中國石油規(guī)劃總院發(fā)展戰(zhàn)略研究所（新能源發(fā)展研究中心） 院振剛 朱新宇

 

國家發(fā)展改革委、國家能源局近期聯(lián)合發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》（簡稱《規(guī)劃》）。《規(guī)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(zhàn)略定位、總體要求和發(fā)展目標，為我國氫能產(chǎn)業(yè)長遠發(fā)展描繪了宏偉藍圖。《規(guī)劃》是對我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的頂層設計，將成為指導我國氫能產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的綱領性、指導性文件。

 

明確了氫能三大戰(zhàn)略定位。從《規(guī)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(xiàn)“雙碳”目標的重要載體和推動高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

 

明確了四項發(fā)展原則。一是把創(chuàng)新放在首位，并豐富了創(chuàng)新內(nèi)涵，覆蓋技術創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新、應用創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新。二是把安全作為發(fā)展的前提，加強對氫能全鏈條安全監(jiān)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(yè)是主體，政府積極有為。四是明確穩(wěn)慎發(fā)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(chǎn)業(yè)在政策引導和示范引領下有序有效發(fā)展。

 

明確了3個階段的發(fā)展目標。《規(guī)劃》分階段提出了2025年、2030年、2035年的實現(xiàn)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(fā)展期，商業(yè)化條件逐步形成。“十六五”為市場成熟期，進入全面商業(yè)化階段，氫能多元化應用生態(tài)逐步發(fā)展成熟。

 

明確了4個方面14項重要舉措。《規(guī)劃》部署了4個方面推動氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措。一是系統(tǒng)構建氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系。圍繞以質(zhì)子交換膜燃料電池技術為代表的燃料電池領域技術創(chuàng)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(fā)、平臺建設和人才培養(yǎng)。二是統(tǒng)籌全國氫能產(chǎn)業(yè)布局和氫能基礎設施建設，初期以工業(yè)副產(chǎn)氫就地消納和示范城市群建設，帶動產(chǎn)業(yè)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(wǎng)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(yè)化發(fā)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(chǎn)業(yè)標準，加強安全監(jiān)管，保障氫能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

 

《規(guī)劃》突出強調(diào)創(chuàng)新引領。氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)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(zhì)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(tài)儲氫、低溫液態(tài)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(guī)模氫能應用的儲運技術需要持續(xù)攻關。因此，《規(guī)劃》把創(chuàng)新擺在了更加突出的位置，要求準確把握氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)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(chǎn)化。

 

《規(guī)劃》反復強調(diào)安全為先。氫能作為一個新的能源品類，與現(xiàn)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(chǎn)業(yè)而言，自身具有較高的安全風險，加上現(xiàn)階段我國產(chǎn)業(yè)相關主體在氫安全方面的專業(yè)能力和管控水平還存在很多不足，一定要把安全作為發(fā)展的基線、底線、生命線。否則，一旦發(fā)生重大事故，對整個行業(yè)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(huán)節(jié)對安全都有較高要求，需要加強技術攻關、材料研發(fā)、標準法規(guī)建設，通過技術提升和法規(guī)約束保障安全。因此，《規(guī)劃》要求加強對氫能全鏈條安全監(jiān)管，堅守安全底線，落實安全生產(chǎn)責任制，確保氫能利用安全可控。

 

《規(guī)劃》重點強調(diào)穩(wěn)慎發(fā)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(xiàn)階段氫能發(fā)展還面臨眾多挑戰(zhàn)，目前在技術產(chǎn)品、商業(yè)模式、政策制度、監(jiān)督管理等方面還存在諸多問題，需要在發(fā)展中認識、實踐、總結、提高。氫能的制、儲、輸、用各環(huán)節(jié)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(chǎn)業(yè)規(guī)模的驅(qū)動下大幅降低，氫能的應用場景是否會實現(xiàn)多元化規(guī)模化發(fā)展，氫能在終端能源中的比重最終能占據(jù)多少，都需要在實踐中去探索路徑。因此，《規(guī)劃》明確了穩(wěn)慎應用、示范先行的原則，并在確定發(fā)展目標時堅持審慎務實的態(tài)度，三階段三步走的安排體現(xiàn)了對節(jié)奏把控的高度重視。

