目前全球主流的制氢方式是甲烷水蒸气催化重整工艺(SMR),SMR 是指在一定的反应条件下, 使用催化剂促使甲烷的 C-H 键断裂,并重新组合生成新的化学键过程,具有工艺简单、成熟等优点,但我国因资源禀赋的特点,仍以煤制氢的方式为主,相较于 SMR 工艺排放的二氧化碳更多,而电解水低碳环保的制氢方式我国和全球其他国 家占比都不到 1%。

(三)储运:长管拖车为主,液氢槽罐车、管道运输为辅多种方式齐头并进
根据氢的存在形态不同,储存主要也分为三种方式,分别为气态储氢、液态储氢和固态储氢。气态储存是目前最为常见的储存方式,具有成本低、充放速度快、能耗低、可在常温操作等优点,但缺点也很明显,气态氢密度低, 会导致储存体积过大,增加运输难度,并且也存在储氢容器氢气泄漏和爆炸等安全隐患。液氢相比对气态氢气,具有能量密度大、体积小、加注便捷等优点,然而转化液氢的成本较高,对绝热的要求高,目前还主要用于航天和军事领域。固态氢理论上来说是最为理想,具有安全性好、密度更大、纯度高、运输便利等优点,但是目前还存于技术的研发阶段,并且使用起来对于工况的要求较为苛刻,未来随着科技与技术的进步,将会有更多商业化的应用。
运输方面,最佳的氢运输方式应根据运输距离、运输规模等多因素进行考量而后进行选择。例如运输场景为小规模、短距离时,高压气态长管拖车就是最为经济的运输方式,一旦运输距离上升,就会随着车辆的使用成本与维护成本的上升而变得不再经济。长距离、点对点、超大规模的氢气运输可使用管道运输,但运输管道前期投入成本 较高,且建设难度大,目前还没有实现规模化的发展和应用,当前,我国纯氢管道建设处于起步阶段,规模较小,总里程约 400 公里,主要分布在环渤海湾、长江三角洲等区域,已建项目以化工园区内应用为主。大规模、中长距离的运输可将氢气液化后运输液氢,液氢体积小、稳定性高,便于运输,并且可以进行海运。
(四)下游:氢能源汽车发展未来可期
目前我国氢能应用最主要的领域是氢能源汽车以及与之配套的加氢站等配套基础设施。
相比于传统的燃油车,氢能源车可实现真正的零排放无污染,相比于电动汽车,氢能源车在补能时间上有巨大的优势,一次补充燃料仅需要几分钟,与燃油车所需时间持平。并且,氢能源汽车还具有能量转换效率高、续航里程长等优势。然而,因目前氢能源汽车成本较高,以及相关技术还不够成熟,且与之配套的基础设施建设不完善等原因,民众使用起来并不方便,导致购买意愿不强烈,氢能源汽车在我国还没有得到大范围的应用。
截至 2021 年 12 月,我国累计推广氢燃料电池汽车 8941 辆,累计建成加氢站 205 座,其中,广东、山东、浙江、江苏等地区加氢站建设走在全国前列,已分别建成加氢站 45 座、22 座、19 座和 19 座。湖北、河南、河北等地也在加快推进加氢站建设。
为了促进氢能源汽车的快速发展,多地在与之配套的基础设施方面都提出了要求和支持措施,以北京市为例, 2022 年北京市政府发布了《北京市氢燃料电池汽车车用加氢站发展规划(2021—2025 年)》,提出到 2025 年,建设加氢站 74 座,在制氢厂氢气制备规模充分、运氢车投运数量充足的前提下,日加氢总能力达到 148 吨以上,满 足 126 吨/日的车用氢能需求。

03 我国氢能产业未来展望
总体来看,我国氢能产业从制氢-储运-应用,已经初步形成较完整的产业链条。受顶层设计、政策利好驱动,氢能产业正稳步发展。
预计未来 10 年内将形成完整氢能产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。
制氢方面,为实现“双碳”目标,优化我国能源消费结构,《规划》中提出未来要构建清洁化、低碳化、低成本的多元制氢体系,重点发展可再生能源制氢,严格控制化石能源制氢。由此可见,通过可再生能源发电电解水制取的绿氢,一定是我国未来的主流制氢方式。
绿氢的生产成本主要由用电成本与设备成本构成,因此大力发展清洁能源发电方式,降低度电价格,以及优化电解槽技术,是我国实现规模化、工业化制氢的关键。
目前,国家能源集团、国家电投、明阳智能(15.190, 0.28, 1.88%)等多家发电企业与新能源企业布局“风、光、储、氢”一体化项目,实现一体耦合、风光带氢、氢促风光、产融结合的深度协同。绿氢取代灰氢,将成为我国以及全球氢能产业的发展趋势。
储运方面,预计未来,我国氢的运输还是以高压气态长管拖车的方式为主,管道运输为辅的运输方式,同时积极研发固态、深冷高压、有机液体等储运方式,形成高密度、轻量化、低成本、多元化的氢能储运体系。
用氢方面,我国推广氢燃料汽车之路仍任重道远、前路艰辛,但氢燃料汽车远景美好未来可期是毋容置疑的。相信未来随着技术的进步,氢能源汽车面临的技术瓶颈将会得到解决,随着基础设施的完善,成本也会逐渐降低,氢能源汽车或有一天走进寻常百姓的生活。
相信氢能最终将纳入我国终端能源体系,与电力协同互补,共同成为我国终端能源体系的消费主体,对能源绿色转型发展起到重要支撑作用。