编者按： 

习近平总书记指出：“实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。”要实现“双碳”宏伟目标，必须坚持“科学技术是第一生产力”，积极推动产业发展。我们将收集多方信息，撰写“技术进步与绿色产业发展”系列文章，介绍一些产业发展的前沿和技术进步为此发挥的重要作用，以供参考。本文是此系列的第1篇。

氢能是一种清洁、高效、可再生、应用广泛的二次能源，发展氢能可以大量替代化石能源、优化其能源结构、提高能源系统弹性，是推动能源转型、保障国家能源安全的战略选择，并对减少二氧化碳等温室气体排放、实现碳达峰碳中和目标有重要意义。

一、氢能有潜力成为一种理想的新能源

氢能集众多优点于一身。一是氢气易燃烧、热值高，1克氢气完全燃烧可释放431千焦的热量，而1克标准煤的热值约29千焦。二是氢在自然界中普遍存在、储量丰富。三是氢可利用多种本地资源生产，如，风电、光伏电或电网电力分解化石燃料、生物质、水来获得。四是氢气燃烧后主要产生水，可回收再制氢，实现循环利用。五是氢气燃烧清洁环保，尤其是没有碳排放。六是氢有多种利用方式，如直接燃烧产生热能、用于燃料电池等。七是氢随温度降低，可从气态转为液态、固态存在，能适应储运及各种不同应用环境，便于储能运输，同时因自重轻，可有效增加运输载荷量和降低运输成本。

氢因其生产来源和生产过程中的排放情况不同，可简要分类为灰氢、蓝氢和绿氢。灰氢主要来自化石燃料，制取技术简单、成本低、当前产量最大，但会产生大量二氧化碳及污染物排放。蓝氢主要来自工业副产氢气提纯，制取时产生的二氧化碳可采用碳捕捉、利用与封存（CCUS）技术实现碳中和，但成本昂贵。绿氢指通过电解水获得的氢，若使用可再生能源进行电解制取，可达到净零排放，但电量消耗大，约占总生产成本的75%。综合碳强度和生产成本等因素，在社会接受度上，有“灰氢不可取，蓝氢可以用，废氢可回收，绿氢是方向”的说法。2020年12月，中国氢能联盟发布《低碳氢、清洁氢与可再生能源氢气标准及认定》团体标准，规定，对制备单位氢气的碳排放量，低碳氢的阈值为14.51 kgCO2e/kgH2，清洁氢和可再生氢的阈值为4.9 kgCO2e/kgH2，可再生氢同时要求制氢能源为可再生能源。这是全球首次通过标准形式对氢的碳排放进行量化。

影响氢能产业发展的因素中，有两点受关注较多。一是降低成本。据报道，2021年上半年，国内氢气产量同比增长25%，成本和销售价格持续下降，四年内成本下降约50%。只有随各项技术突破、产业规模持续扩大后，我国制氢、储运、加氢、用氢等各环节的成本，才能效仿我国光伏产业向平价化推进。其中，代表氢能发展方向、可广泛用于交通、工业、建筑等高排放行业深度脱碳的绿氢，其制备成本的下降有赖于可再生能源电力成本的下降。另一是防治储运中的“氢脆”问题。现有的氢储运管道和燃烧系统通常使用钢或合金钢材料，溶于钢的氢会破坏钢的结构，造成脆化开裂。以目前的技术，氢脆只可防，不可治，这为如何安全高效利用氢能提出了技术攻关要求。

二、积极发展氢能产业已成为全球趋势

氢气最初被用作驱动火箭的燃料，未被广泛使用。上世纪70年代，因石油危机和环保运动，国际社会才开始考虑能否把氢能用作一种主体能源，并迎来氢能研究和开发的第一波高潮，但随石油危机的解除而很快退潮。上世纪90年代后至今，国际社会为推进气候行动，再次关注氢能，形成氢能产业发展浪潮，期间在油价、金融危机等因素影响下仍有起伏，但趋势已成。

