在今年的全國兩會，碳達峰、碳中和目標被首次寫入政府工作報告。全國兩會能源行業(yè)代表委員紛紛表示，綠色轉(zhuǎn)型可以從優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)入手，加快發(fā)展地?zé)�、氫能等新能源，有序開展綠色清潔能源替代。同時，為實現(xiàn)2030年碳達峰及2060年碳中和目標，改善能源結(jié)構(gòu)，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，也需要加快氫能生態(tài)系統(tǒng)的建立。我國氫能發(fā)展現(xiàn)狀如何?石油石化企業(yè)是否可以商業(yè)化發(fā)展氫能，又面臨怎樣的挑戰(zhàn)?
“十三五”以來，我國連續(xù)出臺了氫能相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策。例如《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》中指出，推動車載儲氫系統(tǒng)以及氫制備;2019年，“推動加氫設(shè)施建設(shè)”寫入政府工作報告;2020年首次將氫能作為能源納入《中華人民共和國能源法(征求意見稿)》;同年9月財政部聯(lián)合五部委發(fā)布《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》等。
從行業(yè)標準來看，“現(xiàn)有政策和行業(yè)標準的覆蓋度尚不能滿足氫能發(fā)展需要。”行業(yè)內(nèi)專家表示，當前相關(guān)氫能的行業(yè)標準主要圍繞加氫站建設(shè)、氫氣運輸?shù)阮I(lǐng)域。國家尚未明確氫能發(fā)展的主管部門，作為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展頂層設(shè)計的國家級規(guī)劃和路線圖尚未制定，現(xiàn)有的法規(guī)標準不能適應(yīng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點和發(fā)展需要。此外，現(xiàn)行政策對于氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的關(guān)注度不均衡，不能支撐產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。
“從制約氫能發(fā)展的技術(shù)來看，無論國內(nèi)還是國際，技術(shù)鏈目前已經(jīng)打通，關(guān)鍵是成本和可靠性問題。這直接關(guān)系到企業(yè)的競爭力�！睒I(yè)內(nèi)專家表示，我國在諸多環(huán)節(jié)產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟性和可靠性上還有很大差距，工業(yè)化的核心技術(shù)和材料并未完全掌握，關(guān)鍵核心材料、零部件仍需大量進口。應(yīng)在關(guān)鍵裝備制造和關(guān)鍵材料開發(fā)制備上下大力氣，降低成本、提升可靠性。
有專家認為，目前商業(yè)化的制氫主體技術(shù)主要是副產(chǎn)氫提純、化石能源重整制氫、電解水制氫。從成本測算上，副產(chǎn)氫成本最低，電解水制氫成本最高，電解水制氫技術(shù)本身不排放碳，如果完全使用綠電，電解水制氫可以更加清潔。對于氫源是水的技術(shù)來說，水資源是考慮的重點，而我國水資源往往與可再生電產(chǎn)地錯配，更需要統(tǒng)籌考慮水資源和電力輸送的問題。
從產(chǎn)業(yè)鏈整體來看，低成本制氫技術(shù)、大規(guī)模儲運氫技術(shù)、氫氣的低成本高效利用技術(shù)是未來要重點研究的方向。在政策支持方面，要制定應(yīng)用規(guī)模和成本指標，促進不同技術(shù)路線市場化競爭，優(yōu)勝劣汰，盡早實現(xiàn)突破。
對于石油石化企業(yè)而言，企業(yè)體量大，體制機制不夠靈活，早期進入戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)培育市場需注意防范資源錯配和浪費。石油石化企業(yè)可以發(fā)揮社會主體的創(chuàng)新力，重點進行關(guān)鍵核心技術(shù)的開發(fā)、儲備，對各產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)積極開展試驗示范，投資潛力市場主體，發(fā)揮相關(guān)企業(yè)的創(chuàng)造力，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展到一定程度時發(fā)揮關(guān)鍵作用。同時，聚焦自身優(yōu)勢，在低成本制氫和大規(guī)模儲運氫環(huán)節(jié)，積極參與商業(yè)創(chuàng)新，這是未來可以考慮的重要發(fā)展方向。
氫能發(fā)展難在哪兒
嘉賓
金 旭 中國石油勘探開發(fā)研究院新能源研究中心副主任
馬明燕 中國寰球工程有限公司北京分公司副總工程師、工藝部主任
薛克鑫 上海中油申能氫能科技有限公司副經(jīng)理
高 慧 中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究院高級工程師
目前制約氫能發(fā)展的重要瓶頸問題是什么?
