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1 世界主要發(fā)達國家高度重視氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的二次能源，是未來構(gòu)建以清潔能源為主的多元能源供給系統(tǒng)的重要載體，氫能的開發(fā)與利用技術(shù)已經(jīng)成為新一輪世界能源技術(shù)變革的重要方向。世界上主要發(fā)達國家都高度重視氫能的開發(fā)和利用，目前主要集中在交通領(lǐng)域，美國、日本、歐盟、韓國都將發(fā)展氫能及燃料電池作為國家重要能源戰(zhàn)略。截至2018年底，美國在營加氫站42座,燃料電池乘用車5899輛,累計固定式燃料電池安裝超過500兆瓦；日本在營加氫站113座，燃料電池乘用車保有量2839輛；歐盟在營加氫站152座，燃料電池乘用車保有量約1080輛；韓國在營加氫站14座，燃料電池乘用車保有量約300輛。

美國

美國在1970年提出“氫經(jīng)濟”概念，1973年石油危機時期，成立國際氫能源組織。2002年發(fā)布《國家氫能發(fā)展路線圖》，“氫經(jīng)濟”理念由設(shè)想階段轉(zhuǎn)入行動階段。2004年頒布《氫能技術(shù)研究?開發(fā)與示范行動計劃》《氫經(jīng)濟的基礎(chǔ)研究需求》，提出了美國氫經(jīng)濟發(fā)展的四個階段：技術(shù)?政策和市場開發(fā)階段（2000-2015），向市場初步過渡階段（2010-2025），市場擴大與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段（2013-2035），實現(xiàn)向氫經(jīng)濟的轉(zhuǎn)化階段（2025-2045）。2006年提出《氫立場計劃》，旨在突破技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)商業(yè)化氫生產(chǎn)、氫運輸、氫存儲、氫轉(zhuǎn)換。2012年成立美國燃料電池和氫能聯(lián)盟，2013年啟動H2USA計劃，制定加氫站網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、融資方案、市場拓展方案。2014年發(fā)布《全面能源戰(zhàn)略》，將“發(fā)展低碳技術(shù)、為清潔能源奠基”作為放眼長遠的戰(zhàn)略支點，并明確提出，氫能作為替代性能源，在交通業(yè)轉(zhuǎn)型中的引領(lǐng)作用。2015年發(fā)布《2015年美國燃料電池和氫能技術(shù)發(fā)展報告》，肯定了未來氫能市場的發(fā)展?jié)摿?，大力投資發(fā)展先進氫能與燃料電池技術(shù)。

日本

日本從1973年開展氫能生產(chǎn)、儲運和利用相關(guān)技術(shù)研究，并為其提供財政支持。2013年，《日本再復(fù)興戰(zhàn)略》把發(fā)展氫能提升為國策。2014年，在第四期《能源基本計劃》中將氫能定位為與電力和熱能并列的核心二次能源，提出建設(shè)和發(fā)展“氫能社會”，發(fā)布《氫能和燃料電池發(fā)展戰(zhàn)略路線圖》，明確了到2050年之間的氫能長期發(fā)展路線。2017年，發(fā)布《氫能基本戰(zhàn)略》，提出率先在全球?qū)崿F(xiàn)“氫社會”，將“國際化”作為重要舉措之一，提出日本要構(gòu)建從氫氣制造到存儲、運輸和利用的全供應(yīng)鏈技術(shù)，并將其打包推向全世界；在國際氫能經(jīng)濟和燃料電池伙伴計劃等政府層面的國際框架中，積極宣傳日本的措施；引領(lǐng)國際標(biāo)準(zhǔn)制定。2019年公布《氫能利用進度表》，提出到2025年，使氫燃料電池汽車價格降至與混合動力汽車持平，氫燃料電池轎車年產(chǎn)量達到20萬臺，建成320座加氫站；到2030年，實現(xiàn)氫能發(fā)電商業(yè)化，并持續(xù)降低氫氣供應(yīng)成本，使其不高于傳統(tǒng)能源，氫燃料電池轎車年產(chǎn)量達到80萬臺，建成900座加氫站。

