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随着世界范围内氢能产业蓬勃发展，我国氢能也进入了产业化发展的快车道。笔者综述我国氢能产业的支持政策，从氢制备、氢储运、氢化工、氢应用等方面分析氢能制、储、运、加、用全产业的发展现状、发展瓶颈及发展趋势，可为同行了解氢能全产业链的发展提供参考。

引言

在全球“双碳”战略引领下，能源结构从“碳基”能源向“零碳”新能源发展是必然趋势。氢能作为一种新型能源，以其能量密度大、储量丰富、燃烧产物只有水等优势受到各国持续关注。氢能产业已成为全球能源领域投资增速最快以及技术迭代需求最高的行业之一。作为世界最大的制氢国和氢气消费国，我国氢能产业规模不断壮大，现有相关企业超过3000家，央企最新名录中的97家央企，目前进入到氢能领域的已有48家。氢能制、储、运、加、用全产业链关键技术持续突破，各产业加速示范布局。氢能应用领域呈现多元化拓展，构建了五大示范城市群，以及实施“氢进万家”科技示范工程等。

1氢能产业支持政策

据不完全统计，截至2024年7月，我国发布了590多项与氢能相关的政策，包括国家政策100多项，地方政策490多项。国家层面发布的主要涉氢政策及氢能专项政策如表1所示。

我国34个省级行政区中，除云南省、黑龙江省、台湾省、澳门特别行政区外，其余30个省区市皆已出台省级氢能产业发展规划。从标准数量看，我国氢能产业标准体系已初具规模，涵盖氢能制、储、运、加各环节，氢能领域共发布标准400多项，其中，国家标准114项，行业标准97项，团体标准逾200项，地方标准40项。

在政策支持下，众多大型能源企业及上市公司加快布局氢能产业，近半的央企已开展氢能相关业务，在制氢、储氢、输氢、用氢等氢能全产业链做出了大量开创性工作。氢能将纳入我国终端能源体系，与电力协同互补，共同成为我国终端消费能源体系的主体之一，带动形成万亿级的新兴能源产业。

2氢能全产业链发展

2.1氢制备产业

目前，电解水制氢有四大技术路径，分别为碱性电解水制氢（AWE）、质子交换膜电解水制氢（PEM）、高温固体氧化物电解水制氢（SOEC）和固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢（AEM）。

1）碱性电解水制氢（AWE）。

AWE是目前最主流的技术路线，市场占有率约为95%。我国碱性电解水技术已完成商业化进程，产业链整体比较成熟。国内多家氢能装备公司均已发布3000Nm3/h电解槽，为目前国内单体最大的碱性电解槽。中国能建北京电力设备总厂有限公司投资建设的国内首座8MW级碱性电解水制氢机组稳暂态特性试验检测平台，取得了CNAS检测认证资质，已为国内十余家头部企业提供测试服务。

2）质子交换膜电解水制氢（PEM）。

国内中小型商用PEM电解槽所使用的质子交换膜已基本实现国产化，但在关键性技术、效率寿命提升、经济性等方面与国际先进水平相比仍存在一定差距。耐久性不足、催化剂等材料依赖进口导致成本居高不下，仍是PEM大规模商业化应用的主要制约因素。近几年，我国PEM电解槽规格不断突破，多家企业推出了单槽产氢量200m3/h以上的产品，其中国家电投集团氢能科技发展有限公司推出的单槽产氢量高达400m3/h，但相较国外单槽产氢量1000m3/h仍有较大差距。目前，我国PEM电解水制氢项目已经迈入10MW级示范应用阶段。在建的国电投大安风光50MW制氢项目是目前国内最大规模的PAM制氢项目。

3）高温固体氧化物电解水制氢（SOEC）。

SOEC需要维持较高的工作温度（800℃左右），因此应用场景受限。现阶段这项技术处于研发与示范阶段，正初步步入商业化生产阶段。国际上SOEC产业已有20年左右的发展历程，而我国SOEC产业起步较晚，在产业化进程上与国外相比有较大差距。目前，国内个别制造商具备了SOEC初步产业化的基础和能力。2023年2月，由中国科学院上海应用物理研究所承担研制的200kW级高温固体氧化物电解水制氢验证装置一次开车成功，标志着SOEC制氢技术从实验室中试到示范应用迈出了坚实的一步。2024年3月，由中石化自主研发的国内首个化工园区兆瓦级SOEC电解水制氢项目顺利开工。

4）固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢（AEM）。

AEM技术目前处于研发与小规模应用示范阶段，正在推进已成熟产品的商业化应用。AEM集合了PEM与AWE的优势，转换效率更高、制造成本更低、设备体积小，被认为有望在未来实现大规模应用。国内外研究者一直致力于新型膜材料的开发，膜材料研发及批量化生产是AEM未来应用推广的关键。国内研发机构和设备厂商也已开始启动电解槽的研发和试制，目前已有多个厂家推出了AEM产品。

