■ 文/齊 康

氫能作為一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源和工業(yè)還原物料，對“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)非常關(guān)鍵，也受到了越來越多的關(guān)注。

實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)是一項宏大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是一場廣泛而深刻的社會變革，涉及能源生產(chǎn)、工業(yè)用能、交通運輸?shù)葒窠?jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，需要一系列綠色低碳技術(shù)的創(chuàng)新突破及其規(guī)?；茝V應(yīng)用。氫能作為一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源和工業(yè)還原物料，對“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)非常關(guān)鍵，也受到了越來越多的關(guān)注。2022年3月，國家《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》發(fā)布，明確了氫能的戰(zhàn)略定位，即氫能是未來國家能源體系的組成部分，是用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體。

氫能發(fā)展對“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)的戰(zhàn)略意義

●氫能是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要組成部分

推動光伏、風(fēng)電等綠色電力占比上升和電源結(jié)構(gòu)的低碳化，逐步構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是碳達(dá)峰、碳中和的核心任務(wù)。近年來，我國光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等新能源發(fā)電占比快速提升，2020年光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電量占比達(dá)9.5%，2021年增至11.8%（已超過全球平均占比10.3%），但還明顯低于德國、英國、丹麥等先進(jìn)發(fā)達(dá)國家（分別為25.2%、28.8%、51.9%）。光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等新能源發(fā)電具有不穩(wěn)定性、間歇性的特點，目前我國占比仍比較低，尚可靠配置電化學(xué)電池來解決新能源發(fā)電短時儲能（若干小時）的需求，以幫助解決電網(wǎng)在輸配、波動性調(diào)控、無功調(diào)節(jié)、調(diào)頻調(diào)峰等方面的問題。但是，隨著新能源發(fā)電比重的進(jìn)一步上升，達(dá)到25%乃至30%以上，電力系統(tǒng)必須通過氫能等載體實現(xiàn)大規(guī)模、長周期儲能，從而促進(jìn)可再生能源的跨地域和跨季節(jié)優(yōu)化配置，實現(xiàn)可再生能源規(guī)模化的高效利用。

就上海而言，目前光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電占比還比較低，本地光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)占比接近10%，所發(fā)電量占比約5%。但是，隨著“十四五”“十五五”碳達(dá)峰工作的推進(jìn)，光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)占比將達(dá)到40%左右，電量預(yù)計達(dá)到20%左右，這將對上海市電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)帶來巨大挑戰(zhàn)，相關(guān)長時儲能、跨季節(jié)儲存設(shè)施配置也需要提上議事日程。此外，今后上海新能源發(fā)電的主體將是海上風(fēng)電，特別是深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電。但是，由于相應(yīng)的電力接入距離較遠(yuǎn)，接入線路登陸所涉及的岸線、變電站倉位等資源難以支撐，以及遠(yuǎn)距離海域輸電成本較高，海上風(fēng)電所發(fā)電力就地制氫再通過管道、船運等輸氫方式進(jìn)入上海市能源電力系統(tǒng)將是上海市海上風(fēng)電發(fā)展的重要路徑之一。

“隨著新能源發(fā)電比重的進(jìn)一步上升，電力系統(tǒng)必須通過氫能等載體實現(xiàn)大規(guī)模、長周期儲能，從而促進(jìn)可再生能源的跨地域和跨季節(jié)優(yōu)化配置，實現(xiàn)可再生能源規(guī)?；母咝Ю?。

●氫能是工業(yè)用能終端降低碳排放的重要載體

鋼鐵、化工等領(lǐng)域是全社會碳排放的重點領(lǐng)域，占我國全社會碳排放總量的30%左右。就上海而言，工業(yè)領(lǐng)域碳排放占碳排放總量的50%左右，其中鋼鐵、化工排放占其中的75%左右，因而鋼鐵、化工等行業(yè)的降碳對全市的碳達(dá)峰、碳中和非常關(guān)鍵。

