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從2019年底至今，氫能的發(fā)展與應(yīng)用在我國遍地開花。小到加氫站的落地、氫能汽車的投運(yùn)，大到省級(jí)國家級(jí)的項(xiàng)目簽約、企業(yè)大佬成立專門的氫能公司，似乎氫能的大規(guī)模商業(yè)化已經(jīng)開啟。但不可否認(rèn)的是，現(xiàn)在的程度距離目標(biāo)的達(dá)成還很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)。

 

發(fā)展氫能及燃料電池汽車，是我國實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的重要戰(zhàn)略措施，是改變我國交通工具能源結(jié)構(gòu)的社會(huì)性系統(tǒng)工程。在市場(chǎng)中讓清潔能源占據(jù)主導(dǎo)地位，才能讓社會(huì)朝著綠色健康的方向穩(wěn)健發(fā)展。

 

但是，不可反駁的事實(shí)是，我國氫能產(chǎn)業(yè)雖在技術(shù)創(chuàng)新及政策環(huán)境等方面迎來一定突破，但距離大規(guī)模商用還有不小距離。目前我國投入運(yùn)營和正在規(guī)劃建設(shè)中的加氫站已達(dá)到337座，氫燃料電池汽車?yán)塾?jì)保有量已超過8000輛，不僅是“無車不建站”和“無站不買車”的尷尬窘境困擾著氫能產(chǎn)業(yè)的普及和發(fā)展，人們普遍的認(rèn)知和對(duì)氫能應(yīng)用的認(rèn)同感甚至沒有超過純電動(dòng)應(yīng)用。

 

激發(fā)下游市場(chǎng)需求，促進(jìn)上游產(chǎn)業(yè)不斷向前滾動(dòng)發(fā)展，讓氫能全產(chǎn)業(yè)鏈布局開來，讓氫能應(yīng)用大規(guī)模商業(yè)化，是氫能行業(yè)將要解決的不小挑戰(zhàn)。

 

氫能產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋氫能端及燃料電池端。在氫能及燃料電池領(lǐng)域，我國已經(jīng)初步形成從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究到示范演示的全方位格局，布局了完整的氫能產(chǎn)業(yè)鏈。

 

氫燃料產(chǎn)業(yè)鏈全景梳理

 

國際能源轉(zhuǎn)型一直沿著從高碳到低碳、從低密度到高密度的路徑進(jìn)行，而被譽(yù)為“21世紀(jì)的終極能源”的氫氣是目前公認(rèn)的最為理想的能量載體和清潔能源提供者。

 

中國工程院院士彭蘇萍指出，我國能源體系以化石能源為主，碳排放壓力巨大，同時(shí)，我國70%和40%以上的石油、天然氣對(duì)外依賴度現(xiàn)狀不能滿足最基本的能源安全需求。“要實(shí)現(xiàn)‘碳達(dá)峰、碳中和’目標(biāo)，就要把清潔能源的規(guī)?；突茉吹那鍧嵒Y(jié)合起來。大力發(fā)展氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)，也是重要舉措。”

 

氫能產(chǎn)業(yè)鏈分為兩個(gè)部分，氫能端和燃料電池端。在氫能端，主要是制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫和加氫等核心環(huán)節(jié)。在燃料電池端，主要是氫燃料電池的應(yīng)用，如氫燃料電池客車或重型卡車。

 

常規(guī)的制氫技術(shù)路線中以傳統(tǒng)化石能源制氫為主，全球范圍內(nèi)主要是使用天然氣制氫，我國由于煤炭資源比較豐富，因此主要使用煤制氫技術(shù)路線，占全國制氫技術(shù)的60%以上。制氫路線上將由化石能源制氫逐步過渡至可再生能源制氫。大規(guī)模低成本氫氣是關(guān)鍵，路線由“灰氫”向“綠氫”發(fā)展。未來“可再生能源+水電解制氫”有望成為大規(guī)模制氫發(fā)展趨勢(shì)。

 