 

《規(guī)劃》特別強調(diào)氫能對綠色低碳的價值貢獻。在戰(zhàn)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(xiàn)綠色低碳轉型的重要載體。在目標設定和規(guī)劃部署中，強調(diào)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(yè)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(guī)劃》指出要探索培育“風光發(fā)電＋氫儲能”一體化應用新模式，打通“電—氫—電”綠色電力閉環(huán)，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(guī)劃》在強調(diào)氫能遠期綠色低碳方向的同時，也明確在近中期優(yōu)先就近利用工業(yè)副產(chǎn)氫等低成本氫能，滿足產(chǎn)業(yè)化初期的供氫需求。（院振剛為規(guī)劃總院發(fā)展戰(zhàn)略研究所所長，朱新宇為發(fā)展戰(zhàn)略研究所博士）

 

 

中國石油石油化工研究院氫能研究所所長 趙秦峰

 

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(xiàn)碳達峰、碳中和目標具有重要意義。《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》（簡稱《規(guī)劃》），對我國氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展將產(chǎn)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(tǒng)是以電力為中心，以電網(wǎng)為主干和平臺，各種一次、二次能源的生產(chǎn)、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(wǎng)絡化物理系統(tǒng)。新型電力系統(tǒng)技術涵蓋了包括氫能與燃料電池技術在內(nèi)的先進可再生能源發(fā)電及綜合利用、高比例可再生能源友好并網(wǎng)、新一代電網(wǎng)、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(guī)模、長周期存儲，且可實現(xiàn)電氫間的靈活轉化，被定位為可再生能源規(guī)模化高效利用的重要載體，通過“風光氫儲”一體化融合發(fā)展，為可再生能源規(guī)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(tǒng)建設；通過燃料電池熱電聯(lián)供等氫能利用技術的開發(fā)使用，可實現(xiàn)氫能—電能—熱能深度融合發(fā)展。

 

在能源消費端，充分發(fā)揮氫能清潔低碳的特點，推動交通、工業(yè)等用能終端和高耗能、高排放行業(yè)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(fā)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(fā)展模式。

 

氫氣是重要的工業(yè)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(yè)具有極大的清潔替代應用場景。以合成氨為例，2020年全國產(chǎn)量約5000萬噸，傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)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(chǎn)源頭上加強管控，嚴格限制化石能源制氫、鼓勵發(fā)展可再生能源制氫。

 

在產(chǎn)業(yè)端，《規(guī)劃》將創(chuàng)新擺在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)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(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新鏈深入融合發(fā)展。在氫氣制備技術方面，質(zhì)子交換膜（PEM）電解水制氫技術具有啟停響應快、負荷調(diào)節(jié)范圍寬的優(yōu)勢，適合可再生能源發(fā)電的不連續(xù)性和波動性，將進入快速發(fā)展階段。而我國PEM電解水制氫技術成本高、壽命缺乏系統(tǒng)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(tǒng)，通過開展規(guī)模化的可再生能源制氫示范，實現(xiàn)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(tài)運輸用氫氣瓶技術，通過將國內(nèi)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(tài)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(chǎn)業(yè)的發(fā)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(nèi)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須突破的環(huán)節(jié)。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(xié)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(zhì)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(tǒng)集成優(yōu)化設計技術及運行特性與負荷響應規(guī)律，開展百千瓦級及以上多場景下燃料電池固定式發(fā)電及分布式供能示范應用。

 

在氫安全防控及氫氣品質(zhì)保障技術方面，還需要開展臨氫環(huán)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(fā)氫氣燃燒事故防控與應急處置技術裝備；開展工業(yè)副產(chǎn)氫純化關鍵技術研究。

 

依托龍頭企業(yè)整合行業(yè)創(chuàng)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(chǎn)業(yè)轉型升級的新增長點，為我國經(jīng)濟注入新動能。

 

