編者按
近日，中國經濟出版社出版發行的《中國氫能技術發展研究報告2024》發布， 指出隨著我國風力、光伏等新能源發電進入高占比階段，綠氫正在成為破解可再生能源消納難題和實現用能終端深度脫碳的關鍵路徑，由此推動基于可再生電力的水電解制氫技術及綠氫應用技術成為氫能產業發展的主要方向。本版摘錄書中部分內容，敬請關注。
氫能產業具有技術密集度高、產業鏈條長、覆蓋領域廣和帶動作用強的特征。我國作為唯一擁有全部工業門類的國家，氫能產業發展基礎扎實、優勢明顯，積極發展氫能產業已成為我國發展新質生產力、培育新產業、創新新模式、形成新動能、塑造新優勢的重要舉措。在政策的積極引導與大力支持下，我國氫能產業發展已從推動關鍵環節技術攻關和交通領域先導示范向開展全產業鏈技術突破和多領域規?；瘧萌孓D變，產業鏈各環節技術研究也從整機制造向核心材料研發與基礎研究逐步深入。
總體來看，我國氫能產業鏈技術整體已進入工程化向商業化過渡的關鍵階段，產業鏈各環節關鍵工藝與技術已基本完成突破或處于突破前夕。核心裝備及材料在性能方面與國際先進水平的差距正在快速縮小，部分領域已達到國際先進水平。
氫能“制儲輸用”各關鍵環節技術發展現狀
在氫制取環節，全球水電解制氫技術加速成熟，呈現多元化和大型化發展趨勢
電解槽產品快速迭代，眾多新技術、新材料、新工藝加速走出實驗室。裝備性能提升與成本持續降低，推動可再生能源水電解制氫成為全球氫能產業發展的主旋律。2023年以來，產業鏈技術不斷成熟、用氫需求持續增加與經濟性日益改善，推動全球低碳氫項目投資熱情高漲，項目建設不斷提速。
從技術路線分析，得益于技術成熟度和經濟性等方面的優勢， ALK(堿性水電解制氫)技術仍是當前水電解制氫的主流技術路線。我國和歐盟是全球ALK技術的領導者，但所采用的技術路線不盡相同。
在PEM(質子交換膜水電解制氫)方面，美國、加拿大、德國處于領先地位。我國在PEM電解槽設計制造方面接近國際先進水平，但在質子交換膜、氣體擴散層等關鍵材料方面，相較國際領先水平仍有一定差距。
在SOEC(固體氧化物水電解制氫)方面，近年來SOEC技術以能量轉化效率高、無須使用貴金屬催化劑等優勢，發展迅速。美國和歐洲憑借其在SOFC(固體氧化物燃料電池)技術上的優勢，在SOEC技術研究與應用方面保持領先。我國SOEC技術研發起步較晚，雖然部分性能指標接近世界先進水平，但整體來看仍存在一定差距。
在AEM(陰離子交換膜水電解制氫)方面，AEM技術整體仍處于工程化初期階段，2024年以來呈現加速發展態勢。德國是全球AEM技術的領導者之一。我國在電堆集成和系統能耗等方面與國際先進水平保持同步，但在產品壽命和可靠性等方面仍有待驗證。
在氫儲運環節，伴隨氫能應用場景的不斷拓展，氫儲運技術呈現多元化發展態勢
目前形成了高壓氣態儲氫、地下儲氫、管道輸氫、低溫液態儲氫、有機液體儲氫、液氨儲氫、配位氫化物儲氫、吸附儲氫等十余種技術路線。總體來看，高壓氣態儲氫仍是當前技術成熟度最高、應用最廣的儲氫技術。
在管道輸氫方面，美國是全球純氫輸氫管道技術研究與應用的領跑者，在墨西哥灣沿岸建成了全球最大的氫氣供應管網。在天然氣管道摻氫方面，歐盟、美國、日本和加拿大是先行者。目前全球已開展50余個示范項目，天然氣摻氫比例為5%~30%，多數國家的最高摻氫比例為20%。
在液氫儲氫方面，美國、歐盟和日本處于領先地位，其中美國氫液化能力超200噸/日，約為全球氫液化產能的40%。在液氫儲運裝備方面，美國同樣保持技術領先。在有機液體儲氫方面，日本較早開展甲苯路線有機液態儲氫技術研究和應用，德國芐基甲苯路線處于全球領先地位，我國在芐基甲苯路線和咔唑路線均有布局，相關技術研究和應用達到國際先進水平。在固態儲氫方面，中國、美國、日本對固態儲供氫材料與應用技術開展了大量研究，保持技術領先地位。
在氫應用環節，全球氫能應用仍以合成氨、合成甲醇、石油煉化等傳統工業為主。近年來，交通、能源、冶金等新興領域氫能應用技術不斷進步，應用規模穩步擴大。交通是氫能技術應用的先導領域，氫能乘用車和商用車產品快速迭代，全球已形成相對完整的產品矩陣，氫能汽車應用規模持續擴大，但相較2023年，2024年氫能交通領域，尤其是燃料電池汽車推廣增速有所放緩。PEMFC(質子交換膜燃料電池)作為氫能交通領域應用的核心裝備，成為全球氫能技術研究的重點領域。
