從“三北”疾馳到全國(guó)版圖 綠氫如何塑造全球能源未來？

近日，生態(tài)環(huán)境部會(huì)同國(guó)家能源局發(fā)布《溫室氣體自愿減排項(xiàng)目方法學(xué) 可再生能源電解水制氫》相關(guān)通知。這是我國(guó)氫能領(lǐng)域首個(gè)溫室氣體自愿減排項(xiàng)目方法學(xué)，將撬動(dòng)綠氫的巨大減排潛力。

 

“方法學(xué)還將推動(dòng)綠氫產(chǎn)能釋放。”方法學(xué)牽頭編制單位——中國(guó)華電集團(tuán)碳資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)有限公司碳交易運(yùn)營(yíng)管理部副主任富蘭克表示。

 

綠氫在未來能源架構(gòu)中被視為關(guān)鍵載體。從國(guó)家出臺(tái)頂層設(shè)計(jì)，到地方開展全鏈條布局，綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展版圖正在全國(guó)加速鋪開。然而，在產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展背后，仍面臨成本、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同等挑戰(zhàn)，規(guī)?；⑸虡I(yè)化發(fā)展需跨越降本增效、安全儲(chǔ)運(yùn)、生態(tài)構(gòu)建等關(guān)口。

 

政府、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)正合力探索破局之道，一場(chǎng)以科技創(chuàng)新與系統(tǒng)思維為驅(qū)動(dòng)的綠氫產(chǎn)業(yè)革命，正在塑造中國(guó)乃至全球的能源未來。

 

發(fā)展初具規(guī)模

 

冬晨，在四川攀枝花街頭，全國(guó)首個(gè)光解水制氫商業(yè)化項(xiàng)目正有序運(yùn)轉(zhuǎn)，為氫能源貨車加注綠氫燃料。而在距此2800多公里外的新疆哈密，不久前投運(yùn)的200千瓦AEM（陰離子交換膜）電解水制氫系統(tǒng)高效運(yùn)行，將當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)光電資源轉(zhuǎn)化為綠氫。

 

何為綠氫？它是利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電，通過電解水技術(shù)制取的氫氣。憑借低碳特性，綠氫正從技術(shù)概念加速邁向產(chǎn)業(yè)實(shí)踐，日益獲得政策、資本和市場(chǎng)的共同認(rèn)可。

 

近年來，中央層面持續(xù)加強(qiáng)氫能產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計(jì)：《中華人民共和國(guó)能源法》和“十五五”規(guī)劃建議，均將氫能列為前瞻布局的未來產(chǎn)業(yè)。作為氫能發(fā)展的重點(diǎn)方向，綠氫在《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021—2035年）》等政策文件中也被重點(diǎn)提及，為其高質(zhì)量發(fā)展提供了制度保障。

 

政策號(hào)角吹響，各地迅速行動(dòng)。海南允許在非化工園區(qū)探索建設(shè)可再生能源制氫及制氫加氫一體站；甘肅依托風(fēng)光資源推進(jìn)大型綠氫基地建設(shè)；上海構(gòu)建綠色氫基燃料供應(yīng)、交易與認(rèn)證體系；吉林推動(dòng)綠氫產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目投產(chǎn)達(dá)效，形成集群優(yōu)勢(shì)；內(nèi)蒙古推進(jìn)風(fēng)光制氫項(xiàng)目快建快投，打造綠氫產(chǎn)業(yè)先行區(qū)……從南到北，由點(diǎn)及面，綠氫產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模。

 

記者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近兩年“三北”（華北、西北、東北）地區(qū)上馬的綠氫項(xiàng)目占?xì)淠茼?xiàng)目比重超70%。這一布局背后，是資源稟賦與技術(shù)路線的深度融合。

 