金旭：氫能快速發(fā)展需要國家層面的頂層設(shè)計和具體實施路徑的落實與推動，在氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)投入配套資金和研發(fā)力量，帶動氫能產(chǎn)業(yè)的上、中、下游協(xié)同發(fā)展。國家層面的政策扶持指引和全產(chǎn)業(yè)鏈投入，可加速氫能發(fā)展。除了人才和技術(shù)缺乏外，氫源和市場的區(qū)域錯配是實現(xiàn)效益突破亟須解決的難題。
馬明燕：氫能產(chǎn)業(yè)涉及多行業(yè)多領(lǐng)域，需要多方協(xié)同。從工程建設(shè)領(lǐng)域分析，居高不下的氫氣制備和氫氣儲運成本是制約氫能發(fā)展的最重要瓶頸。
氫能產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵和基礎(chǔ)環(huán)節(jié)是制氫。傳統(tǒng)的化石燃料制氫及工業(yè)副產(chǎn)氫氣的制備成本較低，工藝技術(shù)和裝備成熟，但制備的氫氣需要進一步提純和精制以滿足燃料電池需要，高純氫的制備技術(shù)還需進一步提升。綠氫的制備，即采用棄光、棄風(fēng)發(fā)電，再通過電解水制備氫氣，具有廣闊前景，但目前成本高。
儲氫的方式主要有高壓儲氫、氫氣液化、有機液體儲氫、金屬儲氫等。儲氫成本居高不下，核心技術(shù)突破少，成為制約氫能發(fā)展的關(guān)鍵。車載高壓氫罐關(guān)鍵材料，如碳纖維復(fù)合材料氫氣瓶非常昂貴，國內(nèi)掌握該技術(shù)的供貨商很少。氫氣液化技術(shù)及裝備也主要掌握在國外公司手中，無論是核心技術(shù)還是重要裝備，都需要我們有所創(chuàng)新和突破。
薛克鑫：目前，制約氫能發(fā)展的瓶頸比較多。一是氫能屬于二次能源，氫氣要由電生產(chǎn)，對此業(yè)界仍有不同聲音;二是加氫站網(wǎng)絡(luò)不完善，且處于起步階段的大部分站點是在企業(yè)內(nèi)部車輛自營小范圍推廣使用;三是氫燃料電池汽車少，成本高。以上海市為例，截至2020年12月31日，上海市僅有1900余輛氫燃料電池汽車，大部分消費者仍處于觀望階段;四是加氫站投入大，所需的場地面積大，設(shè)備價格高，人員要求高，導(dǎo)致加氫站投入成本高，而產(chǎn)出低，難以像加油站那樣實現(xiàn)盈利。
高慧：氫能利用有三個主要環(huán)節(jié)：制取、儲運和終端消費。其中，制取和終端消費的大部分技術(shù)難關(guān)已經(jīng)基本打通，產(chǎn)業(yè)化最大的難點在于儲運。氫儲運高度依賴技術(shù)進步和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。這是世界各國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的普遍難點。
發(fā)展氫能急需攻克的技術(shù)難題是什么?
金旭：在上游制氫領(lǐng)域，急需開發(fā)更高效廉價的可再生能源電解水制氫工藝，彌補化石能源制氫排放溫室氣體的缺點。主要技術(shù)難題是可再生能源制氫轉(zhuǎn)化效率低、成本高，短期內(nèi)競爭優(yōu)勢不明顯，亟須攻克更廉價高效的催化劑材料和更優(yōu)化的系統(tǒng)管理技術(shù)，降低電解水過程中的能耗，推動電解水制氫成為主要的氫氣獲取方式。在氫氣儲運領(lǐng)域，急需攻克短距離的低壓高密度儲運氫技術(shù)和長距離的液氫和管道摻氫等技術(shù)。在下游用氫領(lǐng)域，除了交通領(lǐng)域外，亟須開發(fā)更多氫能高效率規(guī)模利用的應(yīng)用場景。目前，車用燃料電池對氫氣純度要求高、需求量有限，需加大氫氣在分布式發(fā)電、化工品生產(chǎn)、冶金、建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用。
馬明燕：目前國內(nèi)正加大工業(yè)級氫氣液化裝置的研發(fā)力度。關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化是急需攻克的技術(shù)難題。發(fā)展氫能需要降低儲氫成本。高壓儲氫罐的設(shè)計壓力達到98兆帕，加氫過程中壓力頻繁變化，掌握不同材質(zhì)在高壓氫氣環(huán)境下的機械性能和疲勞性能參數(shù)，確定高壓儲氫罐適合的材質(zhì)和設(shè)計制造技術(shù)參數(shù)，降低設(shè)備投資，是需盡快解決的技術(shù)難題。
薛克鑫：目前，發(fā)展氫能急需攻克的技術(shù)難題是氫氣的儲備和運輸。氫氣自身性質(zhì)決定了必須通過壓縮才能滿足實際運營，對儲運提出了更高要求。
高慧：我國氫能產(chǎn)業(yè)部分關(guān)鍵零部件和產(chǎn)品技術(shù)與國外最先進技術(shù)存在差距，膜電極、空氣壓縮機、儲氫材料、加氫槍與軟管等關(guān)鍵零部件尚需進口。在發(fā)展模式上，一方面，可參考中國高鐵技術(shù)創(chuàng)新及油氣重大專項模式，組織好氫能利用重大科技項目，切實突破大規(guī)模低成本制氫、高效安全儲運與加氫利用技術(shù)瓶頸，以龍頭企業(yè)帶動產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步;另一方面，考慮到全球范圍內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)尚處在發(fā)展初期，主導(dǎo)技術(shù)與設(shè)計尚未定型，有條件的大型企業(yè)可成立風(fēng)險投資基金，保持對相關(guān)技術(shù)的關(guān)注，以技術(shù)突破帶動市場繁榮，堅決防范投機炒作。
發(fā)展氫能可否復(fù)制油氣行業(yè)的運營模式?