在加氫上，自1999年5月全球第一座加氫站在德國慕尼黑機(jī)場(chǎng)建成以來，各國相繼推動(dòng)加氫站建設(shè)。加氫站技術(shù)也在各國的努力探索下不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，加氫路線和加氫設(shè)施也在推陳出新。

 

加氫站技術(shù)路線圖

 

雖然目前中國在加氫站建設(shè)和規(guī)劃上沒有出臺(tái)具體的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃，但是地方省市已經(jīng)陸續(xù)出臺(tái)本地政策。為了響應(yīng)國家號(hào)召，各地對(duì)加氫站建設(shè)都相應(yīng)地給予補(bǔ)貼和扶持，在加氫站的運(yùn)營上也給予更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和更為精準(zhǔn)的鼓勵(lì)。

 

并且，超三分之一的央企正在布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈（如下圖）：

 

 

資料來源：石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院

 

燃料電池端包括其上游核心材料，如雙極板、膜電極及密封層等環(huán)節(jié)；中游主要為燃料電池系統(tǒng)集成，包括電堆及供氣系統(tǒng)等；下游主要為燃料電池的應(yīng)用場(chǎng)景，目前重點(diǎn)應(yīng)用方向?yàn)榻煌I(lǐng)域的燃料電池汽車。

 

過去，我國氫能利用主要在化工領(lǐng)域上，利用氫氣作為工業(yè)生產(chǎn)中的還原劑。從目前氫能的實(shí)際應(yīng)用來看，我國應(yīng)用最為廣泛的便是氫燃料電池汽車。在今年六月舉辦的FCVC 2021（第六屆氫能與燃料電池汽車大會(huì)）上，多家企業(yè)在展會(huì)上展示了自己最新的燃料電池系統(tǒng)或燃料電池汽車，吸睛無數(shù)。

 

根據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)計(jì)，2050年氫能在中國終端能源體系中占比至少達(dá)到10%，氫氣需求量接近6000萬噸，其中交通運(yùn)輸領(lǐng)域用氫2458萬噸，約占該領(lǐng)域用能比例19%，燃料電池車產(chǎn)量達(dá)到520萬輛/年。

 

目前在燃料電池系統(tǒng)、電堆環(huán)節(jié)，國產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品批量供應(yīng)，隨著膜電極國產(chǎn)化的逐步深入，燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。但產(chǎn)業(yè)鏈中質(zhì)子交換膜、碳紙等材料環(huán)節(jié)仍處于研發(fā)或小批量試制階段，持續(xù)引導(dǎo)國產(chǎn)化推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)獨(dú)立可控對(duì)成本下降意義重大。

 

根據(jù)國際氫能委員會(huì)預(yù)計(jì)，到2050年，氫能將承擔(dān)全球18%的能源終端需求，創(chuàng)造超過2.5萬億美元的市場(chǎng)價(jià)值，燃料電池汽車將占據(jù)全球車輛的20%-25%，屆時(shí)將成為與汽油、柴油并列的終端能源體系消費(fèi)主體。

 

“我國氫能產(chǎn)業(yè)的主要特征是，政府推動(dòng)快速進(jìn)步，煤制氫仍是主要的氫氣來源，民營企業(yè)是投資的主體，缺少核心技術(shù)和關(guān)鍵裝備，法規(guī)制度還有待完善。”中國工程院院士曹湘洪指出，我國氫能及燃料電池汽車處于導(dǎo)入期，氫能產(chǎn)業(yè)呈快速起步態(tài)勢(shì)，一些關(guān)鍵技術(shù)、核心裝備仍落后于國際先進(jìn)水平，因此必須圍繞產(chǎn)業(yè)鏈布局創(chuàng)新鏈，堅(jiān)持問題導(dǎo)向，明確研究方向，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈合作，夯實(shí)支持我國氫能產(chǎn)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)。此外，對(duì)于不同副產(chǎn)氫高效低成本的純化技術(shù)，前瞻性的電解水制氫技術(shù)，以及固體氧化物電解水制氫技術(shù)等，都需要持續(xù)的研發(fā)創(chuàng)新。