目前，按制取方式和碳排放水平劃分，氫能主要有灰氫、藍(lán)氫、綠氫三種技術(shù)路線?；覛湟悦?、天然氣等化石燃料為原料，碳排放強(qiáng)度高；藍(lán)氫基于天然氣重整，但需依賴碳捕集、利用與封存技術(shù)降低排放，技術(shù)復(fù)雜且成本較高；綠氫通過電解水技術(shù)制取，生產(chǎn)過程接近“零碳”排放，是我國(guó)未來能源轉(zhuǎn)型的理想選擇。

 

然而，制取技術(shù)效率和穩(wěn)定性是制約綠氫規(guī)?；暮诵钠款i。盡管前景廣闊，但當(dāng)前綠氫在氫氣總供應(yīng)中占比依然很小?！吨袊?guó)氫能發(fā)展報(bào)告（2025）》顯示，2024年我國(guó)化石能源制氫仍主導(dǎo)氫氣供應(yīng)，煤制氫占56%，天然氣制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫均占21%，電解水制氫和甲醇制氫均占1%。

 

綠氫應(yīng)用亟待規(guī)?；粐?ldquo;作為新興產(chǎn)業(yè)，綠氫的技術(shù)成熟與市場(chǎng)普及，需經(jīng)歷認(rèn)知深化、問題攻堅(jiān)的漸進(jìn)過程。”中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、氫能分會(huì)會(huì)長(zhǎng)魏鎖指出。

 

對(duì)于綠氫的應(yīng)用前景，上海億維工業(yè)科技股份有限公司常務(wù)副總經(jīng)理鄭蕾充滿信心：“短期來看，煤制氫在中國(guó)市場(chǎng)仍有成本優(yōu)勢(shì)，但隨著技術(shù)發(fā)展，綠氫將不斷滲透，成為主流制氫路徑。”

 

面臨諸多挑戰(zhàn)

 

在政策保障和標(biāo)準(zhǔn)指引下，我國(guó)綠氫產(chǎn)業(yè)布局試點(diǎn)逐步推進(jìn)，制、儲(chǔ)、輸、用各環(huán)節(jié)項(xiàng)目持續(xù)落地。不過，業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為，盡管產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，但產(chǎn)業(yè)鏈仍面臨成本高、儲(chǔ)運(yùn)不暢、供需錯(cuò)配、生態(tài)不完善等挑戰(zhàn)。

 

當(dāng)前，制備成本高、經(jīng)濟(jì)性不足，是綠氫商業(yè)化推廣的首要障礙。記者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，綠氫成本中，電力支出占比達(dá)60%至70%，加上電解槽設(shè)備折舊等投入，綜合制取成本約為灰氫的2至3倍。上海宇石能源集團(tuán)有限公司研發(fā)工程師馬暢直言：“可再生能源制氫成本高，導(dǎo)致綠氫及其下游產(chǎn)品價(jià)格遠(yuǎn)超傳統(tǒng)產(chǎn)品，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不足。”

 

高昂的投資門檻進(jìn)一步加劇了投入產(chǎn)出不平衡。數(shù)據(jù)顯示，年產(chǎn)萬噸的綠氫項(xiàng)目，僅電解槽、風(fēng)光配套等設(shè)備投資就需10億至15億元。而項(xiàng)目收益受氫氣售價(jià)、消納能力、電價(jià)波動(dòng)等多重因素影響，回報(bào)周期長(zhǎng)、不確定性大。博世（中國(guó)）投資有限公司氫能業(yè)務(wù)技術(shù)經(jīng)理付俊濤說：“這使得產(chǎn)業(yè)高度依賴政策支持，制約了綠氫應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。”

 

儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)效率低，是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的另一痛點(diǎn)。目前，我國(guó)綠氫運(yùn)輸主要依靠20兆帕高壓氣態(tài)長(zhǎng)管拖車，100公里范圍內(nèi)儲(chǔ)運(yùn)成本約為8.5至9元/千克，運(yùn)輸距離延長(zhǎng)至500公里時(shí)，成本躍升至20元/千克以上。江蘇省電力氫能（氨能）安全高效利用工程研究中心秘書長(zhǎng)李玉剛表示，當(dāng)前輸運(yùn)方式運(yùn)輸效率低、成本高，削弱了綠氫在終端應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)性。