从技术商业化角度，对4种电解水制氢技术进行对比，如表2所示。

2.2氢储运产业

在氢能制、储、输、用全产业链中，储、运成本约占总成本的30%～40%，是氢能大规模发展的主要瓶颈。储氢技术可分为两类：基于物理的储氢技术和基于材料的储氢技术。前者通过改变氢气物理状态来储存，即增加压力（压缩气态储氢）或将温度降低到其蒸发温度以下（液态储氢）；后者应用附加材料作为载体，载体通过物理或化学作用与氢分子或原子结合，具有较高的存储密度和安全性。

1）高压气态氢储运。

高压气态储氢主要利用气瓶作为储存容器，其成本低、能耗相对小。全球呈现出从I型储氢瓶到Ⅳ型储氢瓶的技术发展趋势。目前，我国高压气态储氢技术已经逐步走向成熟，35MPa碳纤维缠绕Ⅲ型瓶是我国车载储氢的主流气瓶，70MPa碳纤维缠绕Ⅲ型瓶也已少量用于国产汽车中。我国70MPaⅣ型储氢瓶质量储氢密度达到6.8wt%，最高容积达到390L，部分生产厂商已完成型式认证，初步具备批量化生产能力。在气态氢运输方面，长管拖车运输技术较为成熟，我国主要以20MPa长管拖车运氢，正在积极发展35MPa运氢技术；管道运输的压力相对较低，一般为1～4MPa，具有输氢量大、能耗小和成本低等优势。我国在纯氢长输管道建设方面较滞后，尚未建成完善的氢气管道输送体系，在役管道总里程不足100km。近期，我国在输氢管道技术上实现了多项突破：输氢压力增大，国家管网通过了6.3MPa氢气充装、9.45MPa管道爆破测试；管道掺氢比例不断突破，实验首次达到30%。中国石油天然气管道工程有限公司勘察设计的世界最大口径、最大输量的绿氢管道——康保至曹妃甸氢气长输管道项目于2024年7月启动设计工作，年输送量达130万t。

2）低温液态氢储运。

与高压气态储氢相比，液态储氢的质量和体积能量密度都有大幅度提升，可实现高效储运。但由于液态储氢存在技术成本高、易挥发等问题，商业化难度大。我国从氢液化到液氢应用的技术链条逐渐打通，目前液氢主要应用在航天领域，民用领域尚处于起步阶段，氢液化系统的核心设备仍然依赖于进口。2024年3月，江苏国富氢能技术装备股份有限公司成功交付了中国首套工业规模的民用氢气液化设备，产能达到10t/d。在液氢槽车方面，我国仍处于研发阶段。2023年12月，我国首台民用40m3液氢罐车研制成功。

3）有机液体氢储运。

有机液体储氢利用某些不饱和有机物与氢气进行可逆加氢和脱氢反应，实现氢的储存，加氢后形成的液体有机氢化物性能稳定、安全性高。有机液体储氢具有储氢量大、能量密度高、可多次循环等优点，可解决低温液态储氢液氢易挥发、不便长期保存且存在安全隐患的问题。目前，我国已有多家研究机构开展有机液体储氢技术研发，中化学科学技术研究有限公司建设并成功运行了国内首套甲基环己烷-甲苯有机液体储氢中试示范装置，规模达300kg/d，已具备全面工业化推广应用条件。其他研发单位也已完成了技术储备，具备了从技术研发向工业化推广应用的技术条件。有机液体氢储运成本随运输距离的变化并不明显，适用于长距离运输。

4）固态氢储运。

固态储氢是以金属氢化物、化学氢化物或纳米材料等作为储氢载体，通过化学吸附和物理吸附的方式实现氢的存储。固态储氢具有储氢密度高、储氢压力低、安全性高、放氢纯度高等优势，体积储氢密度高于液态储氢，但其发展和应用依赖于储氢材料的开发和利用。我国镁基、钛铁系、钒系固态储氢技术日趋成熟，固态储氢在多个场景得到示范应用，储氢量已经可以达到吨级的规模。2023年4月，上海氢枫能源技术有限公司联合上海交通大学氢科学中心研发推出了全国首台镁基固态储运氢车，推动镁基固态储运发展迈向商业化应用新阶段。南方电网公司主持实施的固态储氢项目率先在广州、昆明同时实现发电并网，固态储氢的体积储氢密度高、占地小的场景优势得以验证。北京、山西、云南多地实现固态储氢氢能自行车批量投放，固态储氢在轻型交通领域已进入批量应用阶段。

2.3氢化工产业

2022年3月28日，工业和信息化部等六部门联合印发《关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》，标志着国家从政策层面明确了要推动新能源产业与传统化工产业的耦合发展。

1）绿氨。

绿氨合成已进入示范工程阶段，但技术工艺尚未定型。截至2023年12月底，国内报道有13项绿氨项目开工。2024年以来，另有超过20个绿氨项目有所推进。中能建松原氢能产业园（绿色氢氨醇一体化）项目规划年产绿氢11万t，绿氨/醇60万t，配套建设电解槽装备制造生产线、综合加能站等。内蒙古四子王旗风光储氢氨一体化示范项目——合成绿氨建设项目近日启动，预计年产绿氨50万t。

