和法規約束保障安全。因此，《規劃》要求加強對氫能全鏈條安全監管，堅守安全底線，落實安全生產責任制，確保氫能利用安全可控。
《規劃》重點強調穩慎發展。從大概念長周期而言，氫能的前景可期、前途光明。同時，未來也還有很多未知風險與不確定性。現階段氫能發展還面臨眾多挑戰，目前在技術產品、商業模式、政策制度、監督管理等方面還存在諸多問題，需要在發展中認識、實踐、總結、提高。氫能的制、儲、輸、用各環節關鍵核心技術是否會有更大的突破，氫能成本能否在技術突破和產業規模的驅動下大幅降低，氫能的應用場景是否會實現多元化規模化發展，氫能在終端能源中的比重最終能占據多少，都需要在實踐中去探索路徑。因此，《規劃》明確了穩慎應用、示范先行的原則，并在確定發展目標時堅持審慎務實的態度，三階段三步走的安排體現了對節奏把控的高度重視。
《規劃》特別強調氫能對綠色低碳的價值貢獻。在戰略定位中，明確氫能是未來國家能源體系的重要組成部分和用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體。在目標設定和規劃部署中，強調可再生能源制氫的科技攻關，推動構建清潔化、低碳化的多元制氫體系，不斷擴大氫能的綠色供應，推動在高耗能、高排放、難脫碳行業的應用，不斷提升可再生能源制氫在終端能源消費中的比重。《規劃》指出要探索培育“風光發電+氫儲能”一體化應用新模式，打通“電—氫—電”綠色電力閉環，探索推廣綠氫在電力和儲能領域的多元化應用。需要說明的是，《規劃》在強調氫能遠期綠色低碳方向的同時，也明確在近中期優先就近利用工業副產氫等低成本氫能，滿足產業化初期的供氫需求。
突出科技創新 實現電—氫業務協同發展
文/趙秦峰 中國石油石油化工研究院氫能研究所所長
氫能是一種來源豐富、清潔低碳、應用廣泛的二次能源，對減少二氧化碳等溫室氣體排放、實現碳達峰、碳中和目標具有重要意義。《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》(簡稱《規劃》)，對我國氫能產業高質量發展將產生深遠影響。
在能源供給端，明確了氫能在未來能源體系中的重要地位。“雙碳”背景下，建立清潔低碳、安全高效的新一代能源體系是新一輪能源革命的核心目標。我國新一代能源系統是以電力為中心，以電網為主干和平臺，各種一次、二次能源的生產、傳輸、交易、使用、存儲和轉換裝置及它們的信息、通信、控制和保護裝置直接或間接連接的網絡化物理系統。新型電力系統技術涵蓋了包括氫能與燃料電池技術在內的先進可再生能源發電及綜合利用、高比例可再生能源友好并網、新一代電網、新型儲能、多能互補與供需互動等技術。
氫能具有清潔低碳的能源屬性，其能量密度高，比電更容易大規模、長周期存儲，且可實現電氫間的靈活轉化，被定位為可再生能源規模化高效利用的重要載體，通過“風光氫儲”一體化融合發展，為可再生能源規模化消納提供了有效解決方案，可支撐新能源占比逐漸提高的新型電力系統建設;通過燃料電池熱電聯供等氫能利用技術的開發使用，可實現氫能—電能—熱能深度融合發展。
在能源消費端，充分發揮氫能清潔低碳的特點，推動交通、工業等用能終端和高耗能、高排放行業綠色低碳轉型。交通領域占我國終端碳排放的15%左右，氫燃料電池汽車將取代部分柴油車在中重型和長途交通領域發揮深度脫碳作用，逐步建立燃料電池電動汽車與鋰電池純電動汽車的互補發展模式。
氫氣是重要的工業原料。如采用可再生能源制綠氫，將在合成氨、甲醇、煉化等行業具有極大的清潔替代應用場景。以合成氨為例，2020年全國產量約5000萬噸，傳統工藝生產1噸氨排放二氧化碳近2噸，若全部實施綠氫合成氨每年可減排二氧化碳近1億噸。因此，必須從氫氣生產源頭上加強管控，嚴格限制化石能源制氫、鼓勵發展可再生能源制氫。
在產業端，《規劃》將創新擺在氫能產業發展的核心位置，聚焦氫的制備、儲存、輸運、應用全鏈條，突破關鍵核心技術，提升裝備自主可控能力，促進產業鏈創新鏈深入融合發展。在氫氣制備技術方面，質子交換膜(PEM)電解水制氫技術具有啟停響應快、負荷調節范圍寬的優勢，適合可再生能源發電的不連續性和波動性，將進入快速發展階段。而我國PEM電解水制氫技術成本高、壽命缺乏系統驗證。“十四五”期間，將集中攻關高效低成本MW級PEM電解水制氫系統，通過開展規模化的可再生能源制氫示范，實現技術的迭代進步。
在氫氣儲運技術方面，我國將集中攻關突破50兆帕氣態運輸用氫氣瓶技術，通過將國內20兆帕運輸標準提高到歐美國家常見的50兆帕，單車次氫氣運輸量預計提高3倍，成本有望下降一半。另外，開展氫氣長距離管輸、低溫液氫、固態儲運等技術研究示范，構建多元化氫能儲運體系。
隨著氫燃料電池汽車產業的發展，35兆帕儲氫瓶已逐漸不能滿足車輛對儲氫量的需求，70兆帕氫氣儲運、加注成為國內燃料電池汽車產業發展必須突破的環節。在氫氣加注關鍵技術方面，“十四五”期間我國將集中攻關研制低預冷能耗、滿足國際加氫協議的70兆帕加氫機和高可靠性、低能耗的90兆帕壓縮機等關鍵裝備，建成加氫站示范工程。
在燃料電池技術方面，我國開展了高性能、長壽命質子交換膜燃料電池(PEMFC)電堆重載集成、結構設計、精密制造關鍵技術研究，突破固體氧化物燃料電池(SOFC)系統集成優化設計技術及運行特性與負荷響應規律，開展百千瓦級及以上多場景下燃料電池固定式發電及分布式供能示范應用。
在氫安全防控及氫氣品質保障技術方面，還需要開展臨氫環境下臨氫材料和零部件氫泄漏檢測及危險性試驗研究，研發氫氣燃燒事故防控與應急處置技術裝備;開展工業副產氫純化關鍵技術研究。
依托龍頭企業整合行業創新資源，在化工、材料、電控、機械、熱工等多學科人才隊伍的緊密配合下，通過上述氫能核心技術、關鍵材料、裝備的集中突破，打造產業轉型升級的新增長點，為我國經濟注入新動能。
“風光氫儲”一體化模式下的電—氫業務協同發展，是能源企業氫能產業發展的理性選擇。“風光發電+綠氫制備+交通/工業領域替代”構成了“風光氫儲”一體化模式的核心單元，可再生能源電解水制綠氫不僅可規模化消納不穩定性、時空不均勻性的風光電力，支撐新型電力系統建設，同時也能為煉化企業的主力用氫場景(油品加氫、合成氨、甲醇)提供綠氫，并以綠氫為基礎重塑煉化業務傳統產品鏈、服務鏈和價值鏈，逐步推動煉化企業在氫能生產端和應用端的技術進步，助力實現“雙碳”目標。
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