金旭：油氣生產(chǎn)的部分流程和思路適用于氫能領(lǐng)域。油氣生產(chǎn)過程的流程控制、質(zhì)量安全管理和運營經(jīng)驗等，都是氫能領(lǐng)域生產(chǎn)利用環(huán)節(jié)需要重點借鑒的。但氫能是以科技突破為主導(dǎo)的技術(shù)密集型行業(yè)，需建立一套全新的從科研攻關(guān)到產(chǎn)品研制再到工業(yè)示范的產(chǎn)業(yè)流程和管理辦法，從而實現(xiàn)技術(shù)快速更新和行業(yè)突破。
馬明燕：氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點在加氫站。加氫站可以借鑒加油站的運營經(jīng)驗和管理模式。在加油站基礎(chǔ)上改建、擴建加氫站，已在日、歐、美等國家和地區(qū)被證明是加快加氫站網(wǎng)絡(luò)布局的重要方式。
傳統(tǒng)油氣行業(yè)重視規(guī)�；�(yīng)，裝置規(guī)模越大，能耗越低，經(jīng)濟效益越好。而在氫能應(yīng)用領(lǐng)域，則更加強調(diào)分布式應(yīng)用。
薛克鑫：加氫站不僅是危化場所，而且是特種設(shè)備使用場所，涉及超高壓特種設(shè)備，安全管理要求高，對經(jīng)營場地、員工數(shù)量、員工素質(zhì)都提出了更高的要求。加油站與加氫站的政府主管部門不同，申請的經(jīng)營許可不同。加油站需要辦理危險化學(xué)品經(jīng)營許可證、成品油零售批準證書，而加氫站需要辦理的是燃氣經(jīng)營許可證、氣瓶充裝證，是不同的兩條路線。
高慧：氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要包括氫氣制取、儲運、加注和應(yīng)用環(huán)節(jié)。與油氣業(yè)務(wù)相比，具有高相似度、同類客戶、共用基礎(chǔ)設(shè)施等特征。大型油氣企業(yè)具備較好的相關(guān)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)基礎(chǔ)。
油氣企業(yè)參與氫能產(chǎn)業(yè)鏈具備一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。油氣企業(yè)擁有成熟的制氫用氫、氣液儲運經(jīng)驗和危化品儲運管理資質(zhì)及完善的銷售系統(tǒng)，同時具備一定的氫能消納能力。在可再生能源發(fā)電制氫實現(xiàn)商業(yè)化前，技術(shù)成熟、成本低廉的化石燃料制氫可作為主流制氫方式來參與氫能產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)。部分加油站具備發(fā)展油氫、氣氫混合站的條件。此外，油氣企業(yè)還擁有豐富的管道設(shè)計、建設(shè)、運營經(jīng)驗。
氫能發(fā)展怎么辦
嘉賓
何廣利 中國氫能聯(lián)盟專家委員會委員，國家能源集團北京低碳清潔能源研究院氫能技術(shù)開發(fā)部經(jīng)理、高級工程師
郭焦峰 國務(wù)院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所研究員
張福東 能源戰(zhàn)略學(xué)者
朱德權(quán) 清華工業(yè)開發(fā)研究院副院長、濱化集團股份有限公司董事長
薛克鑫 上海中油申能氫能科技有限公司副經(jīng)理
對于石油石化企業(yè)而言，可將哪種技術(shù) 路徑作為突破口推動氫能發(fā)展?