“風光氫儲”一體化模式下的電—氫業(yè)務協(xié)同發(fā)展，是能源企業(yè)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的理性選擇。“風光發(fā)電+綠氫制備+交通/工業(yè)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(guī)模化消納不穩(wěn)定性、時空不均勻性的風光電力，支撐新型電力系統(tǒng)建設，同時也能為煉化企業(yè)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(yè)務傳統(tǒng)產(chǎn)品鏈、服務鏈和價值鏈，逐步推動煉化企業(yè)在氫能生產(chǎn)端和應用端的技術進步，助力實現(xiàn)“雙碳”目標。

 

 

記者 楚海虹

 

《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》（簡稱《規(guī)劃》）首次明確氫的能源屬性，并提出部署建設一批加氫站、到2025年燃料電池車輛保有量約5萬輛等目標。氫能產(chǎn)業(yè)頂層設計到位，產(chǎn)業(yè)化大幕就此拉開。

 

《規(guī)劃》出臺后，石油企業(yè)將面臨什么機遇和挑戰(zhàn)，氫能“制、儲、輸、用”全鏈條產(chǎn)業(yè)將迎來什么利好？

 

 

根據(jù)氫能生產(chǎn)來源和生產(chǎn)過程中的排放情況，氫能分為灰氫、藍氫、綠氫。氫氣的來源將逐步從灰氫（化石能源制氫）和藍氫（工業(yè)副產(chǎn)氫氣）向綠氫（可再生能源制氫）轉變。

 

《規(guī)劃》要求，要結合資源稟賦特點和產(chǎn)業(yè)布局，因地制宜選擇制氫技術路線。在焦化、氯堿、丙烷脫氫等行業(yè)集聚地區(qū)，優(yōu)先利用工業(yè)副產(chǎn)氫，鼓勵就近消納，降低工業(yè)副產(chǎn)氫供給成本。在風光水電資源豐富地區(qū)，開展可再生能源制氫示范，逐步擴大示范規(guī)模，探索季節(jié)性儲能和電網(wǎng)調(diào)峰。構建清潔化、低碳化、低成本的多元制氫體系，重點發(fā)展可再生能源制氫，嚴格控制化石能源制氫。

 

由于氫能與傳統(tǒng)的石油產(chǎn)業(yè)鏈關系十分密切，近年來石油企業(yè)積極推進氫能技術研發(fā)和推廣。2021年11月13日，中國石油等參與的張家口200/800兆瓦時氫儲能發(fā)電工程初步設計通過評審，標志著我國氫能在大規(guī)模儲能調(diào)峰應用場景邁出實質(zhì)性一步。該項目預計2023年完全投運，是目前全球最大的氫儲能發(fā)電項目。

 

中石油（上海）新材料研究院院長楊衛(wèi)勝認為，部分煉化企業(yè)可利用原料優(yōu)勢、用氫的技術積累、人才優(yōu)勢及靠近市場優(yōu)勢，積極參與氫能發(fā)展，利用煉化裝置副產(chǎn)氫氣建設氫氣提純裝置生產(chǎn)藍氫，滿足氫燃料電池車的市場需求。同時，部分煉化企業(yè)可以利用當?shù)亓己玫墓鉄豳Y源，發(fā)展光伏發(fā)電、綠電制氫，替代現(xiàn)有以煤或石油焦等化石能源為原料的制氫路線，綠氫直供煉油和化工裝置，開創(chuàng)綠氫煉化新發(fā)展途徑，對煉化企業(yè)實現(xiàn)二氧化碳減排具有重大意義。

 

佛山環(huán)境與能源研究院院長趙吉詩表示，長期來看，綠氫是方向，而藍氫主要體現(xiàn)的是資源綜合利用，不鼓勵走化石能源制氫路線；對于副產(chǎn)氫發(fā)達的地區(qū)，可因地制宜地發(fā)展氫能應用。

 

 

2021年2月7日，中國石油在河北張家口建成冬奧會首座投用加氫站——太子城加氫站，日均加注能力為1000公斤，承擔冬奧核心區(qū)交通車輛氫能保供重任。8月15日，中國石油又在北京投運福田加氫站，為冬奧會氫燃料電池客車和氫燃料電池卡車保供。氣源來自華北石化建成投用的500標準立方米/小時副產(chǎn)氫提純裝置。這條產(chǎn)業(yè)鏈為中國石油廣泛布局加氫站，建設油、氣、電、氫混建站等奠定堅實的基礎、積累了大量的經(jīng)驗、培養(yǎng)了優(yōu)秀人才。

