許一博

（中國電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 西安 710075）

0 引言

氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的二次能源，獲取途徑廣泛，可應(yīng)用于工業(yè)、建筑、交通、電力等多領(lǐng)域。氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展有望帶動(dòng)全球就業(yè)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、減少碳排放、保障國家能源安全等。近年來，隨著國家和省級(jí)各項(xiàng)政策出臺(tái)，陜西省氫能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢，但是相較于其他先進(jìn)省份，仍存在政策引導(dǎo)不夠、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)不足、關(guān)鍵零部件未完全自給、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不充分、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)性較差等方面的挑戰(zhàn)。本文基于對國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢的分析，通過SWOT工具重點(diǎn)梳理了陜西氫能產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢、劣勢、機(jī)會(huì)、威脅，并提出針對性的建議，以期對陜西省氫能產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 規(guī)劃和政策

我國在氫能及氫燃料電池方面布局較晚。2016年，國家發(fā)改委、能源局編制了《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016-2030年）》，將氫能列為15項(xiàng)能源技術(shù)革命重點(diǎn)任務(wù)之一，提出發(fā)展氫燃料等替代燃料技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本氫氣的制儲(chǔ)運(yùn)用一體化。2020年，財(cái)政部、工信部、科技部、發(fā)改委、能源局五部委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于開展燃料電池汽車示范推廣的通知》，確定上海、廣東、京津冀、河南、河北五個(gè)示范城市群，開展燃料電池關(guān)鍵核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)和示范。2022年3月國家發(fā)改委、能源局聯(lián)合印發(fā)了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》[1]，明確了氫能的能源屬性，提出了我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略定位、總體要求、發(fā)展目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)、保障措施（如表1所示）。隨后各地方積極跟進(jìn)，全國進(jìn)入氫能政策出臺(tái)高峰期，2022年各省市累計(jì)發(fā)布?xì)淠芟嚓P(guān)規(guī)劃及政策300余條。

表1 2016-2022年國家層面氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策內(nèi)容

1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

1.2.1 制氫方面

中國是世界上最大的制氫國，2022年我國氫氣產(chǎn)能約為4100萬噸/年，產(chǎn)量為3781萬噸/年?；谖覈案幻骸⑷庇汀⑸贇狻钡馁Y源稟賦，目前氫制取幾乎都來自化石能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫，以煤制氫為主，占比達(dá)62%，天然氣制氫占比19%，石油制氫、工業(yè)副產(chǎn)氣制氫占比18%，而電解水制氫僅占1%?；茉粗茪浜凸I(yè)副產(chǎn)氫雖然路徑技術(shù)成熟、產(chǎn)量大且產(chǎn)能分布廣、成本低，但是其碳排放比較高[2,3]?？稍偕茉措娊馑饕艹杀具^高限制，其中電價(jià)占總成本的60%～70%。雖然近年來，我國風(fēng)、光發(fā)電成本出現(xiàn)了較大幅度的下降，部分地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了平價(jià)上網(wǎng)，但是目前可再生能源電解水制氫的綜合成本仍然約是煤制氫的三倍，是煤制氫+CCS綜合成本的二倍，因此，短期內(nèi)，我國氫源主要還是以灰氫為主，中遠(yuǎn)期可展望綠氫替代[4]。

1.2.2 氫儲(chǔ)存方面

根據(jù)氫氣的物理特性，目前可將各類儲(chǔ)氫方式分為：高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫和固態(tài)儲(chǔ)氫等。目前，國內(nèi)儲(chǔ)氫路線主要采用高壓氣態(tài)，常用的儲(chǔ)氫容器為35MPa的III型儲(chǔ)氫鋼瓶，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、壓縮氫氣能耗低、充裝和排放速度快。但是存在存儲(chǔ)密度低、氫脆泄漏安全性能較差等缺點(diǎn)。近年氣態(tài)儲(chǔ)氫正在向?yàn)橹亓扛p、塑料內(nèi)膽的70MPa的IV型儲(chǔ)氫瓶迭代。

