氫能是一種綠色高效的二次能源，具有來源廣、燃燒熱值高、清潔無污染、可儲(chǔ)存、與多種能源便捷轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)，是未來清潔能源的重要組成部分。從全球看，作為重要技術(shù)創(chuàng)新方向的氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車正逐步成為氫能大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的重要領(lǐng)域。我國(guó)氫能發(fā)展處于示范應(yīng)用初期，未來將在新能源消納、交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳減排等方面發(fā)揮重要用途。

新能源制氫技術(shù)和氫燃料動(dòng)力鋰電池技術(shù)成為當(dāng)前熱點(diǎn)

氫能是一種綠色、高效的二次能源，具有熱值較高、儲(chǔ)量豐富、來源多樣、應(yīng)用廣泛、利用形式多等特點(diǎn)。氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括制氫、儲(chǔ)運(yùn)氫、用氫等環(huán)節(jié)。在制氫方面，2017年全球氫氣生產(chǎn)量超過6000萬(wàn)噸，其中96%來自化石燃料，大部分采用天然氣和煤油制氫技術(shù);電解水制氫產(chǎn)量?jī)H占4%，制氫成本較高，是化石燃料制氫的兩倍多，目前利用可再生能源電解水制氫已經(jīng)成為新熱點(diǎn)。在儲(chǔ)運(yùn)氫方面，目前普遍采用具備高耐氫和耐壓能力的25至35兆帕儲(chǔ)氫罐，70兆帕處于示范應(yīng)用階段。管道運(yùn)輸是運(yùn)氫環(huán)節(jié)的重要方式，根據(jù)麥肯錫公司數(shù)據(jù)，截至2017年年底，全球共鋪設(shè)了4284千米輸氫管道，其中美國(guó)達(dá)到2400千米，歐洲約有1500千米。在用氫方面，大部分局限在工業(yè)領(lǐng)域，重要用途是作為化工行業(yè)的原材料，其中60%用于合成氨，38%用于煉油和煤炭深加工。氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車應(yīng)用規(guī)模不大，但發(fā)展快速。截至2017年年底，全球在運(yùn)的氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車超過6000輛，加氫站達(dá)到286座，重要集中在美國(guó)、日本和德國(guó)。

氫能已成為許多國(guó)家能源體系的重要組成部分

氫能是一種低碳高效的清潔能源，隨著全球變暖控制步伐加快，氫能源發(fā)展存在迫切要，市場(chǎng)空間也十分廣闊。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛出臺(tái)了強(qiáng)有力的氫能及燃料動(dòng)力鋰電池扶持政策，其中力度最大、響應(yīng)最積極的是日本、歐盟和美國(guó)，我國(guó)、韓國(guó)、巴西、加拿大等國(guó)家也有相關(guān)部署。

美國(guó)是氫能發(fā)展的先行者。1970年開始布局氫能技術(shù)研發(fā)，2002年布什政府制定美國(guó)氫能發(fā)展路線圖，頒布一系列法令，加快氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2008年金融危機(jī)以來，奧巴馬政府減少對(duì)氫能領(lǐng)域的財(cái)政支持，轉(zhuǎn)向支持清潔能源、電動(dòng)汽車等技術(shù)相對(duì)成熟、短時(shí)間內(nèi)利于經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的產(chǎn)業(yè)，對(duì)氫能發(fā)展帶來一定影響。2014年美國(guó)頒布《全面能源戰(zhàn)略》，重新確定氫能在交通轉(zhuǎn)型中的引領(lǐng)用途，并于2017年宣布繼續(xù)支持30個(gè)氫能項(xiàng)目建設(shè)，推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)取得顯著進(jìn)展。據(jù)美國(guó)能源部統(tǒng)計(jì)，2016年美國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了約1.6萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位，氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車超過3500輛，加氫站達(dá)到60座。

日本著力打造氫能社會(huì)，制定了國(guó)家氫能基本戰(zhàn)略，確定至2050年氫能社會(huì)建設(shè)目標(biāo)以及具體行動(dòng)計(jì)劃，并計(jì)劃在東京奧運(yùn)會(huì)全面采用氫能源公交車。日本政府與汽車行業(yè)生產(chǎn)商合作研發(fā)氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車，截至2017年年底，日本氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車超過2000輛，是世界上最大的氫能燃料動(dòng)力鋰電池汽車市場(chǎng)。計(jì)劃到2020年，日本可上路的氫能燃料動(dòng)力鋰電池汽車達(dá)到4萬(wàn)輛，到2025年達(dá)到20萬(wàn)輛，到2030年達(dá)到80萬(wàn)輛。900座廣泛應(yīng)用的加氫站將為這些車輛供應(yīng)加氫服務(wù)。