歐盟

歐盟2008年出臺燃料電池與氫聯(lián)合行動計劃項目（FCH-JU），確定在2008-2013年至少斥資9.4億歐元用于氫能和燃料電池的研究與發(fā)展。2012年，歐盟12個成員國實施Ene-field項目，包括9家燃料電池系統(tǒng)制造商和接近1000套微型CHP系統(tǒng)。2013年，歐盟宣布在2014-2020年啟動Horizon2020計劃，預(yù)計將在氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)投入220億歐元的預(yù)算。2019年發(fā)布《歐洲氫能路線圖：歐洲能源轉(zhuǎn)型的可持續(xù)發(fā)展路徑》，提出到2030年，氫燃料電池乘用車將達到370萬輛，氫燃料電池輕型商業(yè)運輸車將達到50萬輛，氫燃料電池卡車和公共汽車將達到4.5萬輛，使用氫燃料電池火車可替代約570列柴油火車，氫氣可替代7%的天然氣，將種類繁多的可再生能源發(fā)電轉(zhuǎn)型為主要依靠氫能發(fā)電，并進行大規(guī)模氫能發(fā)電示范；到2040年，部署250萬臺氫燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)裝置。

韓國

韓國2008年以來持續(xù)加大對氫能技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推廣的扶持力度，先后實施“低碳綠色增長戰(zhàn)略”“綠色氫城市示范”等項目，投入3500億韓元進行氫能燃料電池研發(fā)和綠色氫城市建設(shè)。2018年，將氫能產(chǎn)業(yè)定為三大戰(zhàn)略投資領(lǐng)域之一。2019年發(fā)布《氫能經(jīng)濟發(fā)展路線圖》，具體目標(biāo)為到2040年，累計生產(chǎn)620萬輛氫燃料電池汽車，建成1200座加氫站；普及發(fā)電用、家庭用和建筑用氫燃料電池裝置，開發(fā)用于大規(guī)模發(fā)電的氫燃氣輪機技術(shù)；氫氣年供應(yīng)量達到526萬噸，每公斤價格降至3000韓元（約合人民幣17.7元）；構(gòu)建穩(wěn)定且經(jīng)濟可行的氫氣流通體系，形成覆蓋全國范圍的管道網(wǎng)絡(luò)；構(gòu)建全流程安全管理體系，營造氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)系統(tǒng)。

2 氫能源革命三大環(huán)節(jié)中我國具有

兩大優(yōu)勢、一個短板

氫能資源是我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展絕佳優(yōu)勢

我國工業(yè)體系完善，制氫工業(yè)基礎(chǔ)良好，氫氣作為原料氣體及工業(yè)氣體的生產(chǎn)和使用規(guī)模都很龐大，為氫能的規(guī)模化利用提供了前提。2018年全國氫氣產(chǎn)量約2100萬噸，產(chǎn)氫量全球第一。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的預(yù)計，到2030年全國氫氣需求量將達到3500萬噸，到2050年全國氫氣需求量將接近6000萬噸。

制氫方法主要包括：熱化學(xué)法制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫提純制氫、水電解制氫、太陽能光催化分解水制氫、生物制氫等。其中，工業(yè)副產(chǎn)氫成本最低，熱化學(xué)法制氫次之，水電解制氫成本主要由電價決定，太陽能光催化分解水制氫和生物制氫尚不具備大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)條件。目前，氫能源產(chǎn)業(yè)尚處于市場啟蒙階段，投入多、產(chǎn)出少，需要政策支持和補貼。較低的氫氣成本可降低市場門檻，有利于市場推廣。我國化工產(chǎn)業(yè)規(guī)模較大，工業(yè)副產(chǎn)氫提純制氫潛力巨大，而歐美、日本等氫能源發(fā)展較快國家工業(yè)副產(chǎn)氫資源較少，我國在工業(yè)副產(chǎn)氫資源方面具有無可比擬的絕對優(yōu)勢；另外，我國每年有大量棄風(fēng)棄光棄水電量，用來電解水制氫可作為氫能源產(chǎn)業(yè)重要氫氣來源之一?，F(xiàn)階段，以工業(yè)副產(chǎn)氫為切入點，以棄電量制氫為補充，在工業(yè)副產(chǎn)氫氣富集地區(qū)開展氫能源應(yīng)用示范，并鼓勵示范地區(qū)周邊使用棄電量制氫作為補充，將資源優(yōu)勢進一步轉(zhuǎn)化為市場優(yōu)勢，同時帶動基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系逐步完善，促進上游技術(shù)研發(fā)和設(shè)備制造領(lǐng)域的進步，實現(xiàn)發(fā)揮優(yōu)勢、補齊短板的效果，從而實現(xiàn)我國氫能源產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展。