 

2021年10月16日，中國石油在上海首座加氫站鴻音路加氫站正式投運。12月31日，又在臨港新片區(qū)投運首座油氫合建站平霄路油氫合建站。到“十四五”末，中國石油將在臨港新片區(qū)形成“油品為主、氫能為輔、快速換（充）電為補充”的多能服務格局。

 

今年3月3日，中國石油在四川建成投運首座加氫站——成都古城加油加氫站。據(jù)悉，四川銷售公司到2023年爭取在郫都區(qū)建成固定式加氫綜合站5座以上，2035年將布局固定式加氫綜合站10座以上。

 

加氫站如何實現(xiàn)盈利？上海中油申能氫能科技有限公司副總經(jīng)理薛克鑫認為，加氫站建設一定要做好前期規(guī)劃，一是要有利于實現(xiàn)土地集約化、服務多元化；二是確保氫氣資源保障及價格的穩(wěn)定性；三是建設要充分結合客戶端的應用場景，統(tǒng)籌車輛用能需求確定合理的建設規(guī)模；四是優(yōu)化設備設施投資及運營成本。為確保氫能源項目投資收益達標，上海銷售公司特別優(yōu)化項目選址，主推油氫合建站，通過加氫站業(yè)務撬動加油站項目，在探索氫能終端服務商業(yè)化路徑的同時擴大成品油零售網(wǎng)絡，從而發(fā)揮自身成品油優(yōu)勢。目前，還同時啟動了古棕路油氫合建站、主城區(qū)停保場油氫合建站、正茂路油氫合建站、麗正路油氫合建站4座站點。這4座站點均將在2024年年底前投入運營。

 

中國石油油品銷售企業(yè)介入氫能業(yè)務領域，無疑將在積累加氫站技術、管理、運營模式和市場開發(fā)經(jīng)驗方面探索實踐，為隨后全面加強氫能業(yè)務積累寶貴經(jīng)驗。

 

 

氫能技術鏈條長、難點多，現(xiàn)有技術經(jīng)濟性還不能滿足實用需求，需要從氫能制備、儲運、加注、燃料電池、氫儲能系統(tǒng)等主要環(huán)節(jié)創(chuàng)新突破，重點突破關鍵技術。

 

《規(guī)劃》明確提出，要圍繞氫能高質(zhì)量發(fā)展重大需求，準確把握氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展方向，聚焦短板弱項，適度超前部署一批氫能項目，持續(xù)加強基礎研究、關鍵技術和顛覆性技術創(chuàng)新。

 

楊衛(wèi)勝提出，在儲能和氫站建設方面，建議石油企業(yè)加快氫能從生產(chǎn)、儲存、運輸?shù)綉萌湕l的安全技術研究，制定完善的氫能安全管理制度和標準，確保氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。同時，要加強與政府部門溝通，推動政府在自貿(mào)區(qū)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)或者物流園區(qū)開展氫燃料電池車試點，利用現(xiàn)有的加油站改造成為油氫聯(lián)合站，無須征地，節(jié)約建設成本。

 

面對新的發(fā)展機遇，2021年11月15日，中國石油管道局自主完成了氫能源輸送管道工程實踐案例研究，發(fā)布了“大口徑高壓力大流量氫氣長輸管道工程建造的實踐研究”。這是國內(nèi)首個基于氫氣長距離輸送管道工程建造的實踐案例研究成果，為下一步優(yōu)化技術路線、制定標準規(guī)范、指導氫氣管道大規(guī)模建設提供了有益參考與技術支撐。

 

相信在“十四五”，中國石油企業(yè)將通過聚焦關鍵核心技術、聚焦創(chuàng)新支撐平臺、聚焦專業(yè)人才隊伍、聚焦國際合作機遇，繼續(xù)在供應潛力大、產(chǎn)業(yè)基礎實、市場空間足、商業(yè)化實踐經(jīng)驗多的地區(qū)，穩(wěn)步開展試點示范，不斷提升氫能產(chǎn)業(yè)及其他新能源產(chǎn)業(yè)的競爭力和創(chuàng)新力。