德國(guó)漢堡市啟動(dòng)了規(guī)模宏大的氫能示范應(yīng)用項(xiàng)目——“HyCity(氫能城市)”的計(jì)劃，被稱之為“通向明天能源世界的窗口”。該計(jì)劃涵蓋了氫氣制取、運(yùn)輸、儲(chǔ)存及燃料動(dòng)力鋰電池應(yīng)用的氫能全產(chǎn)業(yè)鏈。德國(guó)致力于開發(fā)集風(fēng)力發(fā)電、電解水制氫、高壓儲(chǔ)氫及燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)電技術(shù)于一體的氫能應(yīng)用技術(shù)，并建立多個(gè)氫能示范應(yīng)用中心。例如，由ENERTRAG能源公司執(zhí)行建設(shè)的氫能示范項(xiàng)目——燃料動(dòng)力鋰電池電站，該電站的總額定功率為700千瓦，每年可出現(xiàn)16吉瓦時(shí)的電能，可滿足4000個(gè)家庭的用電需求。

氫能的用途以及制約氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車發(fā)展的因素

未來氫能將與風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源在共同推動(dòng)碳減排、助力能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要用途，成為能源系統(tǒng)中重要的組成部分。國(guó)際氫能源委員會(huì)預(yù)測(cè)2050年氫能源需求是目前的10倍，占終端能源消費(fèi)量的比例超過15%，對(duì)全球二氧化碳減排量的貢獻(xiàn)度達(dá)到20%。

安全性和成本高是目前制約氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車發(fā)展的重要因素。從安全性看，氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車安全性不斷提高。豐田汽車公司通過裝備高強(qiáng)度碳纖維材質(zhì)的車載儲(chǔ)氫罐和高性能傳感器等，降低氫燃料泄漏導(dǎo)致的爆燃風(fēng)險(xiǎn);從成本看，氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車未來具有較大成本下降空間。2016年年底，氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車的整車成本約是燃油汽車的2.1倍，是純電動(dòng)汽車的1.6倍，其中燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)占一半。近年來，豐田汽車公司通過技術(shù)創(chuàng)新不斷降低燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)(成本約占整車的一半)催化劑鉑金屬的用量，使得氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車成本近10年來下降近80%。IEA(國(guó)際能源署)預(yù)測(cè)，到2030年、2050年，氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車成本將比目前分別下降44%和55%，接近燃油汽車成本。2030年，全球氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車將占全部汽車產(chǎn)量的3%，2050年提高到15%左右，超過3億輛氫燃料汽車投運(yùn)?？紤]發(fā)展階段、技術(shù)成熟、成本趨勢(shì)等因素，電動(dòng)汽車仍將是未來新能源汽車的主導(dǎo)技術(shù)，氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車通過發(fā)揮加氫時(shí)間短、續(xù)航里程長(zhǎng)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將在公交、大巴等重型車載領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用。

我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來氫能在我國(guó)的應(yīng)用領(lǐng)域

我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)仍處于示范應(yīng)用初期，與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大差距。2011年以來，我國(guó)相繼公布了一系列政策措施，引導(dǎo)并鼓勵(lì)包括氫能和燃料動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2017年以來，我國(guó)各地方也開始出臺(tái)適合自身發(fā)展的氫能支持政策。上海2017年率先出臺(tái)燃料動(dòng)力鋰電池汽車發(fā)展規(guī)劃，此后武漢和蘇州相繼公布?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)規(guī)劃。目前，我國(guó)煤化工制氫的產(chǎn)量前列，但在燃料動(dòng)力鋰電池技術(shù)研發(fā)、氫能關(guān)鍵材料和裝備制造等方面相對(duì)滯后，基礎(chǔ)研發(fā)與核心技術(shù)投入不足，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。截至2017年年底，我國(guó)實(shí)際在運(yùn)的氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車不足300輛，加氫站僅7座，新能源制氫項(xiàng)目進(jìn)展緩慢。近期，國(guó)家能源投資集團(tuán)公司牽頭成立我國(guó)氫能源及燃料動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，國(guó)家電網(wǎng)、我國(guó)中車、寶武鋼鐵、我國(guó)一汽等十多家央企參與，聯(lián)盟單位超過50家，旨在加速我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)布局。

作為國(guó)家戰(zhàn)略性新興能源的重要組成部分，我國(guó)正在加快推動(dòng)氫能開發(fā)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。未來我國(guó)氫能將在交通運(yùn)輸減排、電能替代等方面發(fā)揮重要用途。一是與電動(dòng)汽車互為補(bǔ)充，共同推動(dòng)交通運(yùn)輸領(lǐng)域碳減排。國(guó)家規(guī)劃明確2020年實(shí)現(xiàn)5000輛氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車在特定地區(qū)公共服務(wù)用車領(lǐng)域的示范應(yīng)用，建成100座加氫站;2030年實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)輛氫燃料動(dòng)力鋰電池汽車的商業(yè)化應(yīng)用，建成1000座加氫站。二是建設(shè)氫能源發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)美國(guó)拉扎德咨詢公司統(tǒng)計(jì)，2016年氫燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)電系統(tǒng)成本為0.74至1.16元每千瓦時(shí)，已經(jīng)具備一定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。未來在用戶側(cè)推廣應(yīng)用小型氫燃料動(dòng)力鋰電池分布式發(fā)電系統(tǒng)，滿足家用熱電聯(lián)供的要，推動(dòng)家庭電氣化進(jìn)程，促進(jìn)電能替代。

(作者單位：國(guó)網(wǎng)能源研究院)