我國每年工業(yè)副產(chǎn)氫提純制氫潛力約580億立方。我國是焦炭生產(chǎn)大國，2019年焦炭產(chǎn)量4.7億噸，占全球焦炭產(chǎn)量近70%。焦炭生產(chǎn)過程產(chǎn)生大量的焦?fàn)t煤氣（生產(chǎn)1噸焦炭約副產(chǎn)430立方焦?fàn)t煤氣），焦?fàn)t煤氣中約55-60%是氫氣（另外還有甲烷23%-27%、一氧化碳5%-8%及少量氮氣、二氧化碳、氧氣等其他氣體），扣除用于焦?fàn)t加熱的焦?fàn)t煤氣（不到總焦?fàn)t煤氣產(chǎn)生量的50%），我國2019年煉焦副產(chǎn)焦?fàn)t煤氣提純制氫（考慮提純回收率92%）可制取氫氣約550億立方。另外，我國石油化工、氯堿化工等行業(yè)工業(yè)副產(chǎn)氫提純制氫潛力約30億立方/年。工業(yè)副產(chǎn)氫提純制氫是目前所有制氫方式中成本最低的（據(jù)了解，焦?fàn)t煤氣制氫成本低于1元/標(biāo)方），也是技術(shù)相對成熟的，我國大量工業(yè)副產(chǎn)氫資源相對日本、歐美等國家具有無可比擬的絕對優(yōu)勢，是我國氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的催化劑。目前，山西、河北、內(nèi)蒙等焦化產(chǎn)業(yè)較集中的地區(qū)均已計劃開展工業(yè)副產(chǎn)氫應(yīng)用示范。

2019年我國棄風(fēng)棄光棄水電量可制取氫氣約100億立方。近年來，我國水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電等可再生能源發(fā)電規(guī)模逐漸增加，截至2019年底，全國發(fā)電裝機容量21.1億千瓦，其中，水電3.56億千瓦（占比17.7%）、并網(wǎng)風(fēng)電2.1億千瓦（占比10.4%）、并網(wǎng)太陽能發(fā)電2.05億千瓦（占比10.2%）。我國水、風(fēng)、光等資源分布和資源自身特性與我國電力生產(chǎn)消費結(jié)構(gòu)、電力輸送能力現(xiàn)狀之間不匹配矛盾突出，棄風(fēng)棄光棄水現(xiàn)象嚴(yán)重，隨著風(fēng)、光、水等新能源裝機規(guī)模的進一步擴大，這一矛盾將愈發(fā)嚴(yán)重。加大電網(wǎng)自身調(diào)節(jié)能力，建設(shè)靈活可靠的儲能裝置，是有效解決這一矛盾的主要手段之一。可再生能源電力水電解制氫是一種近零碳排放的制氫方式，同時也是一種有效的儲能方式，能夠提高可再生能源利用率。2019年我國棄水電量約300億千瓦時，棄風(fēng)電量169億千瓦時，棄光電量46億千瓦時。若利用這些棄電量電解水制氫，2019年三棄電量可制取氫氣約100億立方，不但可有效緩解棄風(fēng)棄光棄水現(xiàn)象，近期還可作為工業(yè)副產(chǎn)氫提純制氫的可靠補充，遠期將成為氫能產(chǎn)業(yè)成熟后的主流氫氣來源。棄電量的邊際成本近于零，而用電費用占水電解制氫成本的70%-90%，因此利用棄電量電解水制氫可獲得大量廉價氫源。目前，河北省擬在張家口開展氫能應(yīng)用示范，創(chuàng)建張家口世界級氫能應(yīng)用示范城市，若利用好張家口及周邊地區(qū)棄風(fēng)電量制氫，將極大降低制氫成本，推進氫能示范城市建設(shè)。