鋼鐵領(lǐng)域的碳排放主要包括燒結(jié)、煉鐵、煉焦等工藝環(huán)節(jié)，其中煤炭作為燃料燃燒以及作為還原劑使用的過程排放是主要的排放源。石化、化工行業(yè)的碳排放也較為類似，包括蒸汽裂解環(huán)節(jié)大量的化石燃料燃燒的排放以及煤炭、石油等含碳原料使用的工業(yè)過程排放。此類排放由于工藝特性難以通過直接電氣化（綠色電力+電氣化）的方式來脫碳，而綠氫的應(yīng)用可作為重要的降碳路徑。因此，加強(qiáng)較為經(jīng)濟(jì)的綠氫的供應(yīng)，因地制宜引導(dǎo)多元應(yīng)用，將是上海乃至全國在工業(yè)領(lǐng)域的降碳，特別是鋼鐵、化工領(lǐng)域降碳的重要路徑。

●氫能是交通運輸領(lǐng)域綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要方向

交通領(lǐng)域是節(jié)能減排的主要領(lǐng)域之一。由于制造業(yè)比重高，我國交通領(lǐng)域碳排放占比相對不高，占8%左右，但交通領(lǐng)域，特別是航空、海運領(lǐng)域涉及面廣，是國際應(yīng)對氣候變化的熱點合作領(lǐng)域。國際海事組織提出了2050年相對2008年二氧化碳減排50%的戰(zhàn)略目標(biāo)，國際航空運輸協(xié)會提出了2050年全球航空運輸業(yè)實現(xiàn)凈零碳排放的目標(biāo)。上海作為國際航運中心，包括航空運輸、深海航運等領(lǐng)域排放在內(nèi)，交通領(lǐng)域排放將占碳排放總量的27%以上，是影響全市碳排放達(dá)峰的關(guān)鍵領(lǐng)域。

交通領(lǐng)域通過氫燃料替代來降碳可細(xì)分為道路運輸領(lǐng)域、海運領(lǐng)域、航空領(lǐng)域。

就道路運輸領(lǐng)域而言，小汽車和輕型商用車降碳將主要由電氣化驅(qū)動，氫能將在重型運輸（環(huán)衛(wèi)車、工程渣土車、攪拌車、叉車等）和長途商用車運輸領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，特別是氫燃料補(bǔ)給站網(wǎng)絡(luò)逐步完善后。

就海運領(lǐng)域而言，電氣化的潛力僅限于靠泊時的岸電以及近海航運，因為電池的能量密度難以滿足深海航運要求。壓縮或液體形式的純氫由于能量密度也較低，將不太可能在國際航運中大規(guī)模使用，安全問題和缺乏補(bǔ)給基礎(chǔ)設(shè)施也是額外的挑戰(zhàn)。但是，將氫生產(chǎn)成氨或合成甲醇等燃料，是較有可能的運輸選擇。使用甲醇或氨可充分利用現(xiàn)有燃料補(bǔ)給基礎(chǔ)設(shè)施，船舶上的燃料儲罐成本也較低，特別是使用甲醇。由于甲醇需要通過氫、二氧化碳進(jìn)行合成，還可實現(xiàn)其他工業(yè)設(shè)施捕集的二氧化碳的再利用。

就航空領(lǐng)域而言，電池在長途飛行中不具可行性，純氫作為零碳航空燃料是一個可能的路線選擇，但也存在能量密度低、氫罐安全等問題，預(yù)計較長時間內(nèi)還難以大規(guī)模使用。與海運領(lǐng)域類似，使用基于綠氫生產(chǎn)的高能量密度的合成燃料更為可行。

綜上而言，氫能的發(fā)展對上海乃至我國的交通、工業(yè)、能源等主要領(lǐng)域的降碳都非常重要，特別是在后續(xù)碳中和階段，將是重要路徑之一。

上海市氫能發(fā)展建議

上海作為我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先行者，有必要強(qiáng)化科技資源聚焦，加強(qiáng)政策創(chuàng)新突破，進(jìn)一步打造基于自主創(chuàng)新的現(xiàn)代氫能產(chǎn)業(yè)，力爭形成發(fā)展先機(jī)，從而為碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實現(xiàn)提供支撐，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新動能。相關(guān)的關(guān)鍵舉措建議如下：

