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1 世界主要發達國家高度重視氫能產業發展

氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續的二次能源，是未來構建以清潔能源為主的多元能源供給系統的重要載體，氫能的開發與利用技術已經成為新一輪世界能源技術變革的重要方向。世界上主要發達國家都高度重視氫能的開發和利用，目前主要集中在交通領域，美國、日本、歐盟、韓國都將發展氫能及燃料電池作為國家重要能源戰略。截至2018年底，美國在營加氫站42座,燃料電池乘用車5899輛,累計固定式燃料電池安裝超過500兆瓦；日本在營加氫站113座，燃料電池乘用車保有量2839輛；歐盟在營加氫站152座，燃料電池乘用車保有量約1080輛；韓國在營加氫站14座，燃料電池乘用車保有量約300輛。

美國

美國在1970年提出“氫經濟”概念，1973年石油危機時期，成立國際氫能源組織。2002年發布《國家氫能發展路線圖》，“氫經濟”理念由設想階段轉入行動階段。2004年頒布《氫能技術研究?開發與示范行動計劃》《氫經濟的基礎研究需求》，提出了美國氫經濟發展的四個階段：技術?政策和市場開發階段（2000-2015），向市場初步過渡階段（2010-2025），市場擴大與基礎設施建設階段（2013-2035），實現向氫經濟的轉化階段（2025-2045）。2006年提出《氫立場計劃》，旨在突破技術瓶頸，實現商業化氫生產、氫運輸、氫存儲、氫轉換。2012年成立美國燃料電池和氫能聯盟，2013年啟動H2USA計劃，制定加氫站網絡規劃、融資方案、市場拓展方案。2014年發布《全面能源戰略》，將“發展低碳技術、為清潔能源奠基”作為放眼長遠的戰略支點，并明確提出，氫能作為替代性能源，在交通業轉型中的引領作用。2015年發布《2015年美國燃料電池和氫能技術發展報告》，肯定了未來氫能市場的發展潛力，大力投資發展先進氫能與燃料電池技術。

日本

日本從1973年開展氫能生產、儲運和利用相關技術研究，并為其提供財政支持。2013年，《日本再復興戰略》把發展氫能提升為國策。2014年，在第四期《能源基本計劃》中將氫能定位為與電力和熱能并列的核心二次能源，提出建設和發展“氫能社會”，發布《氫能和燃料電池發展戰略路線圖》，明確了到2050年之間的氫能長期發展路線。2017年，發布《氫能基本戰略》，提出率先在全球實現“氫社會”，將“國際化”作為重要舉措之一，提出日本要構建從氫氣制造到存儲、運輸和利用的全供應鏈技術，并將其打包推向全世界；在國際氫能經濟和燃料電池伙伴計劃等政府層面的國際框架中，積極宣傳日本的措施；引領國際標準制定。2019年公布《氫能利用進度表》，提出到2025年，使氫燃料電池汽車價格降至與混合動力汽車持平，氫燃料電池轎車年產量達到20萬臺，建成320座加氫站；到2030年，實現氫能發電商業化，并持續降低氫氣供應成本，使其不高于傳統能源，氫燃料電池轎車年產量達到80萬臺，建成900座加氫站。

歐盟

歐盟2008年出臺燃料電池與氫聯合行動計劃項目（FCH-JU），確定在2008-2013年至少斥資9.4億歐元用于氫能和燃料電池的研究與發展。2012年，歐盟12個成員國實施Ene-field項目，包括9家燃料電池系統制造商和接近1000套微型CHP系統。2013年，歐盟宣布在2014-2020年啟動Horizon2020計劃，預計將在氫能和燃料電池產業投入220億歐元的預算。2019年發布《歐洲氫能路線圖：歐洲能源轉型的可持續發展路徑》，提出到2030年，氫燃料電池乘用車將達到370萬輛，氫燃料電池輕型商業運輸車將達到50萬輛，氫燃料電池卡車和公共汽車將達到4.5萬輛，使用氫燃料電池火車可替代約570列柴油火車，氫氣可替代7%的天然氣，將種類繁多的可再生能源發電轉型為主要依靠氫能發電，并進行大規模氫能發電示范；到2040年，部署250萬臺氫燃料電池熱電聯產裝置。

