一、 氢能发展现状

　　1. 氢气制造现状

　　我国制氢产能巨大，利用弃水、弃风、弃光制氢潜力巨大，但制氢成本太高。氢气的主要来源包括化石燃料(煤炭、天然气等)制氢和电解水制氢。全球氢气生产48%来自天然气，30%来自石油，18%来自煤，电解水制氢占4%。美国、欧洲和日本利用天然气制氢的成本分别为每公斤0.9美元、2.2美元和3.2美元。我国主要利用煤制氢，2015年纯度为99%以上的氢气产能为700亿m3，可供3000万辆燃料电池汽车一年的使用量(每辆氢燃料电动汽车年使用氢气2300 m3)。我国煤制氢的成本为0.55~0.83元/m3(煤价160~560元/吨)，远低于天然气制氢成本为0.80~1.75元/m3(天然气价格1.5~3.5元/ m3)。

　　目前，全球安装的电解水制氢容量为8GW。电解水制氢的成本主要取决所使用的电力成本。我国电解水制氢技术已相对成熟，年制氢能力为9亿m3。利用风电、光伏等波动电及富余水电制氢能将不能存储的电能转化为氢能存储起来并应用，既有利用提高风、光、水等发电设备的利用率，又可为氢能应用提供零碳氢源。我国利用弃水、弃风和弃光电量制氢潜力巨大，但制氢成本太高(见表1)。

　　表1 利用弃水、弃风和弃光制氢潜力及成本

　　*仅计算四川和云南两省2015年的弃水电量

　　2. 氢能利用现状

　　氢能的应用场景具有很强的多样性，主要包括传统化工生产领域、氢燃料电动汽车和分布式发电等领域。我国氢气主要用于化工领域中合成氨和制甲醇。燃料电池技术氢能经济中的核心技术。近年来，燃料电池技术的不断完善带动了以燃料电池为核心的新兴产业的快速发展，其中，氢燃料电池汽车、分布式发电、以及应急电源的应用已接近产业化。

　　氢燃料电池汽车产业化成熟度最高，但成本仍然较高。目前，交通用燃料电池的批量生产成本已由2002 年的$275/kW 降低到 2012 年的$47/kW，大大加速了氢燃料电池汽车的推广。2013 年 3 月，现代汽车 ix35 燃料电池车批产型号在韩国蔚山工厂下线，现代成为全球首个批量生产氢燃料电池车的汽车企业。同年，三大车企分别与其它巨头结盟(丰田和宝马、本田和通用、日产和戴姆勒及福特日本)，推进燃料电池汽车的商业化。丰田的世界首款商业化燃料电池汽车 Mirai于 2014 年12 月 15 日正式上市销售。该燃料电池汽车可在3分钟内完成加氢，一次加氢续驶里程700km，2016年产量达到了2000辆。目前，由于燃料电池系统的成本仍然高达3万美元，占整车成本的一半以上，导致现有的氢燃料电动汽车的成本居高不下。

　　以燃料电池为主的分布式发电已在欧美日韩等发达国家和地区开始初步商业化，但仍然存在成本过高的问题。其中，日本的家用燃料电池发展领先于世界，截至 2015 年底，家用燃料电池热电联供系统“ENE-FARM”的安装量已超过15万套，单套成本从 2009 年的4.5万美元降至2015年的1.2万美元。该系统的燃料电池以天然气管道输送的氢气为燃料，发电功率为1kW，发电和用电地点相同，且发电产生的热量也被用来供热。整个系统的能源利用效率高达95%，而传统天然气发电加锅炉供热的能源效率仅有68.7%。目前家用燃料电池热电联供系统存在成本过高的问题，燃料电池热电联供系统成本为18000$/kW，是天然气热电联供系统成本的8倍。

　　氢燃料电池备用电源已获得商业化应用。以其具有的能源效率高、环境友好、占地面积小、质量轻、运行稳定可靠、寿命长(铅酸蓄电池的 2～10 倍)等特点受到应急电源市场越来越多的青睐。将氢燃料电池应用于应急电源的企业众多，包括苹果公司、微软公司、威瑞森公司和AT&T 公司等。尤其是通信用燃料电池备用电源，已成熟商业化应用 5 年以上，应用规模达到了近万套级，我国三大电信运营商已有百余套燃料电池备用电源投入使用。燃料电池应急电源的可靠性也在实际应用中得到了验证，2012 年 10 月 25 号 ElectraGen-ME 燃料电池系统为在受飓风桑迪影响的新普罗维斯登群岛上的手机服务领域挽回了大约50%的损失。2012 年攀业公司在中国移动开设的首个燃料电池试验局PBP-3000 运营至今，期间经历了沙尘暴、降雪等恶劣天气，运行依然稳定。

　　二、 氢能利用发展前景分析

　　氢燃料电池价格是氢燃料电池汽车和家用燃料电池热电联供系统等氢能终端使用设备发展的主要制约因素。2004~2014年的10年间，燃料电池成本从124 $/kW下降到了55 $/kW。随着技术的不断进步，氢燃料电池成本有望进一步下降，预计2020年达到40$/kW，2030年达到30$/kW。

　　氢燃料电池汽车实现盈利还需5年左右。目前国外主流车企如丰田、本田、奔驰、通用、福特和宝马等不断推出新车型，但氢燃料电池汽车仍处于市场导入期的临界点，尚未进入S型曲线的上升期，实现盈利还需要5年左右，上升时点要到2020年~2025年，大幅提高要在2025~2030年。根据IEA的预测，2020年和2030年全球氢燃料电池汽车的累计销售量将分别达到3万辆和800万辆。到2050年，氢燃料电池汽车的市场占有率将达到30%。随着氢燃料电池汽车销量的快速增长，车辆成本迅速下降。2030年与插电式混合动力车的成本相当，到2040年，达到了常规混合动力车的成本。丰田汽车公司则计划2020年使氢燃料电池汽车成本与混合动力汽车成本相当，2025年与传统汽油车成本相当。燃料电池客车因技术门槛相对较低、具有良好的宣传推广效应、以及加氢站布局存在优势的原因，有可能成为中国燃料电池汽车发展的突破口。