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是潛在優(yōu)勢

在基礎(chǔ)設(shè)施方面，雖然日本、歐美等發(fā)達國家的加氫站數(shù)量上略有差異，但總體都處于起步階段，進一步而言，這也是我們將來發(fā)揮集中力量辦大事、率先實現(xiàn)突破的優(yōu)勢領(lǐng)域。

近年來，國家相繼發(fā)布了《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016—2030年）》《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012—2020年）》《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》《“十三五”交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》等一系列政策措施，將氫能綜合利用作為重點發(fā)展方向，引導(dǎo)并鼓勵發(fā)展氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)，提出燃料電池汽車、車用氫能源產(chǎn)業(yè)與國際同步發(fā)展，2020年實現(xiàn)5000輛級規(guī)模在特定地區(qū)公共服務(wù)用車領(lǐng)域的示范應(yīng)用，建成100座加氫站；2025年實現(xiàn)五萬輛規(guī)模的應(yīng)用，建成300座加氫站；2030年實現(xiàn)百萬輛燃料電池汽車的商業(yè)化應(yīng)用，建成1000座加氫站。

全國各地爭相布局氫能產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)化態(tài)勢全球領(lǐng)先。目前20多個省市發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃與支持政策，加快布局氫能產(chǎn)業(yè)。主要可分為三類地區(qū)：一是以上海、江蘇、湖北為代表的長江經(jīng)濟帶，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好，產(chǎn)業(yè)鏈資源較豐富，著力全產(chǎn)業(yè)鏈同步發(fā)展，規(guī)劃打造氫走廊創(chuàng)新發(fā)展模式；二是以佛山、云浮為代表的珠三角地區(qū)，以引進培育創(chuàng)新技術(shù)為抓手，以氫能源產(chǎn)品市場示范應(yīng)用為突破，逐步延伸至全產(chǎn)業(yè)鏈；三是以河北、山西為代表的北方地區(qū)，依托氫能資源優(yōu)勢，重點發(fā)展工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫，逐步延伸至全產(chǎn)業(yè)鏈。

關(guān)鍵核心技術(shù)是短板

我國氫能產(chǎn)業(yè)從基礎(chǔ)研究發(fā)展至局部示范應(yīng)用，目前已初步形成一支由高等院校、科研院所、石油化工及汽車工業(yè)等部門為主的從事氫能研究、開發(fā)和應(yīng)用的專業(yè)隊伍，氫能和氫燃料電池技術(shù)領(lǐng)域取得一定突破，初步掌握了氫氣制備、儲運、加注，以及燃料電池電堆與關(guān)鍵材料、動力系統(tǒng)與核心部件、整車集成等技術(shù)，水電解制氫和天然氣重整制氫技術(shù)具有一定優(yōu)勢，燃料電池膜電極、雙極板、質(zhì)子交換膜已實現(xiàn)國產(chǎn)化，燃料電池商用車具有較強的研發(fā)制造能力。但對標(biāo)國際先進水平，我國在氫能儲運、氫燃料電池以及燃料電池汽車整車技術(shù)上還存在較大差距：

電池關(guān)鍵材料：燃料電池的關(guān)鍵材料如質(zhì)子交換膜、氣體擴散層、密封件、碳紙等優(yōu)質(zhì)技術(shù)和產(chǎn)品長期被國外公司壟斷，國內(nèi)現(xiàn)階段還處于實驗室和樣品階段。催化劑、膜電極、雙極板雖然能夠?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)化，但性能和成本仍有差距，技術(shù)仍處于示范應(yīng)用階段，距離產(chǎn)業(yè)化落地較遠。比如膜電極，國內(nèi)企業(yè)大多采購國外公司的關(guān)鍵產(chǎn)品后再進行組裝，而且除了少數(shù)企業(yè)具備規(guī)?；a(chǎn)能力外，大部分企業(yè)仍然是半手工生產(chǎn)，在功率密度、電流密度和動態(tài)工況壽命上與國外領(lǐng)先水平存在較大差距。