韓國

韓國2008年以來持續加大對氫能技術研發和產業化推廣的扶持力度，先后實施“低碳綠色增長戰略”“綠色氫城市示范”等項目，投入3500億韓元進行氫能燃料電池研發和綠色氫城市建設。2018年，將氫能產業定為三大戰略投資領域之一。2019年發布《氫能經濟發展路線圖》，具體目標為到2040年，累計生產620萬輛氫燃料電池汽車，建成1200座加氫站；普及發電用、家庭用和建筑用氫燃料電池裝置，開發用于大規模發電的氫燃氣輪機技術；氫氣年供應量達到526萬噸，每公斤價格降至3000韓元（約合人民幣17.7元）；構建穩定且經濟可行的氫氣流通體系，形成覆蓋全國范圍的管道網絡；構建全流程安全管理體系，營造氫能產業發展生態系統。

2 氫能源革命三大環節中我國具有

兩大優勢、一個短板

氫能資源是我國氫能產業發展絕佳優勢

我國工業體系完善，制氫工業基礎良好，氫氣作為原料氣體及工業氣體的生產和使用規模都很龐大，為氫能的規?；锰峁┝饲疤?。2018年全國氫氣產量約2100萬噸，產氫量全球第一。根據中國氫能聯盟的預計，到2030年全國氫氣需求量將達到3500萬噸，到2050年全國氫氣需求量將接近6000萬噸。

制氫方法主要包括：熱化學法制氫、工業副產氫提純制氫、水電解制氫、太陽能光催化分解水制氫、生物制氫等。其中，工業副產氫成本最低，熱化學法制氫次之，水電解制氫成本主要由電價決定，太陽能光催化分解水制氫和生物制氫尚不具備大規模生產的技術條件。目前，氫能源產業尚處于市場啟蒙階段，投入多、產出少，需要政策支持和補貼。較低的氫氣成本可降低市場門檻，有利于市場推廣。我國化工產業規模較大，工業副產氫提純制氫潛力巨大，而歐美、日本等氫能源發展較快國家工業副產氫資源較少，我國在工業副產氫資源方面具有無可比擬的絕對優勢；另外，我國每年有大量棄風棄光棄水電量，用來電解水制氫可作為氫能源產業重要氫氣來源之一?，F階段，以工業副產氫為切入點，以棄電量制氫為補充，在工業副產氫氣富集地區開展氫能源應用示范，并鼓勵示范地區周邊使用棄電量制氫作為補充，將資源優勢進一步轉化為市場優勢，同時帶動基礎設施網絡和相關標準體系逐步完善，促進上游技術研發和設備制造領域的進步，實現發揮優勢、補齊短板的效果，從而實現我國氫能源產業跨越式發展。

我國每年工業副產氫提純制氫潛力約580億立方。我國是焦炭生產大國，2019年焦炭產量4.7億噸，占全球焦炭產量近70%。焦炭生產過程產生大量的焦爐煤氣（生產1噸焦炭約副產430立方焦爐煤氣），焦爐煤氣中約55-60%是氫氣（另外還有甲烷23%-27%、一氧化碳5%-8%及少量氮氣、二氧化碳、氧氣等其他氣體），扣除用于焦爐加熱的焦爐煤氣（不到總焦爐煤氣產生量的50%），我國2019年煉焦副產焦爐煤氣提純制氫（考慮提純回收率92%）可制取氫氣約550億立方。另外，我國石油化工、氯堿化工等行業工業副產氫提純制氫潛力約30億立方/年。工業副產氫提純制氫是目前所有制氫方式中成本最低的（據了解，焦爐煤氣制氫成本低于1元/標方），也是技術相對成熟的，我國大量工業副產氫資源相對日本、歐美等國家具有無可比擬的絕對優勢，是我國氫能源產業發展的催化劑。目前，山西、河北、內蒙等焦化產業較集中的地區均已計劃開展工業副產氫應用示范。