低溫液態(tài)儲(chǔ)能低溫液態(tài)儲(chǔ)氫是將氫氣壓縮后冷卻到-252 ℃以下，使之液化并存放在絕熱真空儲(chǔ)存器中。優(yōu)點(diǎn)是低溫液態(tài)儲(chǔ)氫的儲(chǔ)氫質(zhì)量和體積儲(chǔ)氫能量密度都有大幅度提高。它的運(yùn)輸能力是氫氣運(yùn)輸?shù)氖兑陨?，可配合大?guī)模風(fēng)電、水電、光電或核電電解水制氫儲(chǔ)運(yùn)。但是，液態(tài)儲(chǔ)氫存在技術(shù)成本高、易揮發(fā)、設(shè)備運(yùn)行環(huán)境苛刻等問題，商業(yè)化難度大，目前主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域[5]。

有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)能和固態(tài)儲(chǔ)氫原理類似，均是利用氫氣與儲(chǔ)氫材料之前發(fā)生物理或者化學(xué)變化轉(zhuǎn)化為固溶物或氫化物進(jìn)行氫儲(chǔ)存的一種方式。目前相關(guān)技術(shù)裝備均在技術(shù)攻關(guān)及設(shè)備試產(chǎn)中，暫無商業(yè)化應(yīng)用案例。

1.2.3 氫運(yùn)輸方面

目前主流的運(yùn)輸方式主要有高壓氣氫拖車、液氫槽車、管道輸氫三種。我國目前主要采取高壓氣氫拖車運(yùn)輸?shù)姆绞?，液氫槽車運(yùn)輸方式相較于高壓氣氫拖車，可使單車儲(chǔ)運(yùn)量提高約九倍，還能提高氫氣純度，但是氫氣液化過程的能耗和固定投資較大，液化過程的成本占到整個(gè)液氫儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)的90%以上，目前僅應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。管道輸氫方式，包括純氫（氣氫和液氫）管道輸送和天然氣摻氫管道輸送。目前我國氫氣輸送管網(wǎng)建設(shè)里程不足，僅僅只有400公里[6]，尚未建成完善的氫氣管道輸送體系。天然氣摻氫管道輸送方面，目前還處于探索示范階段。

1.2.4 氫應(yīng)用方面

目前氫氣主要應(yīng)用于石油化工、交通等領(lǐng)域[6]，其他領(lǐng)域應(yīng)用規(guī)模有限。在石油化工領(lǐng)域氫氣已經(jīng)有長期、大量的應(yīng)用，場景包括煉油化工加氫、化工合成氨、尿素、甲醇等。這些領(lǐng)域技術(shù)路線成熟，目前面臨的主要挑戰(zhàn)為，在碳排放約束下，如何改進(jìn)工藝，降低能耗及碳排放，降低成本[7]。綠氫化工是實(shí)現(xiàn)石化、化工行業(yè)脫碳的重要途徑，但目前仍面臨經(jīng)濟(jì)性挑戰(zhàn)。

交通領(lǐng)域，以珠三角、長三角、京津冀、三大“城市集群”為典型代表引領(lǐng)發(fā)展，截至2022年底，國內(nèi)共建成加氫站310座，從建設(shè)趨勢看，2022年共計(jì)建成22座，建設(shè)進(jìn)度慢于2021年的112座。從數(shù)量分布看，有50%集中在5大示范城市群，前10省份累計(jì)達(dá)到215座。累計(jì)推廣氫燃料電池汽車8198輛。京津冀城市群、上海城市群、廣東城市群、河北城市群、河南城市群累計(jì)接入5853輛氫燃料電池汽車，占全國氫燃料電池汽車接入量的71.40%[8]。