電池壽命：在電池壽命方面，國際先進水平己經(jīng)超過10000小時，而國內(nèi)相關(guān)企業(yè)燃料電池的穩(wěn)定壽命在5000小時左右，明顯低于國外先進水平。

空壓機：燃料電池系統(tǒng)對空氣的需求非常大，要求空壓機轉(zhuǎn)速非常高，因此也對空壓機能耗、噪聲、加工精度等要求很高，不僅如此還要求空壓機體積盡可能小，質(zhì)量盡可能輕，所有要求都集成在一起就形成了這一技術(shù)難題。

儲氫瓶：國外乘用車已經(jīng)開始使用質(zhì)量更輕、成本更低、質(zhì)量儲氫密度更高的Ⅳ型瓶，而國內(nèi)的Ⅳ型瓶還處于研發(fā)階段，成熟產(chǎn)品只有35MPa和70MPaⅢ型瓶，其中70MPaⅢ型瓶在乘用車樣車上應(yīng)用。國內(nèi)存在的問題是難以掌握碳纖維技術(shù)，尤其是產(chǎn)品不能達到一致性要求。

氫氣循環(huán)泵和加濕器：目前國內(nèi)暫無比較成熟的生產(chǎn)廠商，僅有部分公司能小批量供貨，產(chǎn)品質(zhì)量尚未經(jīng)歷市場長期檢驗。

低溫啟動：低溫啟動核心在于如何在燃料電池低溫狀態(tài)下實現(xiàn)暖機升溫。國外汽車公司已基本解決汽車在常用環(huán)境的低溫啟動問題，我國產(chǎn)品目前還有一定的差距。

3 整體謀劃氫能產(chǎn)業(yè)布局，推進氫能產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展

西北部地區(qū)重點發(fā)展制氫和運氫技術(shù)

在焦化、氯堿產(chǎn)業(yè)發(fā)達、風(fēng)光資源充裕的我國西北部地區(qū)，充分發(fā)揮化工副產(chǎn)氫和棄風(fēng)、棄光及低谷電制氫優(yōu)勢，研發(fā)制氫關(guān)鍵設(shè)備，推進制氫工程項目，降低制氫成本。掌握液氫儲運技術(shù)，完善氫氣的液化、吸附、灌裝產(chǎn)業(yè)鏈，積極探索液氫儲運業(yè)務(wù)。同時布局加氫站建設(shè)，首先滿足公共交通、工業(yè)用車等燃料電池商用車的加氫需求。規(guī)模化降低燃料電池和氫氣成本，帶動加氫站等配套設(shè)施建設(shè)后，再拓展到乘用車領(lǐng)域。

東南部地區(qū)重點發(fā)展氫能終端利用技術(shù)

在產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好、技術(shù)研發(fā)應(yīng)用能力較強的我國東南部地區(qū)，加快氫燃料電池、氫能源汽車以及氫氣制造、儲存、運輸、加注等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，推進技術(shù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，逐步形成與我國氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展相適應(yīng)的氫能源汽車和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備生產(chǎn)和制造的規(guī)模和能力。在交通領(lǐng)域燃料電池發(fā)展到一定程度后，推動固定式發(fā)電領(lǐng)域的發(fā)展，在分布式電站和熱電聯(lián)產(chǎn)裝備中，使用氫氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃煤。

加強區(qū)域優(yōu)勢互補融合

推動我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展區(qū)域優(yōu)勢互補融合，西北部地區(qū)發(fā)揮資源優(yōu)勢重點發(fā)展制氫和運氫技術(shù)，東南部地區(qū)發(fā)揮產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢重點發(fā)展氫能終端利用技術(shù)，以示范城市為引領(lǐng)，從產(chǎn)業(yè)鏈兩端同時發(fā)力，以氫能為中心建立特種裝備研發(fā)生產(chǎn)基地，創(chuàng)建氫能產(chǎn)業(yè)園區(qū)，推動氫能源產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展。