“到2050年，全球氫能占能源比重約為18%，氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值將超過2.5萬億美元，且隨著技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)資本的持續(xù)投入，未來10-20年全球氫能產(chǎn)業(yè)將迎來快速發(fā)展的重大機遇期。”
從國家發(fā)展改革委與北京市聯(lián)手在大興區(qū)打造北京首個氫能產(chǎn)業(yè)園，到廣州市人民政府發(fā)布《廣州市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2019-2030)》提出建造大灣區(qū)氫能運營中心，再到中石油聯(lián)合三家企業(yè)在上海成立一家合資氫能公司，及至擁有“氫能第一股”之稱的億華通正式登錄A股，有關(guān)氫能的新聞在日前聚集性釋放出來，一股“氫能熱”在國內(nèi)蔓延。
門捷列夫的化學(xué)元素周期表上，氫(H)位于63種化學(xué)元素之首，這不僅僅是理論上說氫只有一個質(zhì)子，同時也代表氫是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)。天空的大氣中有氫，地下的水中也有氫，甚至地殼巖石層斷裂時也會冒出氫。另外，石油天然氣以及煤炭等化石燃料中也蘊含著氫，焦?fàn)t、鋼鐵、化工等工業(yè)副產(chǎn)品品種同樣藏著氫。正是因為藏匿和分布于不同的載體，氫作為二次能源就有山門派系之別。從煤炭、石油等化石燃料以及工業(yè)副產(chǎn)品中制取的氫稱為灰氫，但如果通過碳捕獲技術(shù)隔離掉了取氫過程的二氧化碳，灰氫就變成了藍氫，同時，從電解水、光能、風(fēng)能等生物質(zhì)中制取的氫則叫綠氫。目前全球氫氣年產(chǎn)量中高達99%取自化石燃料。
作為二次能源，氫是除核燃料外所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中能量密度最高的一種能源，導(dǎo)熱系數(shù)是絕大多數(shù)氣體的10倍以上，說得通俗點就是，氫氣不僅容易點著，而且火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤鳛槟茉从迷谄嚨冉煌üぞ呱峡墒拱l(fā)動機快速點火啟動，作為能量用于火箭等航天器的發(fā)射可使飛行工具更敏捷起飛，作為動能作用于機械等生產(chǎn)工具可以讓作業(yè)效率更高。
在經(jīng)濟性方面，由于受到制取成本的制約，雖然很難說氫氣在所有方面都具有性價比優(yōu)勢，但在許多領(lǐng)域仍有著足夠的吸引力。以氫燃料電池為例，汽車充滿五公斤的氫氣可以續(xù)航650公里，總價格大約是175元，而改用汽油同樣行駛650公里，車輛燒油費用約為350元，前者成本只是后者的一半。按照國際能源署與國際氫能委員會的研究成果，規(guī)模化是降低氫能成本的關(guān)鍵，一旦使用量上來，氫能源系統(tǒng)的制取成本會以每年20%-30%左右的速度下降，其中當(dāng)然也包括氫能產(chǎn)品的消費端成本。
再看安全性，許多人知道氫彈作為核武器的殺傷力，因此往往會“談氫色變”，其實不然。且不說氫彈并不等于氫，作為一種能夠爆炸的氣體，氫氣的比重只有整個空氣的十四分之一，這樣輕飄飄的一個東西，一旦泄漏出來就會往天空中跑，而且跑得非?？?，快到?jīng)]來得及燃燒和沒來得及爆炸就已經(jīng)揮發(fā)掉了。因此，氫氣實際上一種非常安全的氣體。而更有意義的是，氫燃燒的產(chǎn)物是水，絲毫不會產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物以及粉塵顆粒等危害環(huán)境的負外部性產(chǎn)品，因此，氫可以說是世界上最干凈的能源，也是幫助未來人類脫碳最有前途的打開方式。
鑒于氫的高效性、經(jīng)濟性以及安全性等多功能特征，氫的使用場景自然就特別廣泛。另外，氫不僅可以作為一種備用電源為企業(yè)與家庭使用，而且未來氫氣就好像今天的液化氣那樣，可以通過管道進入百姓家庭中。
儲能也是氫彰顯自身功用的核心場景之一。我們知道風(fēng)能、太陽能等新能源因受到風(fēng)力以及光源影響帶有極不穩(wěn)定性，全國每年因此有約1000億度可借用新能源發(fā)的電眼睜睜地跑掉，但如果能夠?qū)㈦娏Φ葌鹘y(tǒng)技術(shù)無法吸納到的風(fēng)能與光伏等全部變成氫能儲藏起來，需要時再投放出去，對經(jīng)濟與社會所產(chǎn)生的影響顯然不可低估。此外，氫不僅作為一種新型動能滲入傳統(tǒng)經(jīng)濟領(lǐng)域，還可帶動石油化工、鋼鐵煤炭以及電力熱力等產(chǎn)業(yè)發(fā)展氫能，從而帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。
完整地看，從氫的制取，到氫的儲運，再到氫的交易以及分發(fā)和使用，中間還有氫能的檢測與認證，氫氣牽起了一條長長的產(chǎn)業(yè)鏈，其中既有相關(guān)設(shè)備的構(gòu)造與投入，也有龐大的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與改良，既有資源產(chǎn)業(yè)鏈，也有材料產(chǎn)業(yè)鏈，還有各種使用場景外溢出的商業(yè)價值。據(jù)國際氫能委員會預(yù)測，到2050年全球氫能占能源比重約為18%，氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值將超過2.5萬億美元，且隨著技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)資本的持續(xù)投入，未來10-20年全球氫能產(chǎn)業(yè)將迎來快速發(fā)展的重大機遇期。