 

北京大興國(guó)際氫能示范區(qū)資源拓展部總監(jiān)田繼忠說：“若按市場(chǎng)化規(guī)則與灰氫競(jìng)爭(zhēng)，綠氫難形成價(jià)格優(yōu)勢(shì)。”

 

綠氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)不成熟還帶來結(jié)構(gòu)性問題。“制氫+儲(chǔ)運(yùn)”是提升綠電利用率的主流方案，但當(dāng)前高壓氣態(tài)、低溫液態(tài)、管道摻氫等儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)各有短板，長(zhǎng)距離、長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)不成熟，制約了綠氫大規(guī)模生產(chǎn)與消納。上海驥翀氫能科技有限公司創(chuàng)始人付宇說：“如果沒有制取綠氫或消納端建設(shè)先行，會(huì)造成可再生能源大量浪費(fèi)。”

 

空間上的供需錯(cuò)配進(jìn)一步放大了這一矛盾。綠氫生產(chǎn)主要集中在風(fēng)光資源豐富的“三北”地區(qū)，而消費(fèi)市場(chǎng)集中在華東、華南等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域。青島康普銳斯能源科技有限公司東北大區(qū)銷售總監(jiān)王旭揚(yáng)說：“空間供需錯(cuò)配和制備波動(dòng)性問題，對(duì)綠氫跨區(qū)域、長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)運(yùn)提出極高要求。”

 

此外，綠氫產(chǎn)業(yè)鏈體系尚不完善。上游環(huán)節(jié)，綠氫尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)；中游，加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施缺口大；下游，氫燃料電池汽車保有量偏低，加氫站點(diǎn)運(yùn)營(yíng)難以形成規(guī)模效應(yīng)。中國(guó)社會(huì)科學(xué)院大學(xué)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)院博士研究生尚博聞?wù)J為，這反過來加劇了供給短缺，削弱了市場(chǎng)需求，導(dǎo)致氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)難以實(shí)現(xiàn)商業(yè)閉環(huán)。

 

更深層次的挑戰(zhàn)來自關(guān)鍵技術(shù)與核心材料的對(duì)外依賴。我國(guó)質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層等關(guān)鍵材料依賴進(jìn)口，電解槽寬負(fù)荷調(diào)節(jié)等技術(shù)也需突破。中國(guó)工程院院士彭蘇萍指出，“技術(shù)研發(fā)—裝備制造—項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)”的全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)需進(jìn)一步完善，需以系統(tǒng)性思維破解技術(shù)、成本、生態(tài)等瓶頸。

 

探索破局之路

 

綠氫的規(guī)模化應(yīng)用，面臨著成本高、儲(chǔ)運(yùn)難、應(yīng)用弱等現(xiàn)實(shí)瓶頸。為此，政、產(chǎn)、學(xué)、研、用各方正協(xié)同探索系統(tǒng)性破局路徑。

 

在制取環(huán)節(jié)，降本仍是核心。中國(guó)城市燃?xì)鈿淠馨l(fā)展創(chuàng)新聯(lián)盟業(yè)務(wù)部部長(zhǎng)駱方建議，地方可積極爭(zhēng)取國(guó)家綠電直連試點(diǎn)，將綠氫與下游大工業(yè)、大化工“串聯(lián)組合”，構(gòu)建綠色生態(tài)圈，實(shí)現(xiàn)降本增效。

 

國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所氣候政策研究室主任、研究員李繼峰認(rèn)為，還應(yīng)推動(dòng)大規(guī)模氫儲(chǔ)能在能量轉(zhuǎn)化效率、安全問題和核心技術(shù)方面取得突破。他舉例：“比如，PEM（質(zhì)子交換膜）電解槽未來要進(jìn)一步減少貴金屬用量，提升使用壽命和波動(dòng)適應(yīng)性。”

 

