氫能作為一種可儲、可電、可燃燒的清潔能源，質(zhì)量能量密度高，使用過程環(huán)境友好，無碳排放，被稱為21世紀(jì)理想能源，已被多個國家提升至國家戰(zhàn)略高度。

氫能簡介

氫能作為二次能源，從一次能源轉(zhuǎn)換獲得后，再運(yùn)輸至用能終端，最終轉(zhuǎn)化為電力、熱能或機(jī)械動力。氫能的產(chǎn)業(yè)鏈可概括為“氫氣制取、氫氣儲運(yùn)、氫氣應(yīng)用”三個環(huán)節(jié)。

氫氣制取

按照制取過程碳排放強(qiáng)度，氫氣被分為灰氫、藍(lán)氫和綠氫。

灰氫指由化石燃料重整制得的氫氣，碳排放強(qiáng)度高，技術(shù)成熟，適合大規(guī)模制氫，成本優(yōu)勢顯著，約占目前全球市場氫源供應(yīng)的96%。

藍(lán)氫指加裝碳捕集與封存（CCS）技術(shù)的化石能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫，與灰氫相比碳排放量大幅降低。

綠氫指可再生能源制氫及核能制氫，制氫過程中幾乎不產(chǎn)生碳排放，是未來氫氣制取的主流方向。

中國氫氣供給結(jié)構(gòu)中約77.3%來自于化石能源重整制氫，21.2%來自于工業(yè)副產(chǎn)氫，1.5%由電解水制氫提供。

氫氣儲運(yùn)

氫氣是易燃易爆氣體，燃點(diǎn)為574°C，爆炸極限廣至4%~75%（天然氣的爆炸極限范圍在5%~15%）。因此氫氣儲運(yùn)有一定難度。

目前，儲氫主要有兩種方式：一是物理儲氫，如高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫；二是化學(xué)儲氫如固態(tài)金屬儲氫、有機(jī)溶液儲氫。幾種典型儲氫技術(shù)性能對比如表1所示。

表1典型儲氫技術(shù)對比

氫氣運(yùn)輸當(dāng)前主流的方式為氣管拖車、液氫槽車/船、氫氣管網(wǎng)，其成本與運(yùn)輸距離相關(guān)。

（1）氣管拖車，運(yùn)輸高壓氣體，靈活性高，但載氫量小，儲氫密度低，存在高壓危險。運(yùn)輸距離較小時，氫氣長管拖車較液氫運(yùn)輸具有成本優(yōu)勢。

（2）液氫槽車，運(yùn)輸?shù)蜏匾后w，其單次載氫量超過氣管拖車的11倍，運(yùn)輸成本隨運(yùn)輸距離變化基本維持穩(wěn)定，適合遠(yuǎn)距離、中大體量運(yùn)輸。

（3）氫氣管網(wǎng)，初始投資成本高，其輸氫成本隨運(yùn)能的提升而降低，當(dāng)運(yùn)輸體量達(dá)到一定規(guī)模方能凸顯其經(jīng)濟(jì)性，且隨著運(yùn)輸距離的增加輸氫成本顯著升高。因此，管網(wǎng)輸氫適用于固定性的批量供氫線路。

氫氣的應(yīng)用

氫氣不僅是高能量密度的能源載體，還是重要的化工原料和還原氣體，因此被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

在非能源領(lǐng)域，氫氣作為重要的化工原料和還原氣體，被廣泛應(yīng)用于合成氨、合成甲醇、原油提煉過程、芯片和多晶硅生產(chǎn)過程、鋼鐵行業(yè)。

在能源領(lǐng)域，氫氣主要應(yīng)用于交通行業(yè)和電力行業(yè)。在交通行業(yè)，氫動力可實現(xiàn)長續(xù)航，在低溫環(huán)境下有很好的適應(yīng)力，在貨用卡車、長途汽車應(yīng)用中有著優(yōu)勢。氫動力叉車憑借其靈活性和快充性能已實現(xiàn)推廣使用。氫動力飛機(jī)、船舶相關(guān)研究正在進(jìn)行中，全球已有示范案例。氫動力避免了噪音和高溫，是軍事交通的優(yōu)選動力來源。作為低溫推進(jìn)劑，液氫在航天領(lǐng)域已有多年應(yīng)用歷史。在電力行業(yè)，氫能發(fā)電，可用作備用電源、分布式電源為電網(wǎng)調(diào)峰。在建筑領(lǐng)域，由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性的原因，氫氣的利用還存在一定的挑戰(zhàn)，目前還處于小規(guī)模示范研究階段。

