隨著世界范圍內氫能產業蓬勃發展，我國氫能也進入了產業化發展的快車道。筆者綜述我國氫能產業的支持政策，從氫制備、氫儲運、氫化工、氫應用等方面分析氫能制、儲、運、加、用全產業的發展現狀、發展瓶頸及發展趨勢，可為同行了解氫能全產業鏈的發展提供參考。

引言

在全球“雙碳”戰略引領下，能源結構從“碳基”能源向“零碳”新能源發展是必然趨勢。氫能作為一種新型能源，以其能量密度大、儲量豐富、燃燒產物只有水等優勢受到各國持續關注。氫能產業已成為全球能源領域投資增速最快以及技術迭代需求最高的行業之一。作為世界最大的制氫國和氫氣消費國，我國氫能產業規模不斷壯大，現有相關企業超過3000家，央企最新名錄中的97家央企，目前進入到氫能領域的已有48家。氫能制、儲、運、加、用全產業鏈關鍵技術持續突破，各產業加速示范布局。氫能應用領域呈現多元化拓展，構建了五大示范城市群，以及實施“氫進萬家”科技示范工程等。

1氫能產業支持政策

據不完全統計，截至2024年7月，我國發布了590多項與氫能相關的政策，包括國家政策100多項，地方政策490多項。國家層面發布的主要涉氫政策及氫能專項政策如表1所示。

我國34個省級行政區中，除云南省、黑龍江省、臺灣省、澳門特別行政區外，其余30個省區市皆已出臺省級氫能產業發展規劃。從標準數量看，我國氫能產業標準體系已初具規模，涵蓋氫能制、儲、運、加各環節，氫能領域共發布標準400多項，其中，國家標準114項，行業標準97項，團體標準逾200項，地方標準40項。

在政策支持下，眾多大型能源企業及上市公司加快布局氫能產業，近半的央企已開展氫能相關業務，在制氫、儲氫、輸氫、用氫等氫能全產業鏈做出了大量開創性工作。氫能將納入我國終端能源體系，與電力協同互補，共同成為我國終端消費能源體系的主體之一，帶動形成萬億級的新興能源產業。

2氫能全產業鏈發展

2.1氫制備產業

目前，電解水制氫有四大技術路徑，分別為堿性電解水制氫（AWE）、質子交換膜電解水制氫（PEM）、高溫固體氧化物電解水制氫（SOEC）和固體聚合物陰離子交換膜電解水制氫（AEM）。

1）堿性電解水制氫（AWE）。

AWE是目前最主流的技術路線，市場占有率約為95%。我國堿性電解水技術已完成商業化進程，產業鏈整體比較成熟。國內多家氫能裝備公司均已發布3000Nm3/h電解槽，為目前國內單體最大的堿性電解槽。中國能建北京電力設備總廠有限公司投資建設的國內首座8MW級堿性電解水制氫機組穩暫態特性試驗檢測平臺，取得了CNAS檢測認證資質，已為國內十余家頭部企業提供測試服務。

2）質子交換膜電解水制氫（PEM）。

國內中小型商用PEM電解槽所使用的質子交換膜已基本實現國產化，但在關鍵性技術、效率壽命提升、經濟性等方面與國際先進水平相比仍存在一定差距。耐久性不足、催化劑等材料依賴進口導致成本居高不下，仍是PEM大規模商業化應用的主要制約因素。近幾年，我國PEM電解槽規格不斷突破，多家企業推出了單槽產氫量200m3/h以上的產品，其中國家電投集團氫能科技發展有限公司推出的單槽產氫量高達400m3/h，但相較國外單槽產氫量1000m3/h仍有較大差距。目前，我國PEM電解水制氫項目已經邁入10MW級示范應用階段。在建的國電投大安風光50MW制氫項目是目前國內最大規模的PAM制氫項目。