2019年我國棄風棄光棄水電量可制取氫氣約100億立方。近年來，我國水電、風電、太陽能發電等可再生能源發電規模逐漸增加，截至2019年底，全國發電裝機容量21.1億千瓦，其中，水電3.56億千瓦（占比17.7%）、并網風電2.1億千瓦（占比10.4%）、并網太陽能發電2.05億千瓦（占比10.2%）。我國水、風、光等資源分布和資源自身特性與我國電力生產消費結構、電力輸送能力現狀之間不匹配矛盾突出，棄風棄光棄水現象嚴重，隨著風、光、水等新能源裝機規模的進一步擴大，這一矛盾將愈發嚴重。加大電網自身調節能力，建設靈活可靠的儲能裝置，是有效解決這一矛盾的主要手段之一。可再生能源電力水電解制氫是一種近零碳排放的制氫方式，同時也是一種有效的儲能方式，能夠提高可再生能源利用率。2019年我國棄水電量約300億千瓦時，棄風電量169億千瓦時，棄光電量46億千瓦時。若利用這些棄電量電解水制氫，2019年三棄電量可制取氫氣約100億立方，不但可有效緩解棄風棄光棄水現象，近期還可作為工業副產氫提純制氫的可靠補充，遠期將成為氫能產業成熟后的主流氫氣來源。棄電量的邊際成本近于零，而用電費用占水電解制氫成本的70%-90%，因此利用棄電量電解水制氫可獲得大量廉價氫源。目前，河北省擬在張家口開展氫能應用示范，創建張家口世界級氫能應用示范城市，若利用好張家口及周邊地區棄風電量制氫，將極大降低制氫成本，推進氫能示范城市建設。

基礎設施建設是潛在優勢

在基礎設施方面，雖然日本、歐美等發達國家的加氫站數量上略有差異，但總體都處于起步階段，進一步而言，這也是我們將來發揮集中力量辦大事、率先實現突破的優勢領域。

近年來，國家相繼發布了《國家創新驅動發展戰略綱要》《“十三五”國家科技創新規劃》《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》《能源技術革命創新行動計劃（2016—2030年）》《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012—2020年）》《汽車產業中長期發展規劃》《“十三五”交通領域科技創新專項規劃》等一系列政策措施，將氫能綜合利用作為重點發展方向，引導并鼓勵發展氫能及燃料電池產業，提出燃料電池汽車、車用氫能源產業與國際同步發展，2020年實現5000輛級規模在特定地區公共服務用車領域的示范應用，建成100座加氫站；2025年實現五萬輛規模的應用，建成300座加氫站；2030年實現百萬輛燃料電池汽車的商業化應用，建成1000座加氫站。

全國各地爭相布局氫能產業，產業化態勢全球領先。目前20多個省市發布了氫能產業發展規劃與支持政策，加快布局氫能產業。主要可分為三類地區：一是以上海、江蘇、湖北為代表的長江經濟帶，產業基礎較好，產業鏈資源較豐富，著力全產業鏈同步發展，規劃打造氫走廊創新發展模式；二是以佛山、云浮為代表的珠三角地區，以引進培育創新技術為抓手，以氫能源產品市場示范應用為突破，逐步延伸至全產業鏈；三是以河北、山西為代表的北方地區，依托氫能資源優勢，重點發展工業副產氫和可再生能源制氫，逐步延伸至全產業鏈。

