2022《環球問策》| 林伯強：氫能是未來新能源系統的重要組成部分

作者：林伯強（嘉庚創新實驗室研究員，廈門大學中國能源政策研究院院長）

日前，國家發展改革委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》（簡稱《規劃》），這是中國首個氫能產業中長期規劃。《規劃》明確了氫能在我國能源綠色低碳轉型中的戰略定位、總體要求和發展目標，為我國氫能產業中長期發展描繪了宏偉藍圖。

清潔能源中，水電因潛能限制，核電受安全問題困擾，風電光伏是真正具有大規模快速增長潛力的清潔能源，將成為能源低碳轉型的主要方向。然而，中國2020年風電和光伏發電總量合計僅佔當年發電總量的9%左右，無法滿足能源電力需求增量。如果難以控制能源需求增長速度，則需加速發展風電光伏，同時需要儘快佈局作為消納和運輸通道的氫能產業。通過加快推動“三北”（西北、東北和華北）的大新能源（風電、光伏）、大運輸通道（特高壓和氫能）和大電動汽車的戰略，中國既可以滿足今後能源發展立足於國內產能，又同時滿足低碳發展戰略和保障能源安全雙重目標。

碳中和目標背景下，產業結構與能源結構向綠色低碳轉型已成為必然趨勢。新能源系統的主要成分將是風電光伏、電動汽車、儲能和氫能。作為一種配合大規模風電光伏發展且具備諸多優點的清潔能源，氫能將迎來重要的發展機遇期。從國際看，全球眾多國家高度重視氫能產業發展。例如，德國大力發展氫能作為深度脱碳的工具；日本積極構建氫能社會，推動氫能成為被廣泛使用的二次能源；沙特與阿聯酋等油氣出口大國為了擺脱經濟增長對化石能源的過度依賴，將氫能作為新的經濟增長點。

目前中國是全球最大的氫能生產國家。然而，氫能產業尚處於發展初期，面臨諸多問題，如產業規模小、應用領域單一、產業鏈條不連續、關鍵技術水平不高、產業鏈缺乏經濟性等。因此，儘管氫能領域投資熱情高漲，但要實現大規模產業化仍有很長的路要走。

“制、儲、運、用”是氫能產業鏈的四個重要環節。氫能產業鏈較長並且環節眾多，同時科技含量較高。無論着眼於早期的技術研發費用還是後期的運營維護費用，氫能現有技術的經濟性還不足以滿足實用需求。總結起來，主要有以下幾方面問題。第一，國內綠氫規模小，產量不足總產量的1%，受制於兩個重要因素：相關技術還不成熟，製取成本很高。第二，基礎設施建設不足，難以實現氫能規模化儲運。風電光伏資源豐富且製取綠氫潛力大的地區主要分佈在“三北”區，而氫能的主要消費地區是東部沿海地區，地理分佈將催生巨大的氫能儲運需求。目前氫能儲運方式滿足不了低成本大規模儲運，需要巨大的基礎設施建設和投資來推動長距離輸氫管道佈局。第三，目前氫能主要應用於工業生產，應用場景較為單一。氫能產業鏈發展只有全面覆蓋“制、儲、運、用”各個環節，才能真正具備成本競爭力。總之，氫能產業發展亟需政府出台相關支持政策，大力發展風電光伏制綠氫，有力推動全產業鏈發展，積極探索氫能應用場景，加大關鍵科技研發投入，力爭儘早實現核心技術突破。

碳中和目標背景下，亟需探索一套能夠減少碳排放和保障能源供應的清潔化轉型的綜合解決方案，未來，氫能有望成為該解決方案的重要組成部分。因具有較大的發展前景與應用價值，近年來氫能受到眾多國家的重點關注，氫能領域投資熱情高漲，產業發展迎來重要的機遇期。未來的新型電力系統中，供電側由風電光伏等可再生能源逐漸替代化石能源是必然趨勢。風電光伏的波動性與間歇性容易導致電力系統的不穩定，氫能可儲可運，在未來新型能源系統中大有作為。

具體來説，氫能可細分為綠氫、藍氫和灰氫。藍氫和灰氫主要利用煤炭和天然氣等化石燃料製取，而綠氫主要通過風電光伏發電，再通過電解水製取。從碳中和的角度看，綠氫是氫能存在的基礎和發展的方向。綠氫消費可被廣泛應用於眾多脱碳領域，重點應用於高碳排放部門的深度脱碳。交通、工業、建築等高碳排放的部門均可應用氫能。例如，交通運輸領域使用氫燃料電池車；氫氣為化工領域提供清潔低碳的原料；天然氣中摻入氫氣為建築供暖等等。鑑於氫能的眾多優點，在未來新型能源系統中，氫能具有較高的應用與投資價值。因此，在碳中和目標背景下，高度重視氫能的發展潛力具有重要的現實意義。

作為清潔的二次能源，氫能具有儲能性質：可長時間儲存，遠距離運輸，搭配風電光伏協同發展。隨着碳中和目標提出，可再生能源將逐步替代化石能源。由於風電光伏存在着波動性、間歇性與不穩定性等特點，風電光伏裝機的跨越式增長會帶來消納難題，而儲能將成為破解這一難題重要途徑。因此，氫能除了具有儲能性質，還能夠實現跨越空間與時間的靈活使用，具有巨大的發展潛力。近年來中央和地方陸續出台產業扶持政策，規劃氫能產業整體佈局。在國家與地方政策的大力推動下，國內企業尤其是可以承受相對長期投入收益的大型能源國企，對於氫能領域投資表現出了極大的熱情。