3）高溫固體氧化物電解水制氫（SOEC）。

SOEC需要維持較高的工作溫度（800℃左右），因此應用場景受限。現階段這項技術處于研發與示范階段，正初步步入商業化生產階段。國際上SOEC產業已有20年左右的發展歷程，而我國SOEC產業起步較晚，在產業化進程上與國外相比有較大差距。目前，國內個別制造商具備了SOEC初步產業化的基礎和能力。2023年2月，由中國科學院上海應用物理研究所承擔研制的200kW級高溫固體氧化物電解水制氫驗證裝置一次開車成功，標志著SOEC制氫技術從實驗室中試到示范應用邁出了堅實的一步。2024年3月，由中石化自主研發的國內首個化工園區兆瓦級SOEC電解水制氫項目順利開工。

4）固體聚合物陰離子交換膜電解水制氫（AEM）。

AEM技術目前處于研發與小規模應用示范階段，正在推進已成熟產品的商業化應用。AEM集合了PEM與AWE的優勢，轉換效率更高、制造成本更低、設備體積小，被認為有望在未來實現大規模應用。國內外研究者一直致力于新型膜材料的開發，膜材料研發及批量化生產是AEM未來應用推廣的關鍵。國內研發機構和設備廠商也已開始啟動電解槽的研發和試制，目前已有多個廠家推出了AEM產品。

從技術商業化角度，對4種電解水制氫技術進行對比，如表2所示。

2.2氫儲運產業

在氫能制、儲、輸、用全產業鏈中，儲、運成本約占總成本的30%～40%，是氫能大規模發展的主要瓶頸。儲氫技術可分為兩類：基于物理的儲氫技術和基于材料的儲氫技術。前者通過改變氫氣物理狀態來儲存，即增加壓力（壓縮氣態儲氫）或將溫度降低到其蒸發溫度以下（液態儲氫）；后者應用附加材料作為載體，載體通過物理或化學作用與氫分子或原子結合，具有較高的存儲密度和安全性。

1）高壓氣態氫儲運。

高壓氣態儲氫主要利用氣瓶作為儲存容器，其成本低、能耗相對小。全球呈現出從I型儲氫瓶到Ⅳ型儲氫瓶的技術發展趨勢。目前，我國高壓氣態儲氫技術已經逐步走向成熟，35MPa碳纖維纏繞Ⅲ型瓶是我國車載儲氫的主流氣瓶，70MPa碳纖維纏繞Ⅲ型瓶也已少量用于國產汽車中。我國70MPaⅣ型儲氫瓶質量儲氫密度達到6.8wt%，最高容積達到390L，部分生產廠商已完成型式認證，初步具備批量化生產能力。在氣態氫運輸方面，長管拖車運輸技術較為成熟，我國主要以20MPa長管拖車運氫，正在積極發展35MPa運氫技術；管道運輸的壓力相對較低，一般為1～4MPa，具有輸氫量大、能耗小和成本低等優勢。我國在純氫長輸管道建設方面較滯后，尚未建成完善的氫氣管道輸送體系，在役管道總里程不足100km。近期，我國在輸氫管道技術上實現了多項突破：輸氫壓力增大，國家管網通過了6.3MPa氫氣充裝、9.45MPa管道爆破測試；管道摻氫比例不斷突破，實驗首次達到30%。中國石油天然氣管道工程有限公司勘察設計的世界最大口徑、最大輸量的綠氫管道——康保至曹妃甸氫氣長輸管道項目于2024年7月啟動設計工作，年輸送量達130萬t。

2）低溫液態氫儲運。

與高壓氣態儲氫相比，液態儲氫的質量和體積能量密度都有大幅度提升，可實現高效儲運。但由于液態儲氫存在技術成本高、易揮發等問題，商業化難度大。我國從氫液化到液氫應用的技術鏈條逐漸打通，目前液氫主要應用在航天領域，民用領域尚處于起步階段，氫液化系統的核心設備仍然依賴于進口。2024年3月，江蘇國富氫能技術裝備股份有限公司成功交付了中國首套工業規模的民用氫氣液化設備，產能達到10t/d。在液氫槽車方面，我國仍處于研發階段。2023年12月，我國首臺民用40m3液氫罐車研制成功。