張福東：氫能產(chǎn)業(yè)處于早期市場開拓階段，資源供給驅(qū)動市場發(fā)展，市場消費拉動基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。以氫為代表的新能源發(fā)展主要受技術(shù)制約。建立以管線為載體、以氫傳導(dǎo)為核心的能源互聯(lián)網(wǎng)，是實現(xiàn)油氣與新能源整合的重要技術(shù)創(chuàng)新。石油企業(yè)可利用龐大的加油站網(wǎng)點，加快布局加氫站終端建設(shè)，搶占市場先機。例如，實行加氫站和加油站聯(lián)建模式，或者加氫、加油、加氣和充電共建模式，可大幅節(jié)約成本。
何廣利：傳統(tǒng)化石燃料制氫存在碳排放的問題，所以從長遠來看，要大力發(fā)展可再生能源制氫，但目前成本較高。為推動氫能源綠色發(fā)展，有以下路徑可選擇：一是提高傳統(tǒng)化石原料制氫的能效、降低消耗，從而降低生產(chǎn)單位質(zhì)量氫氣所產(chǎn)生的碳排放。二是耦合可再生能源及傳統(tǒng)的制氫方式，探索二氧化碳的利用途徑，逐步實現(xiàn)綠氫替代。三是大力發(fā)展可再生能源，降低可再生能源發(fā)電成本，同時積極探索發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、制氫側(cè)的不同結(jié)合模式，降低綜合制氫成本。
朱德權(quán)：在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，以工業(yè)副產(chǎn)氫為主的藍氫由于成本低會占主要份額，但從長遠來看，綠氫是主流。為降低綠氫制造成本，需要加大以水電解技術(shù)為核心的綠氫制造成套設(shè)備的研究和投資力度，通過研究提高水電解效率，解決關(guān)鍵技術(shù)并通過規(guī)模化生產(chǎn)來降低裝備成本，從而降低綠氫制造成本。
郭焦峰：目前氫的制取方式主要有三種較為成熟的技術(shù)路線：一是以煤炭、天然氣為代表的化石能源重整制氫;二是以焦爐煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為代表的工業(yè)副產(chǎn)氣制氫;三是通過電能分解水的電解水制氫。前兩種制氫方法的優(yōu)點是能量轉(zhuǎn)化、制氫效率較高，技術(shù)成熟、成本較低;缺點是碳排放量高，氣體雜質(zhì)多、需要提純。第三種方法的優(yōu)點是產(chǎn)氫的雜質(zhì)少，碳排放量低;缺點是能耗較高，能量轉(zhuǎn)化效率較低，目前成本總體較高。國內(nèi)傳統(tǒng)石油石化企業(yè)具有石油煉化、天然氣產(chǎn)業(yè)的明顯優(yōu)勢，在有較好資源和利用場景的地區(qū)，可考慮利用井口氣制氫。
如何統(tǒng)籌推進加氫站建設(shè)、培育燃料電池 汽車市場及完善運氫環(huán)節(jié)?
何廣利：氫能車輛和加氫站的互相依存關(guān)系，導(dǎo)致了兩者互為依托。參照國內(nèi)外經(jīng)驗，兩者解耦的可參考路徑有：一是鼓勵大型能源企業(yè)或者聯(lián)合體企業(yè)適當超前布局加氫站，從而避免車等站的情況出現(xiàn)。二是結(jié)合燃料電池汽車技術(shù)和產(chǎn)業(yè)特點，科學(xué)選擇應(yīng)用場景，從而盡量提高加氫站的利用率。三是鼓勵和支持加氫站裝備、技術(shù)和零部件國產(chǎn)化技術(shù)開發(fā)。四是推動政策進一步完善。針對車用氫能需求，在符合危險化學(xué)品管理大原則的基礎(chǔ)上，對氫能的管理制定區(qū)別化的政策和法規(guī)。
郭焦鋒：一方面要健全加氫站和運氫等環(huán)節(jié)的行業(yè)標準體系和技術(shù)規(guī)范。包括制定加氫站和儲氫罐技術(shù)規(guī)范和標準，完善氫能燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)和檢測標準;制定嚴格的標準和完善的管理程序;細化氫氣的制備、儲運、加注相關(guān)技術(shù)標準;明確氣態(tài)運輸、儲氣瓶組檢測標準，加氫站安全、技術(shù)驗收標準，液氫民用標準等。另一方面，開展高壓氣態(tài)、深冷氣態(tài)、低溫液態(tài)及固態(tài)等多種形式儲運技術(shù)示范應(yīng)用，探索建設(shè)氫燃料運輸管道，逐步降低氫燃料儲運成本;充分利用現(xiàn)有場地和設(shè)施，建設(shè)油、氣、氫、電綜合供給服務(wù)站。
張福東：建議石油公司依托管網(wǎng)和終端優(yōu)勢，在現(xiàn)有加油、加氣站的基礎(chǔ)上，大力發(fā)展和完善油、氣、氫、電綜合加注業(yè)務(wù)。把加氣、加氫、充電與加油業(yè)務(wù)整合在一起共同發(fā)展，將油公司的加注站打造成中碳、低碳與無碳能源綜合站。安全、高效儲(運)氫技術(shù)是氫能實用化的關(guān)鍵，管道摻氫和液體有機儲氫技術(shù)是實現(xiàn)分布式向長距離大規(guī)模能源轉(zhuǎn)型升級的重要環(huán)節(jié)。
朱德權(quán)：氫能除供應(yīng)鏈外，有三個應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈：第一是交通應(yīng)用鏈，第二是工業(yè)原料和碳捕集應(yīng)用鏈，第三是分布式能源應(yīng)用鏈。在國內(nèi)，交通應(yīng)用鏈將成為率先成長的主力，氫燃料電池首先在商用車上應(yīng)用，尤其是中遠程重卡。歐盟將會成為工業(yè)原料和碳捕集鏈應(yīng)用場景發(fā)生的主要市場。這兩個產(chǎn)業(yè)鏈的成長，會推動氫燃料電池成本和氫供應(yīng)鏈成本下降，進而推動分布式能源發(fā)展。氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期重要的是運輸。我認為，在儲運方式方面，中距離是高壓氣態(tài)氫為主，中長距離液態(tài)氫是主流方向。從中遠期看，管道輸送是主流。
石油企業(yè)如何把握氫能發(fā)展機遇，實現(xiàn)自身的高質(zhì)量發(fā)展?
郭焦鋒：在上游制氫環(huán)節(jié)，因地制宜開展石油煉化副產(chǎn)氫生產(chǎn)及其提純，利用油田土地資源優(yōu)勢，在有條件的地區(qū)推進可再生能源制氫。在中游儲運環(huán)節(jié)，充分利用運輸主干道的區(qū)域高速公路，發(fā)揮加油網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，統(tǒng)籌布局、逐步建設(shè)加氫站網(wǎng)絡(luò)。在下游用氫環(huán)節(jié)，探索提供油、氣、氫、電綜合供給服務(wù)，注重推動工業(yè)園區(qū)、特色小鎮(zhèn)構(gòu)建氫能產(chǎn)業(yè)鏈。
張福東：石油企業(yè)應(yīng)盡快將推進氫能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展融入實現(xiàn)碳達峰、碳中和的目標中來，加快推進氫能等清潔能源和碳捕獲(CCUS)等脫碳技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。壓縮空氣儲能技術(shù)是第二大儲能技術(shù)，油公司應(yīng)該利用儲氣庫建設(shè)和運行技術(shù)及資源優(yōu)勢，同風(fēng)能、太陽能發(fā)電技術(shù)結(jié)合，將可再生能源進行儲存，也可將電能轉(zhuǎn)化為氫能，實現(xiàn)對天然氣資源的補充。
何廣利：一是大力發(fā)展新能源，實現(xiàn)新能源與傳統(tǒng)能源的耦合與融合，降低碳排放。二是利用傳統(tǒng)油氣開采、運輸、利用的優(yōu)勢和經(jīng)驗，積極探索更高效的氫氣生產(chǎn)、運輸技術(shù)，并嘗試氫氣運輸與傳統(tǒng)油運輸、氣運輸?shù)慕Y(jié)合及優(yōu)化供應(yīng)。三是加大對氫能技術(shù)開發(fā)的投入力度，推動氫能自主化技術(shù)進步并實現(xiàn)替代。四是積極探索各種形式的混建站技術(shù)和示范，開發(fā)具有針對性的安全技術(shù)，在有限空間內(nèi)實現(xiàn)多種能源供給。
薛克鑫：石油企業(yè)可以延伸到氫燃料汽車生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈中，充分發(fā)揮油田、建筑屋頂風(fēng)能、太陽能等資源。著重考慮以下關(guān)鍵技術(shù)布局：一是低碳制氫和可再生能源制氫技術(shù)及相關(guān)裝備的研發(fā)、制造。二是氫氣固態(tài)、有機液態(tài)及低溫液氫儲運技術(shù)的引進與本土化裝備生產(chǎn)。