●加快突破關(guān)鍵部件和核心技術(shù)

目前，我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈中相關(guān)關(guān)鍵部件技術(shù)水平與國外先進(jìn)水平差距較大，這是上海乃至全國氫能發(fā)展的最大瓶頸。例如：國內(nèi)質(zhì)子交換膜相關(guān)企業(yè)基本處于研發(fā)應(yīng)用前期或試生產(chǎn)階段，較國際產(chǎn)品有兩代左右的差距；國內(nèi)氣體擴(kuò)散層（碳紙）企業(yè)基本處于預(yù)研制樣階段，還缺少商業(yè)化產(chǎn)品；催化劑方面，國內(nèi)企業(yè)在低載量高活性催化、化學(xué)穩(wěn)定性耐久性、生產(chǎn)批次穩(wěn)定性等性能上需要提升和突破。這有必要依托上海科技資源及燃料電池等產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，突破攻克燃料電池電堆、制氫環(huán)節(jié)催化劑、質(zhì)子交換膜、碳紙、固體氧化物電解池（SOEC）等核心部件，以及儲運Ⅳ型瓶、低溫液氫、管道摻氫等核心環(huán)節(jié)制備技術(shù)，形成全鏈條自主可控，提升系統(tǒng)的可靠性和耐久性，持續(xù)降低制儲用氫全環(huán)節(jié)的系統(tǒng)成本。

同時，在氫能相關(guān)前瞻性和顛覆性技術(shù)方面，有必要發(fā)揮上海高校及在滬中國科學(xué)院科研機(jī)構(gòu)在基礎(chǔ)研究方面的優(yōu)勢，圍繞新型氨氫轉(zhuǎn)換、固態(tài)儲氫等開展研究布局，加強(qiáng)氫、二氧化碳等生產(chǎn)合成燃料、可再生燃料的前沿技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心材料和關(guān)鍵零部件，提升創(chuàng)新策源能力，為未來氫能產(chǎn)業(yè)新風(fēng)口奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

●加強(qiáng)政策創(chuàng)新

目前，加氫站體系的建設(shè)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一，對加氫站建設(shè)的政策支持非常必要。需要優(yōu)化加氫站、油氫合建站等建設(shè)管理體系，建立氫能制備、檢測服務(wù)、加氫基礎(chǔ)設(shè)施等建設(shè)項目審批“綠色通道”，在有條件的非化工區(qū)用地開展可再生能源制氫和加氫一體化站建設(shè)試點。建議將獨立建設(shè)加氫站用地納入公用設(shè)施用地范圍，在符合相關(guān)規(guī)范、安全條件的前提下，優(yōu)化用地預(yù)審與規(guī)劃選址等前期手續(xù)。

●打造示范應(yīng)用場景

氫能在工業(yè)、能源、交通等領(lǐng)域有較好的降碳應(yīng)用潛力，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，有必要由政府或相關(guān)龍頭企業(yè)打造或提供示范應(yīng)用場景，也有必要結(jié)合上海市氫能產(chǎn)業(yè)城市群、長三角氫輸運高速示范線路、長江氫走廊等，打造氫能在機(jī)場、港口、鋼鐵、電廠、物流等領(lǐng)域的示范應(yīng)用場景，為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新提供探索經(jīng)驗。

●完善產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及檢測體系

標(biāo)準(zhǔn)體系完善是政策創(chuàng)新、場景示范的重要依托。上海市有關(guān)龍頭企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)有必要聯(lián)合組建相關(guān)氫能標(biāo)準(zhǔn)委員會，重點加強(qiáng)儲運氫裝置、輸氫管道、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)，以及交通和儲能等氫能應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研究。結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)研究，建設(shè)儲運、制氫、燃料電池電堆系統(tǒng)及其關(guān)鍵零部件成套測試認(rèn)證平臺，形成檢測認(rèn)證服務(wù)和測試裝備供應(yīng)體系，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐。