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“在实现‘碳达峰、碳中和’目标的过程中，氢能将在我国重工业、中重型运输、建筑供暖等难以脱碳的行业中发挥关键作用。”据同济大学教授余卓平，2060年，氢气年需求量将从目前的3342万吨增加至1.3亿吨，在终端能源消费中占比20%。
据记者不完全统计，仅今年4月，河南、山西、湖北等7省出台的“十四五”规划中，均对氢能产业发展作出明确部署。热潮之下，氢能大发展是否还有难题？又该如何破解？
非交通领域探索力度不足
产业发展呼唤路线图
在英美资源亚太区贵金属市场拓展总经理陈卫看来，氢能是电能中唯一可移动、可管理的能源，可成为人工可控的储能介质。他认为，基于这一优势，氢能可实现能源体系多品种大范围互联互补，或成为未来的终极能源。
据了解，占全球GDP52%份额的27个国家中，有16个制定了国家氢能战略。“当前氢能在工业、建筑领域受到重视。”余卓平称，全球有40多个示范项目在推进天然气网络的氢混合，美国和韩国是大型分布式燃料电池部署的最主要国家。相比而言，我国氢能利用在非交通领域的探索力度尚显不足。
业内人士坦言，我国国家层面的氢能战略尚未出台，氢能生产、储运、应用等环节缺乏专业标准，上下游产业不协调问题较为突出，应尽快明确氢能产业主管部门，制定氢能产业发展规划和路线图。
余卓平分析，在2030年“碳达峰”情境下，我国氢气的年需求量将达到3715万吨，在终端能源消费中占比约为5%；在2060年“碳中和”情景下，我国氢气的年需求将增至1.3亿吨左右，在终端能源消费中占比约为20%。其中，工业领域用氢占比仍然最大，约7794万吨，占氢气总需求量的60%，交通运输领域用氢4051万吨，建筑领域用氢585万吨，发电与电网平衡用氢600万吨。
氢来源亟待“绿”化
未来绿氢供应占比达80%
氢从何处来？回答好这一问题尤为重要。根据不同的制取方式，氢能分为灰氢、蓝氢和绿氢。其中，灰氢通过化石能源制取，蓝氢在灰氢的基础上，通过碳捕捉、碳封存技术制取，绿氢则是通过可再生能源电解水制氢。数据显示，2019年，我国氢气产量为3342万吨。其中，煤制氢2124万吨，天然气制氢460万吨，工业副产氢708万吨，电解水制氢仅为50万吨，氢气亟待“绿”化。
随着技术进步和成本降低，绿氢有能力满足市场需求。余卓平指出，2020年，全国可再生能源发电量22148亿千瓦时，如果按照电解水制氢1%的比例配置，制氢效率5.5千瓦时/标方测算，年制取氢气量约4万吨，可基本满足存量燃料电池汽车使用。2030年，风电、太阳能发电总装机量将达到12—16亿千瓦时，按照可再生能源电解水制氢5%比例配置，装机规模有望达到70GW，氢气年产量可达500万吨，占氢气年度总需求的13%；2035年，我国绿氢年产量有望进一步达到1500万吨。
与此同时，化石能源制氢将逐步配套碳捕捉和封存技术，与绿氢共同构成我国氢源供应主体。预计到2060年，我国电解槽装机规模有望达到400GW，绿氢年产量提升至1亿吨，占年度总需求的80%。
经济性方面，余卓平分析，2035年，光伏与风电新增装机发电成本预计达到0.2元/千瓦时，可再生能源电解水制氢成本将降至15元/千克，具备与配套碳捕捉、碳封存的煤制氢进行竞争的条件。
加氢站推广是难题
2060年汽柴油消费量趋近于零
交通行业是当前我国氢能应用的主要领域。中国石化副总经理凌逸群坦言，“碳达峰、碳中和”目标下，交通能源低碳转型步伐加快，我国成品油需求峰值或提前至2025年左右，峰值汽油、柴油消费量分别约1.55—1.65亿吨，1.5—1.6亿吨，成品油市场将持续缩小。在他看来，氢能在交通运输领域有较大替代空间。随着燃料电池、储氢等环节技术进步，到2060年，交通领域用氢气需求将达千万吨，汽柴油消费量趋近于零。
中国工程院院士衣宝廉认为，燃料电池汽车产业化将助力“碳达峰、碳中和”目标的实现。在他看来，我国已基本掌握了氢气储运关键技术，但仍存在技术难点，需要企业加大创新投入，突破“卡脖子”技术难题，实现对关键材料与部件的批量生产，以大幅度降低燃料电池汽车和氢气成本。
目前，我国多个城市开展了燃料电池汽车的商业化示范运行。余卓平预测，2035年燃料电池商用车保有量将达120万辆，加氢站规模近万座；2060年中重型燃料电池商用车占全部中重型商用车占比接近65%。道路交通有望在2050年前实现“净零排放”。
车辆推广，基础设施是基本保障。凌逸群介绍，依托全国3万多座加油站的网络优势，目前中国石化在9个省市建成加氢站14座，“十四五”时期，中国石化还将打通交通用氢制备、储运、加注三大环节，建设供氢中心并探索就地“绿电制氢”的运营模式，使2050年交通氢气100%来自于非化石能源，并以京津冀、长三角、珠三角为重点，布局1000座加氢（油氢合建）站。
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