從系統集成方面來看，我國多家企業均已完成300千瓦級PEMFC系統開發，達到國際領先水平。在質子交換膜、催化劑等核心材料方面，日本、美國和歐洲仍然保持技術領先。與燃料電池汽車技術推廣增速放緩不同，2023年以來隨著氫及氫基衍生物動力技術成熟，氫及氫基衍生物在航運領域的應用需求快速增長。其中，甲醇燃料船舶多為集裝箱船，氨燃料船舶以散裝貨船和油輪等液貨船為主，氫燃料船舶多為拖船、游輪、渡輪等小型船舶。航空領域氫能應用技術以可持續航空燃料(SAF)摻混應用為主。
在能源領域，氫能的主要應用技術包括燃料電池熱電聯供、氫燃氣輪機和氨煤電機組。目前燃料電池熱電聯供技術以PEMFC和SOFC為主，我國PEMFC技術處于國際先進水平，氫電轉化效率達68%;美國、日本、歐洲等在SOFC技術研發與應用方面處于領先地位，SOFC發電效率在60%以上，熱電聯產綜合效率在90%以上。
在氫燃氣輪機方面，美國、日本和歐洲憑借技術優勢，在氫燃氣輪機研發制造方面保持領先。在煤電機組摻氨方面，中國和日本技術發展較快。在化工領域，以清潔替代應用為主。在冶金領域，目前氫冶金技術包括富氫高爐冶金、氫基直接還原冶金、富氫熔融還原冶金三大技術路線。
交通運輸作為當前氫應用技術成熟度和商業化程度最高的領域，用氫需求預計在2025~2035年率先進入爆發式增長階段;電力及儲能領域氫應用技術快速成熟，預計于2030年后進入大規模商業化應用階段，并保持10年以上的快速增長;冶金領域氫能替代潛力巨大，雖然改造周期較長，但仍將是未來全球氫氣需求增長的主要動力之一;相對于交通運輸、電力儲能及冶金等新興領域用氫需求，化工領域氫應用技術相對成熟，更偏重用綠氫替代現有灰氫進行化學品生產加工。
全球固態儲氫專利分布狀況
交通領域綠氫需求預測
(中國產業發展促進會氫能分會 提供)
《中國氫能技術發展研究報告2024》
由中國產業發展促進會氫能分會聯合30余家氫能產業龍頭企業及科研院校共同編寫。該書著眼于我國氫能全產業鏈技術發展現狀與趨勢，圍繞氫能“制儲輸用”各關鍵環節，從技術與產業發展現狀、不同技術路線對比、核心技術與關鍵裝備水平、國內外技術水平對比等方面進行了全面分析，同時立足全球氫能前沿技術研究方向與我國氫能產業發展需要，對氫能全產業鏈各關鍵環節技術發展方向提出了科學建議。
我國氫能產業鏈發展建議
加大技術創新研發力度，強化全球知識產權布局
一是加大關鍵材料與核心裝備技術攻關力度。通過政策引導和資金支持，制訂關鍵材料與核心裝備重點研發計劃，引導高校、研究院所等加強基礎材料研發，提升材料性能水平，鼓勵企業加大對氫能關鍵技術和設備的研發投入力度，推動氫能技術自主創新，降低對進口技術和設備的依賴。
二是鼓勵技術攻關發展模式創新。以市場需求為主導，強化企業創新主體地位，引導氫能產業龍頭企業整合行業優勢力量，以“鏈主”發榜、“鏈員”揭榜的模式，開展產業技術難點攻關，帶動產業鏈協同創新。
三是強化專利保護機制，鼓勵企業加強核心知識產權海外布局。推進自主知識產權維護及專利鼓勵政策，增強企業、高校的專利保護意識，關注產業鏈上下游技術發展，做好相關領域國際專利申請和布局，提升參與國際市場的核心競爭力。加強高校與傳統產業優勢企業的合作，促進核心技術的研發與應用，通過專利許可、專利轉讓等形式，盡快實現技術創新成果市場價值最大化。
建立技術攻關長效機制，加強跨領域聯合攻關
打造國家和地方兩級技術攻關機制。國家層面，搭建高能級創新平臺，聚焦共性技術開發，提升原始創新能力。建立國家級共享實驗與檢測平臺，為氫能企業提供研發資源及技術應用測試場景，為氫能產業鏈技術高起點、高質量發展提供強有力的科技支撐。依托行業骨干企業、科研機構和高校，聯合組建國家級實證基地、國家實驗室、國家制造創新中心等平臺，聚焦關鍵共性技術開展科研攻關，建立氫能知識產權開源機制。引導高校及科研院所進一步合理優化與利用科學資源，對外開放大型實驗設備，最大化地實現資源價值，為企業高水平技術創新提供支撐。