我國氫能發(fā)展趨勢

根據(jù)國家發(fā)展改革委和國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》：氫能是未來國家能源體系的組成部分，充分發(fā)揮氫能清潔低碳特點(diǎn)，推動交通、工業(yè)等用能終端和高耗能、高排放行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。同時，氫能是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)方向之一，是構(gòu)建綠色低碳產(chǎn)業(yè)體系、打造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新增長點(diǎn)。

到2025年，將初步建立以工業(yè)副產(chǎn)氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應(yīng)體系。燃料電池車輛保有量約5萬輛，部署建設(shè)一批加氫站。可再生能源制氫量達(dá)到10萬噸至20萬噸/年，成為新增氫能消費(fèi)的重要組成部分，實現(xiàn)二氧化碳減排100萬噸至200萬噸/年。

到2030年，形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系。

到2035年，形成氫能產(chǎn)業(yè)體系，構(gòu)建涵蓋交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域的多元?dú)淠軕?yīng)用生態(tài)。

據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)測，到2050年，中國氫能在整個能源結(jié)構(gòu)中的占比也將達(dá)到10%，年需求量約6000萬噸/年。

北京市氫能發(fā)展現(xiàn)狀及規(guī)劃

根據(jù)《北京市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施方案（2021-2025年）》，北京市氫能技術(shù)研究在我國起步最早，在科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、支撐要素和市場應(yīng)用方面具有全國領(lǐng)先優(yōu)勢。2020年，北京氫能產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)值約30億元，總體處于中試到產(chǎn)業(yè)化過渡階段。

后續(xù)將依托產(chǎn)業(yè)先發(fā)優(yōu)勢，積極打造具有國際影響力的氫能產(chǎn)業(yè)城市與科技創(chuàng)新中心，以冬奧會和冬殘奧會重大示范工程為依托，2023年前，培育5-8家具有國際影響力的氫能產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)，京津冀區(qū)域累計實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破500億元，減少碳排放100萬噸，力爭建成37座加氫站，推廣燃料電池汽車3000輛，在京津冀區(qū)域開展氫能與可再生能源耦合示范項目；2025年前，培育10-15家具有國際影響力的產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)，建成3-4家國際一流的產(chǎn)業(yè)研發(fā)創(chuàng)新平臺，京津冀區(qū)域累計實現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)業(yè)規(guī)模1000億元以上，減少碳排放200萬噸，力爭完成新增37座加氫站建設(shè)，實現(xiàn)燃料電池汽車?yán)塾嬐茝V量突破1萬輛，累計推廣分布式發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)規(guī)模10MW以上。

北部區(qū)域?qū)⒁圆?ldquo;能源谷”建設(shè)為核心，向南融合海淀，向北輻射延慶、懷柔，打造氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和科技創(chuàng)新示范區(qū)。南部區(qū)域?qū)⒁劳写笈d國際氫能產(chǎn)業(yè)園，聯(lián)合房山、經(jīng)開區(qū)，構(gòu)建氫能全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)，打造氫能高端裝備制造與應(yīng)用示范區(qū)，承接北部地區(qū)科技創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化，匯聚燃料電池、整車企業(yè)，開展氫能產(chǎn)業(yè)全場景應(yīng)用示范。

臨空區(qū)氫能發(fā)展情況

順應(yīng)發(fā)展趨勢，臨空區(qū)已在生命健康社區(qū)和國際航空社區(qū)，規(guī)劃2座加氫站，并將近期推動國際航空社區(qū)加氫站建設(shè)。下一步，臨空區(qū)將協(xié)同大興氫能國際產(chǎn)業(yè)園，結(jié)合物流產(chǎn)業(yè)需求，適時探索氫能在物流運(yùn)輸業(yè)中的應(yīng)用場景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》.

[2] 《北京市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施方案（2021-2025年）》.

[3] 徐碩，余碧瑩. 中國氫能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來展望[J]. 北京理工大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版）, 2021, 23（6）:1~12.