2）绿色甲醇。

绿色甲醇是通过生物质气化产生合成气，由合成气通过合成反应生产甲醇。目前正处于技术及商业示范阶段，呈现多技术路径并行发展格局。2024年以来，我国已累计有41个绿色甲醇项目有所进展。中国天楹风光储氢氨醇一体化项目近期在辽源开工建设，年产绿氢15万t、绿甲醇80万t。

3）绿色航煤。

绿色航煤是通过生物质气化产生合成气，由合成气通过合成反应生产航油。目前，世界范围内对于绿色航煤的生产和应用尚处于初期阶段。国内规划的绿色航煤项目有近10个。近期，中能建氢能源有限公司与科左后旗人民政府就中能建通辽科左后旗绿色甲醇及绿色航煤产业园项目签署投资开发协议，该项目计划年产10万t绿色航煤。中国电力工程顾问集团有限公司与黑龙江省双鸭山市人民政府签署生物质绿色甲醇与绿色航油一体化项目合作协议，该项目规划年产100万t绿色甲醇及绿色航油。

2.4氢应用产业

目前，工业和交通领域为氢能的主要应用领域，氢能在建筑、发电等领域的应用仍然处于探索阶段。

1）氢燃料电池。

氢燃料电池主要性能指标达到国际先进水平，其中大功率密度超过国际龙头品牌的指标，核心零部件国产化技术水平紧追全球先进水平。氢燃料电池发电示范场景更加多元化，其应用沿“轻型”与“大功率”方向延伸。2024年7月，国家电投集团氢能科技发展有限公司开发了全自主高可靠数智化燃料电池发电成套装备，单模块功率≥100kW，可集成扩展至兆瓦级。

2）加氢站。

据氢能联盟统计，截至2024年6月，我国已建成加氢站507座，数量全球第一，增速领先全球。已建成的加氢站以气氢加氢站、加注压力35MPa为主，加注量朝着大吨位站方向发展。液氢加氢站与气氢加氢站相比，主要优势在于高密度和高效的储运和加氢方式，具有显著的规模效益。目前，全球已有超过120座液氢加氢站，液氢加氢站占加氢站总数量的比例已经超过1/5；而我国液氢加氢站的发展仍处于起步阶段，液氢加氢站数量较少，主要原因在于技术成熟度较低，且国内在这一领域尚未形成独立自主的技术装备路线。2021年11月，由中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司设计的浙江石油虹光（樱花）综合供能服务站建成，为国内首座液氢加氢站，每天加氢量可达1000kg。

3）电氢双向转换。

2024年6月，由南方电网广东广州供电局研发的电氢双向转换装置在广州南沙小虎岛电氢智慧能源站投运，是我国首套自主研发的基于可逆固体氧化物电池技术的兆瓦级电氢双向转换装置，实现了绿电和绿氢的双向高效可靠转换，标志着我国可逆固体氧化物电池技术从实验室走向了示范应用。

4）燃氢发电。

我国氢燃气轮机产业起步相对较晚。近年来，政府部门高度重视相关技术与装备标准的制定，氢燃气轮机技术发展呈提速趋势，示范项目不断落地。氢燃气轮机具备绿色低碳与灵活调节的优势，可打造电氢协同模式，助力构建新型电力系统。掺氢/氨燃烧发电逐渐向吉瓦级突破，中国能建广东院勘察设计的国内首个H级燃气掺氢发电机组项目——惠州大亚湾石化区综合能源站项目正式投产。

5）液氢无人机。

液氢燃料的能量密度约为航空煤油的3倍，能够满足军用、民用领域对无人机航时逐渐增长的需求，机载液氢是未来氢动力无人机的重要发展方向。国内在氢动力无人机领域起步较晚，相关高校和科研院所对机载液氢的供能系统方面仍处于初步探索阶段。2024年7月，中国成功研制出首架液氢动力无人机样机并完成首飞，该无人机配备了轻型低温液氢储罐和氢燃料电池系统，这是液氢应用于低空飞行器的突破性成就。

3结语

在碳中和的背景下，全球对清洁能源需求的不断增加，氢能的应用场景也在不断拓展。我国氢能政策体系日趋完善，产业链逐步完善，关键技术不断突破，设备国产化水平快速提升，与国际先进水平差距逐步缩小。氢能产业在快速发展的同时，也面临成本、基础设施等方面的诸多挑战，制氢技术仍不成熟，氢储运成本高且存在安全隐患制约了氢气的大规模应用。要真正实现氢能规模化应用，还需突破当前的发展瓶颈，实现更具跨越性的创新。氢能产业的市场潜力巨大，在技术进步和政策驱动的共同作用下，未来将在全球能源结构中占据越来越重要的地位。

来源：红水河，中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司