3）有機液體氫儲運。

有機液體儲氫利用某些不飽和有機物與氫氣進行可逆加氫和脫氫反應，實現氫的儲存，加氫后形成的液體有機氫化物性能穩定、安全性高。有機液體儲氫具有儲氫量大、能量密度高、可多次循環等優點，可解決低溫液態儲氫液氫易揮發、不便長期保存且存在安全隱患的問題。目前，我國已有多家研究機構開展有機液體儲氫技術研發，中化學科學技術研究有限公司建設并成功運行了國內首套甲基環己烷-甲苯有機液體儲氫中試示范裝置，規模達300kg/d，已具備全面工業化推廣應用條件。其他研發單位也已完成了技術儲備，具備了從技術研發向工業化推廣應用的技術條件。有機液體氫儲運成本隨運輸距離的變化并不明顯，適用于長距離運輸。

4）固態氫儲運。

固態儲氫是以金屬氫化物、化學氫化物或納米材料等作為儲氫載體，通過化學吸附和物理吸附的方式實現氫的存儲。固態儲氫具有儲氫密度高、儲氫壓力低、安全性高、放氫純度高等優勢，體積儲氫密度高于液態儲氫，但其發展和應用依賴于儲氫材料的開發和利用。我國鎂基、鈦鐵系、釩系固態儲氫技術日趨成熟，固態儲氫在多個場景得到示范應用，儲氫量已經可以達到噸級的規模。2023年4月，上海氫楓能源技術有限公司聯合上海交通大學氫科學中心研發推出了全國首臺鎂基固態儲運氫車，推動鎂基固態儲運發展邁向商業化應用新階段。南方電網公司主持實施的固態儲氫項目率先在廣州、昆明同時實現發電并網，固態儲氫的體積儲氫密度高、占地小的場景優勢得以驗證。北京、山西、云南多地實現固態儲氫氫能自行車批量投放，固態儲氫在輕型交通領域已進入批量應用階段。

2.3氫化工產業

2022年3月28日，工業和信息化部等六部門聯合印發《關于“十四五”推動石化化工行業高質量發展的指導意見》，標志著國家從政策層面明確了要推動新能源產業與傳統化工產業的耦合發展。

1）綠氨。

綠氨合成已進入示范工程階段，但技術工藝尚未定型。截至2023年12月底，國內報道有13項綠氨項目開工。2024年以來，另有超過20個綠氨項目有所推進。中能建松原氫能產業園（綠色氫氨醇一體化）項目規劃年產綠氫11萬t，綠氨/醇60萬t，配套建設電解槽裝備制造生產線、綜合加能站等。內蒙古四子王旗風光儲氫氨一體化示范項目——合成綠氨建設項目近日啟動，預計年產綠氨50萬t。

2）綠色甲醇。

綠色甲醇是通過生物質氣化產生合成氣，由合成氣通過合成反應生產甲醇。目前正處于技術及商業示范階段，呈現多技術路徑并行發展格局。2024年以來，我國已累計有41個綠色甲醇項目有所進展。中國天楹風光儲氫氨醇一體化項目近期在遼源開工建設，年產綠氫15萬t、綠甲醇80萬t。

3）綠色航煤。

綠色航煤是通過生物質氣化產生合成氣，由合成氣通過合成反應生產航油。目前，世界范圍內對于綠色航煤的生產和應用尚處于初期階段。國內規劃的綠色航煤項目有近10個。近期，中能建氫能源有限公司與科左后旗人民政府就中能建通遼科左后旗綠色甲醇及綠色航煤產業園項目簽署投資開發協議，該項目計劃年產10萬t綠色航煤。中國電力工程顧問集團有限公司與黑龍江省雙鴨山市人民政府簽署生物質綠色甲醇與綠色航油一體化項目合作協議，該項目規劃年產100萬t綠色甲醇及綠色航油。