地方層面，以項目需求為牽引，加強跨領域跨產業聯合攻關，突破關鍵技術。以聯合體等形式深化產學研用產業鏈協同創新合作，“串點成鏈，織鏈成面”，推動產業鏈協同發展，利用不同地區的資源和產業優勢，聯合打造“氫能聯合體”，促進氫能產業打破區域限制，打造地方之間合作交流機制，優勢互補、資源共享，錯位協調發展，避免重復投資，實現跨地域聯合發展。支持制氫裝備制造車間智能化升級改造，提高企業生產效率和產品品質，降低生產成本，增強企業和產品的競爭力。引導企業和院校重點聚焦制氫、儲運、加注、燃料電池等產業鏈核心環節，圍繞關鍵環節開展技術攻關與商業化示范。探索將氫能產業納入全國行業專業競賽范疇，強化各層級氫能人才培養，重點培養氫能大國工匠和高技能人才。
推進綠色氫基能源認證，提升全產業鏈綠色價值
一是推動綠色氫基能源的碳減排量納入全國碳市場。從國家層面統籌協調開展氫能領域CCER方法學研究，建立完善綠色氫基能源全生命周期碳排放核算體系，出臺各領域氫能碳減排量化核準標準，打造清潔低碳的生產供應鏈。推動綠色能源碳資產管理平臺的應用和普及，建立各類氫基能源項目碳排放數據監測體系，以碳價值激勵氫基能源產業規?；l展。
二是明確綠氫及綠色氫基能源認證標準，推動國內外標準兼容。加快構建氫基能源認證標準體系，明確綠氫、綠氨、綠醇、綠色航煤等氫基能源定義，確定綠色化學品與綠色燃料的制備、生產場景，明確各個產品認證對應的溫室氣體排放閾值。加強與國際組織的合作，大力推動綠色氫基能源全生命周期碳排放核算方法學及認證體系與國際標準接軌和互認，主動應對氫能產業貿易壁壘，積極參與國際氫能貿易標準規則制定，提升國際影響力。
加強對外交流合作，增強國際產業鏈分工主導權
一是在人才引進、技術研發、標準制定與產業投資等領域積極開展國際合作。吸納國際先進經驗和技術，培育氫能領域的國際先進人才，建立國際合作與創新平臺，鼓勵實施氫能國際大科學計劃和大工程，實現技術引進吸收再創新，推動我國氫能產業國際化發展。
二是提升我國國際氫能產業鏈分工的主導權。發揮“一帶一路”國際合作紐帶作用，鼓勵企業積極開展國際投資。加強對中東等未來潛力巨大、當前基礎設施與技術水平相對薄弱、投資成本相對較低、現階段氫能發展相對滯后地區的投資，將有助于我國進一步強化區域合作，建立穩固的合作伙伴關系，在全球氫能貿易格局構建中占據產業鏈和供應鏈的有利地位。同時，積極鼓勵企業布局海外氫能資產，包括甲醇和氨貿易港口，搶占貿易節點，強化風險抵抗能力，提高國際貿易話語權，推動我國從氫能大國向氫能強國轉變。
加強先進技術示范引領，推動一批試點項目落地
加強先進技術應用場景供給保障，優先在重點領域開展一批試點示范項目，探索具有可借鑒、可推廣的經驗和模式。
在氫制取方面，優先支持高性能兆瓦級國產PEM制氫裝備及ALK與PEM耦合大規模離網制氫技術等先進裝備和重點技術示范應用。將可再生能源離網制氫技術與深遠海資源開發相結合，研究開展規?；Ｉ巷L電離網制氫技術實證。
在氫儲運方面，優先支持符合條件的企業開展高壓純氫管道建設與示范運營。加快開展主干天然氣管道摻氫輸送可行性研究，規劃1~2個實證項目。
在氫加注方面，積極開展液氫加氫站建設與示范運營。支持內河水上加氫站建設，開展船-船同步加氫技術研究，謀劃1~2條氫能內河航道。
在氫應用方面，加快在副產氫聚集區推動一批化工、能源、冶金、交通領域示范應用項目建設。積極開展海上氫能應用示范項目，在山東、海南、福建等有條件地區，選取海上風電制氫、海上輸運氫、海上加氫、海上能源島等海洋氫能典型場景開展試點示范。以大型港口及沿海工業園區等為應用場景，打造1~2個氫基燃料基地。
在煤電鍋爐摻氨方面，建立國家級氫氨融合燃燒實驗平臺，鼓勵優先對服役年限較長的煤電機組進行評估和改造，推動一批煤電鍋爐摻氨混燃改造商業化運營示范項目落地。
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