實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)自主可控，是破解成本與供應(yīng)鏈雙重壓力的關(guān)鍵。專家呼吁，集中攻關(guān)關(guān)鍵材料和核心部件，降低進(jìn)口依賴，重點(diǎn)突破低成本、高效率的電解水制氫技術(shù)。“要針對(duì)工業(yè)、交通、能源三大主戰(zhàn)場(chǎng)，開展定向研發(fā)，持續(xù)降低應(yīng)用成本。”中國(guó)科學(xué)院院士鄭南峰指出，“通過場(chǎng)景需求倒逼技術(shù)創(chuàng)新，形成‘研發(fā)—示范—迭代’的良性循環(huán)。”

 

目前，綠氫多以氣態(tài)形式運(yùn)輸，但這種方式受運(yùn)輸距離和規(guī)模制約。因此，技術(shù)創(chuàng)新成為破題關(guān)鍵。有專家建議，以液氫為儲(chǔ)運(yùn)介質(zhì)構(gòu)建新能源電氫體系，以此解決風(fēng)光發(fā)電的周期性問題。航天氫能科技有限公司副總經(jīng)理兼總工程師安剛建議，在風(fēng)光發(fā)電條件優(yōu)越、電價(jià)低廉的地區(qū)采用液氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)，將綠氫轉(zhuǎn)化為液氫后，再運(yùn)輸至氫能需求大、電價(jià)較高的地區(qū)。

 

氨作為氫的載體，同樣前景廣闊。西南化工研究設(shè)計(jì)院變壓吸附事業(yè)部副總工程師管英富稱，由綠電制取的綠氫可進(jìn)一步合成綠氨，全過程接近“零碳”排放。而且，氨更易液化，儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)成熟，既可作為氫能載體，也能直接用于化肥生產(chǎn)，市場(chǎng)需求穩(wěn)定。

 

當(dāng)前，我國(guó)正推動(dòng)綠氫規(guī)?；斔?，探索“制儲(chǔ)輸用”一體化商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式，康保—曹妃甸、烏蘭察布—京津冀等綠氫長(zhǎng)輸管道項(xiàng)目正在加速推進(jìn)。“管道線路的主要節(jié)點(diǎn)將設(shè)計(jì)預(yù)留上、下氣接口，助力沿線區(qū)域綠氫產(chǎn)、用協(xié)同互補(bǔ)。”康保—曹妃甸氫氣長(zhǎng)輸管道項(xiàng)目投資方——張家口海泰氫能科技有限公司負(fù)責(zé)人曹詠釗表示。

 

中國(guó)石油大學(xué)（華東）儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院教授、博導(dǎo)李玉星認(rèn)為：“純氫與摻氫燃?xì)夤艿垒斔图捌鋺?yīng)用，是解決綠氫大規(guī)模安全穩(wěn)定高效輸送難題的關(guān)鍵。”

 

針對(duì)綠氫長(zhǎng)輸管道穩(wěn)定運(yùn)行難題，中國(guó)科學(xué)院院士唐叔賢指出，我國(guó)應(yīng)加大力度推動(dòng)新材料的開發(fā)以改善氫氣儲(chǔ)運(yùn)的安全性，減少管道的氫腐蝕。

 

數(shù)字化技術(shù)為綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新變化。畢馬威中國(guó)董事、亞太區(qū)及中國(guó)能源及天然資源行業(yè)主管合伙人蔡忠銓指出，在儲(chǔ)運(yùn)端，AI技術(shù)能預(yù)測(cè)儲(chǔ)氫材料特性，動(dòng)態(tài)優(yōu)化儲(chǔ)運(yùn)參數(shù)，加速發(fā)現(xiàn)高容量、低能耗、長(zhǎng)壽命的儲(chǔ)氫材料。

 

此外，建設(shè)分布式綜合能源供給站，是破解綠氫儲(chǔ)運(yùn)難題的對(duì)策之一。中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)氫能設(shè)施與工程分會(huì)副秘書長(zhǎng)、佛山環(huán)境與能源研究院院長(zhǎng)王子緣建議，依托成熟的加油站網(wǎng)絡(luò)，在有條件的地方實(shí)現(xiàn)充電、加氫、加油一體化綜合能源補(bǔ)給，統(tǒng)籌優(yōu)化片區(qū)氫、熱、電等能源資源，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目及周邊場(chǎng)景資源綜合利用。