基于氫能的巨大使用場景以及龐大的產(chǎn)業(yè)鏈價值，氫能的開發(fā)與利用不僅成為了許多國家實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的重要路徑，而且上升為國際競爭的重要部份。截至目前，占世界GDP 70%的18個國家均制定了氫能發(fā)展戰(zhàn)略，美國近10年對氫能和燃料電池的資助每年保持在1億-2.8億美元之間，歐盟在境內(nèi)鋪設(shè)的輸氫管道已長達1598公里，日本國內(nèi)的加氫站已增至300多個，全球正在推進中的可再生能源制氫項目規(guī)模從一年前的每月320萬千瓦提高到目前的每月820萬千瓦。
作為世界最大的化石能源消費國與進口國，中國開發(fā)與利用氫能的意義不言而喻。資料顯示，到今年年底，我國年產(chǎn)氫氣將達到一億噸，為全球第一大氫氣生產(chǎn)國。到2050年，國內(nèi)氫氣產(chǎn)量將增長到5億噸左右，氫能在我國終端能源消費占比上升至10%。需求方面，到2050年，國內(nèi)市場對氫氣需求量至少達到6000萬噸，中國作為全球氫能最大消費國的地位將得到進一步鞏固。作為終端能源體系的消費主體，氫能將帶動形成一個12萬億元產(chǎn)值的新興產(chǎn)業(yè)。可以說，依托強大的石化、水電以及煤炭等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)資源以及豐厚的光、熱、風(fēng)等再生能源，面向巨大的市場需求，憑借戰(zhàn)略升維與政策創(chuàng)新的撬動與支撐，中國完全能夠在氫能國際競爭中搶占制勝高地。
首先，加速頂層設(shè)計進程。雖然前不久氫能寫入了能源法，最近兩年的國務(wù)院政府工作報告中也連續(xù)提及，但目前國家既沒有氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，也缺乏專門的氫能開發(fā)與利用整體支持政策。對此，需盡快制定出臺國家氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，明確氫能在我國能源體系中的定位與開發(fā)利用的重點方向，整體規(guī)劃氫能制取、運輸、儲存、利用等全環(huán)節(jié)發(fā)展路徑以及國家標(biāo)準(zhǔn)，同時明確對氫氣安全監(jiān)管路線與舉措。
其次，加大自主創(chuàng)新力度。從加氫槍、壓縮機、儲容器等關(guān)鍵設(shè)備，到氫密封材料、低溫金屬材料、高效冷絕緣材料等關(guān)鍵材料，我國氫制取、運輸、儲藏甚至使用所需許多核心技術(shù)與材料裝備以及零部件目前都有賴于進口。但值得慶幸的是，氫能的研發(fā)生產(chǎn)全球目前尚處初期階段，中國完全可以通過強化自主創(chuàng)新實現(xiàn)“彎道超車”。除了加大資金投入外，首先需要組建央企、國企創(chuàng)新聯(lián)合體，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈進行科技攻關(guān)，在此基礎(chǔ)上依托大型能源企業(yè)成立國家級聯(lián)合研發(fā)和推廣應(yīng)用平臺，有效整合社會資源，推動全社會相關(guān)領(lǐng)域科研力量的廣泛參與和協(xié)同攻關(guān)，聚焦核心技術(shù)，加快突破薄弱環(huán)節(jié)，合力推動我國氫能產(chǎn)業(yè)邁上全球價值鏈的中高端位置。
再次，加快基礎(chǔ)設(shè)施布局。國內(nèi)目前輸氫管道只有約100公里，終端加氫站僅64座，基礎(chǔ)設(shè)施的乏力不僅很大程度上限制了氫能經(jīng)濟的規(guī)?；c商業(yè)成本的下降幅度，也導(dǎo)致氫能的使用場景單一，同時制約了相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)體系的發(fā)展。建議將氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)納入“新基建”盤子中給予重點扶持，除了國家扮演建設(shè)主體外，更應(yīng)通過BOT、PPP等方式引進社會資本參與氫氣站的投資，并在運營過程中給予充分的財稅惠補，同時支持中石油、中石化等國有能源巨頭加大對油氣管道的配套改造與完善，增補管道的氫能輸送功能。
最后，加強區(qū)域產(chǎn)業(yè)協(xié)同。目前我國已形成京津冀、長三角和珠三角三大氫能產(chǎn)業(yè)區(qū)域，全國有20多個省份出臺了60多個氫發(fā)展規(guī)劃和支持政策。各個產(chǎn)業(yè)區(qū)與地方政府雖然在搶灘布局中都希望打造出完整的氫能產(chǎn)業(yè)閉環(huán)，但存在著較為明顯的方向趨同與同質(zhì)化現(xiàn)象，這種結(jié)果顯然與頂層設(shè)計缺位緊密相關(guān)。而立足于本地資源稟賦、突出產(chǎn)業(yè)長項、打破技術(shù)瓶頸才是全國氫能布局的主線，如長三角作為我國最大的化工產(chǎn)業(yè)集群，氫能的開發(fā)應(yīng)集中到化工副產(chǎn)品身上，京津冀的氫能發(fā)展可側(cè)重藍氫與綠氫的研發(fā)和應(yīng)用，而珠三角則可借助工業(yè)基礎(chǔ)與科技實力展開膜電極、高性能電堆以及儲運氫設(shè)備等產(chǎn)業(yè)攻關(guān)與布局，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)成果共享與利益協(xié)同，走出一條成本投入低、區(qū)域共振強和整體效能優(yōu)的氫產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟路徑。
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