2.4氫應用產業

目前，工業和交通領域為氫能的主要應用領域，氫能在建筑、發電等領域的應用仍然處于探索階段。

1）氫燃料電池。

氫燃料電池主要性能指標達到國際先進水平，其中大功率密度超過國際龍頭品牌的指標，核心零部件國產化技術水平緊追全球先進水平。氫燃料電池發電示范場景更加多元化，其應用沿“輕型”與“大功率”方向延伸。2024年7月，國家電投集團氫能科技發展有限公司開發了全自主高可靠數智化燃料電池發電成套裝備，單模塊功率≥100kW，可集成擴展至兆瓦級。

2）加氫站。

據氫能聯盟統計，截至2024年6月，我國已建成加氫站507座，數量全球第一，增速領先全球。已建成的加氫站以氣氫加氫站、加注壓力35MPa為主，加注量朝著大噸位站方向發展。液氫加氫站與氣氫加氫站相比，主要優勢在于高密度和高效的儲運和加氫方式，具有顯著的規模效益。目前，全球已有超過120座液氫加氫站，液氫加氫站占加氫站總數量的比例已經超過1/5；而我國液氫加氫站的發展仍處于起步階段，液氫加氫站數量較少，主要原因在于技術成熟度較低，且國內在這一領域尚未形成獨立自主的技術裝備路線。2021年11月，由中國能源建設集團浙江省電力設計院有限公司設計的浙江石油虹光（櫻花）綜合供能服務站建成，為國內首座液氫加氫站，每天加氫量可達1000kg。

3）電氫雙向轉換。

2024年6月，由南方電網廣東廣州供電局研發的電氫雙向轉換裝置在廣州南沙小虎島電氫智慧能源站投運，是我國首套自主研發的基于可逆固體氧化物電池技術的兆瓦級電氫雙向轉換裝置，實現了綠電和綠氫的雙向高效可靠轉換，標志著我國可逆固體氧化物電池技術從實驗室走向了示范應用。

4）燃氫發電。

我國氫燃氣輪機產業起步相對較晚。近年來，政府部門高度重視相關技術與裝備標準的制定，氫燃氣輪機技術發展呈提速趨勢，示范項目不斷落地。氫燃氣輪機具備綠色低碳與靈活調節的優勢，可打造電氫協同模式，助力構建新型電力系統。摻氫/氨燃燒發電逐漸向吉瓦級突破，中國能建廣東院勘察設計的國內首個H級燃氣摻氫發電機組項目——惠州大亞灣石化區綜合能源站項目正式投產。

5）液氫無人機。

液氫燃料的能量密度約為航空煤油的3倍，能夠滿足軍用、民用領域對無人機航時逐漸增長的需求，機載液氫是未來氫動力無人機的重要發展方向。國內在氫動力無人機領域起步較晚，相關高校和科研院所對機載液氫的供能系統方面仍處于初步探索階段。2024年7月，中國成功研制出首架液氫動力無人機樣機并完成首飛，該無人機配備了輕型低溫液氫儲罐和氫燃料電池系統，這是液氫應用于低空飛行器的突破性成就。

3結語

在碳中和的背景下，全球對清潔能源需求的不斷增加，氫能的應用場景也在不斷拓展。我國氫能政策體系日趨完善，產業鏈逐步完善，關鍵技術不斷突破，設備國產化水平快速提升，與國際先進水平差距逐步縮小。氫能產業在快速發展的同時，也面臨成本、基礎設施等方面的諸多挑戰，制氫技術仍不成熟，氫儲運成本高且存在安全隱患制約了氫氣的大規模應用。要真正實現氫能規模化應用，還需突破當前的發展瓶頸，實現更具跨越性的創新。氫能產業的市場潛力巨大，在技術進步和政策驅動的共同作用下，未來將在全球能源結構中占據越來越重要的地位。

來源：紅水河，中國能源建設集團廣西電力設計研究院有限公司