 

氫應(yīng)用是綠氫產(chǎn)業(yè)商業(yè)閉環(huán)的“最后一公里”。專家表示，化工領(lǐng)域已成為綠氫消納的核心場(chǎng)景。中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院有限公司高級(jí)工程師田江南介紹：“綠氫應(yīng)用已延伸至合成氨、甲醇、煉化等環(huán)節(jié)，生物質(zhì)耦合綠氫制綠色甲烷進(jìn)入中試階段，年可減排二氧化碳超千萬噸。”

 

“要結(jié)合特定應(yīng)用場(chǎng)景，加大對(duì)固態(tài)儲(chǔ)氫、液氫、有機(jī)液體等不同技術(shù)路徑的規(guī)?；痉杜c推廣。”王子緣呼吁，國(guó)家層面應(yīng)形成一批綠氫儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)新清單，為打造更安全、更可持續(xù)的氫經(jīng)濟(jì)鋪平道路，為實(shí)現(xiàn)全球“雙碳”目標(biāo)提供中國(guó)方案。

 

延伸閱讀丨“氫”風(fēng)已來，破局前行

 

科技日?qǐng)?bào)記者 李均

 

冬日的吉林長(zhǎng)春街頭，復(fù)古的“氫春號(hào)”氫能文旅列車緩緩駛過，車身上的綠色標(biāo)識(shí)在陽光下格外醒目。這列擺脫接觸網(wǎng)束縛的列車，成為綠氫應(yīng)用落地的生動(dòng)注腳。

 

在全國(guó)各地，從交通場(chǎng)景到工業(yè)領(lǐng)域，一場(chǎng)以綠氫為核心的能源變革正悄然展開，其中既充滿未來想象空間，也暗藏產(chǎn)業(yè)破局挑戰(zhàn)。

 

綠氫的未來，首先扎根在交通領(lǐng)域的規(guī)?；黄浦?。在長(zhǎng)三角、京津冀、粵港澳等地，氫燃料電池汽車已在干線運(yùn)輸、冷鏈物流等場(chǎng)景形成成熟商業(yè)模式?；赝?025年，從11月聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)亮相的氫能科考船，到江西九江支持的氫燃料電池船舶，再到上海企業(yè)研發(fā)的氫能源無人機(jī)，以及12月底在內(nèi)蒙古投運(yùn)的全球首臺(tái)30兆瓦級(jí)純氫燃?xì)廨啓C(jī)，綠氫正加快與多領(lǐng)域融合，多元場(chǎng)景矩陣初步成形，成為暢通全產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵。

 

邁進(jìn)“十五五”，政策與市場(chǎng)合力將推動(dòng)綠氫產(chǎn)業(yè)從示范走向商業(yè)化，預(yù)計(jì)氫燃料電池汽車保有量將大幅提升，全生命周期成本有望與傳統(tǒng)燃油車持平。

 

工業(yè)領(lǐng)域的綠氫替代則是更大的藍(lán)海。在內(nèi)蒙古、新疆等風(fēng)光資源富集區(qū)，綠電制氫項(xiàng)目遍地開花，未來幾年成本有望降至12元/千克，為工業(yè)脫碳提供經(jīng)濟(jì)可行的方案，形成良性循環(huán)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

 

電解槽等核心設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率也在不斷提升，液氫技術(shù)有望打破壟斷，柔性制氫系統(tǒng)破解新能源波動(dòng)難題……行業(yè)突破的曙光已然顯現(xiàn)，政策層面的持續(xù)發(fā)力更讓產(chǎn)業(yè)信心倍增。未來，隨著技術(shù)突破與成本進(jìn)一步下降，這縷綠氫之光將照亮更多領(lǐng)域。綠氫的未來，值得期待。