近年来，国际上已有30多个国家已经或正在制定氢能发展战略。如，美国是最早将氢能及燃料电池列入能源战略的国家，上世纪70年代便提出“氢经济”概念，90年代后持续颁布多项行动计划及支持政策，从政策评估、商业前景预测，方案制定、技术研发，示范推广等方面制定发展路线。2020年11月，美国能源部最新版《氢能计划发展规划》预期，到2050年，氢能将占据美国能源需求14%的比例。又如，欧盟于2020年7月发布了《欧盟氢能战略》，氢能将支持工业生产、交通运输等领域去碳化，成为其“能源一体化战略”的重要内容。为此，欧盟将分三步走并规定了具体指标：2020-2024年为启动阶段，奠定欧盟氢能经济基础；2025-2035年为提升阶段, 实现氢能商业竞争力；2035-2050年为市场增长阶段，可再生能源制氢技术逐渐成熟和实现大规模应用。再如，日本是全球首个提出建设“氢能社会”的国家，有着世界领先的氢能技术，氢能和燃料电池技术专利数约占全球30%，预期到2030年实现氢燃料全面平价化、氢产业全面商业化，氢社会初具规模。此外，有报道非洲大陆已有5个氢能项目：南非于2022年2月公布了非洲首个国家氢能发展路线图，并将打造“氢谷”；纳米比亚、毛里塔尼亚、埃及和摩洛哥正在发展绿氢生产。

当前，我国氢能产业发展正步入快车道，多项政策密集出台：2019年首次写入政府工作报告，《2020年能源工作指导意见》点名推进，2021年正式纳入国家“十四五”规划，今年3月颁布的《“十四五”现代能源体系规划》要求强化氢能等前沿科技攻关和适度超前部署一批氢能项目，随后颁布的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》提出要构建氢能产业高质量发展体系。据报道，今年的全国“两会”上，30多位代表委员就氢能产业发展提交了议案和提案。在政策鼓舞下，各地正在加快氢能产业发展布局。一些省市陆续发布了氢能产业专项规划。长三角、珠三角、环渤海等地区已初步形成氢能产业集群。另据国资委消息，超过1/3的央企已在对包括制氢、储氢、加氢、用氢等全产业链进行布局，并取得了一批技术研发和示范应用成果。

三、技术进步促进了氢能产业快速发展

这方面的例子很多，下面从近期报道中选摘3项。

一是北京冬奥成为氢能盛会。2月4日，冬奥会张家口赛区太子城火炬以绿氢点燃，这是冬奥近百年来首次采用绿氢为燃料的火炬，不仅创造了冬奥火炬用能历史，更向世界展现了我国新能源领域的技术实力。同时，在北京冬奥会园区内，共运行着超过1000辆氢燃料电池汽车，包括来自丰田、吉利、北汽、宇通、福田等车企的公交车、小轿车、特种车等，并配备了30多个加氢站，是迄今为止全球最大规模的一次氢燃料电池汽车示范运营。

二是高炉富氢冶炼技术开发试验完成。氢气参与冶金过程是大幅降低碳排放的重要途径，也是关键革新性技术。2022年4月，上海大学与昌黎县兴国精密机件有限公司联合试验完成了以纯氢为喷吹气源的高炉富氢冶炼技术开发试验，实现了降低焦比10%以上，碳排放量减少10%以上，铁产量增加13%以上，获得钢铁生产中大规模安全使用氢气的宝贵经验。

三是全球首条镁基固态储氢装置生产线投产测试。上海交通大学与上海氢枫能源技术有限公司合作开展镁合金固态储氢技术的研发生产。2022年4月，河南省新乡高新区氢能产业园的第一条镁基固态储氢装置生产线建成并投产测试

供稿：中国清洁发展机制基金管理中心 冯林琳、温刚

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