關鍵核心技術是短板

我國氫能產業從基礎研究發展至局部示范應用，目前已初步形成一支由高等院校、科研院所、石油化工及汽車工業等部門為主的從事氫能研究、開發和應用的專業隊伍，氫能和氫燃料電池技術領域取得一定突破，初步掌握了氫氣制備、儲運、加注，以及燃料電池電堆與關鍵材料、動力系統與核心部件、整車集成等技術，水電解制氫和天然氣重整制氫技術具有一定優勢，燃料電池膜電極、雙極板、質子交換膜已實現國產化，燃料電池商用車具有較強的研發制造能力。但對標國際先進水平，我國在氫能儲運、氫燃料電池以及燃料電池汽車整車技術上還存在較大差距：

電池關鍵材料：燃料電池的關鍵材料如質子交換膜、氣體擴散層、密封件、碳紙等優質技術和產品長期被國外公司壟斷，國內現階段還處于實驗室和樣品階段。催化劑、膜電極、雙極板雖然能夠實現國產化，但性能和成本仍有差距，技術仍處于示范應用階段，距離產業化落地較遠。比如膜電極，國內企業大多采購國外公司的關鍵產品后再進行組裝，而且除了少數企業具備規?；a能力外，大部分企業仍然是半手工生產，在功率密度、電流密度和動態工況壽命上與國外領先水平存在較大差距。

電池壽命：在電池壽命方面，國際先進水平己經超過10000小時，而國內相關企業燃料電池的穩定壽命在5000小時左右，明顯低于國外先進水平。

空壓機：燃料電池系統對空氣的需求非常大，要求空壓機轉速非常高，因此也對空壓機能耗、噪聲、加工精度等要求很高，不僅如此還要求空壓機體積盡可能小，質量盡可能輕，所有要求都集成在一起就形成了這一技術難題。

儲氫瓶：國外乘用車已經開始使用質量更輕、成本更低、質量儲氫密度更高的Ⅳ型瓶，而國內的Ⅳ型瓶還處于研發階段，成熟產品只有35MPa和70MPaⅢ型瓶，其中70MPaⅢ型瓶在乘用車樣車上應用。國內存在的問題是難以掌握碳纖維技術，尤其是產品不能達到一致性要求。

氫氣循環泵和加濕器：目前國內暫無比較成熟的生產廠商，僅有部分公司能小批量供貨，產品質量尚未經歷市場長期檢驗。

低溫啟動：低溫啟動核心在于如何在燃料電池低溫狀態下實現暖機升溫。國外汽車公司已基本解決汽車在常用環境的低溫啟動問題，我國產品目前還有一定的差距。

3 整體謀劃氫能產業布局，推進氫能產業有序發展

西北部地區重點發展制氫和運氫技術

在焦化、氯堿產業發達、風光資源充裕的我國西北部地區，充分發揮化工副產氫和棄風、棄光及低谷電制氫優勢，研發制氫關鍵設備，推進制氫工程項目，降低制氫成本。掌握液氫儲運技術，完善氫氣的液化、吸附、灌裝產業鏈，積極探索液氫儲運業務。同時布局加氫站建設，首先滿足公共交通、工業用車等燃料電池商用車的加氫需求。規模化降低燃料電池和氫氣成本，帶動加氫站等配套設施建設后，再拓展到乘用車領域。

東南部地區重點發展氫能終端利用技術

在產業基礎較好、技術研發應用能力較強的我國東南部地區，加快氫燃料電池、氫能源汽車以及氫氣制造、儲存、運輸、加注等關鍵技術研發，推進技術轉化和產業化，逐步形成與我國氫能源產業發展相適應的氫能源汽車和相關基礎設施設備生產和制造的規模和能力。在交通領域燃料電池發展到一定程度后，推動固定式發電領域的發展，在分布式電站和熱電聯產裝備中，使用氫氣代替傳統燃煤。

加強區域優勢互補融合

推動我國氫能產業發展區域優勢互補融合，西北部地區發揮資源優勢重點發展制氫和運氫技術，東南部地區發揮產業優勢重點發展氫能終端利用技術，以示范城市為引領，從產業鏈兩端同時發力，以氫能為中心建立特種裝備研發生產基地，創建氫能產業園區，推動氫能源產業跨越式發展。