2 陜西省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 規(guī)劃和政策

2022年8月，陜西省發(fā)展改革委印發(fā)陜西省“十四五”氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，完善了陜西省氫能產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計(jì)。規(guī)劃明確了陜西省氫能產(chǎn)業(yè)“百千萬”發(fā)展目標(biāo)，即建成投運(yùn)加氫站100座左右，力爭推廣各型燃料電池汽車1萬輛左右，全產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模達(dá)1000億元以上[9]。及“一核兩軸三心”發(fā)展布局，即西咸新區(qū)燃料電池產(chǎn)業(yè)核心區(qū)；榆林-延安-西安，西安-渭南-韓城兩條城際氫能廊道；以西安為中心的關(guān)中氫能裝備研發(fā)制造中心，以榆林為核心的氫能重卡裝備制造及陜北氫能供應(yīng)和應(yīng)用中心，以渭南為核心的關(guān)中氫能供應(yīng)及應(yīng)用中心。同時(shí)出臺(tái)了三年行動(dòng)方案、保障措施配套文件，按照規(guī)劃藍(lán)圖制定了產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)任務(wù)，十二條舉措支持任務(wù)實(shí)施。

2.2 發(fā)展現(xiàn)狀

2.2.1 制氫方面

陜西省是能源和基礎(chǔ)化工大省，煤、油、天然氣資源豐富，煤化工、石油化工、氯堿化工項(xiàng)目發(fā)達(dá)且基礎(chǔ)雄厚，具備豐富的石化能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)氣制氫資源，主要分布在榆林、延安、咸陽、渭南等地。全省化工副產(chǎn)氫資源超200萬噸/年，氫氣產(chǎn)能約30萬噸/年，以化工副產(chǎn)氫、煤制氫為主，其中化工副產(chǎn)氫約占46.7%，煤制氫約占40%，天然氣制氫約占13.3%，暫無電解水制氫（如表2所示）。車規(guī)級(jí)高純氫約8600噸/年，主要分布在咸陽、渭南、韓城等市。

表2 陜西省內(nèi)主要制氫方式及成本

2.2.2 氫儲(chǔ)存方面

陜西省主要以高壓氣態(tài)儲(chǔ)存為主。擬建在建儲(chǔ)氫項(xiàng)目主要分布在陜北氫供應(yīng)中心、關(guān)中氫供應(yīng)中心。榆林學(xué)院、西安科技大學(xué)、陜煤研究院、西安工業(yè)大學(xué)正在推進(jìn)有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫、鎂基固態(tài)儲(chǔ)氫裝備研發(fā)和示范項(xiàng)目建設(shè)，部分設(shè)備在中試放大階段。

2.2.3 氫運(yùn)輸方面

陜西省主要以20MPa氫氣管束拖車運(yùn)輸為主，單車運(yùn)輸能力350kg左右，約占運(yùn)輸量的84%，運(yùn)輸成本較高，每百公里氫氣運(yùn)輸成本為8元/公斤左右。管道氣氫運(yùn)輸主要在化工園區(qū)內(nèi)，約占16%，暫未形成規(guī)模輸氫管網(wǎng)。天然氣管道摻氫和液氫槽車方面具有一定基礎(chǔ)，延長石油擁有覆蓋全省所有市區(qū)的燃?xì)廨斉渚W(wǎng)絡(luò)，所屬陜?nèi)技瘓F(tuán)在天然氣管道摻氫方面有所布局，航天推進(jìn)研究院在液氫儲(chǔ)運(yùn)加裝備方面有多年積累，擁有液氫槽車運(yùn)輸牌照，正在積極推進(jìn)液氫裝備軍轉(zhuǎn)民應(yīng)用。

2.2.4 氫應(yīng)用方面

陜西省目前氫氣應(yīng)用主要在化工、交通、發(fā)電領(lǐng)域。其中化工用氫約占97.1%，大多作為原料氣在化工生產(chǎn)中消化，此部分灰氫存在綠氫替代需求。

對于交通領(lǐng)域，目前陜北地區(qū)現(xiàn)有約15萬輛燃油、燃?xì)饪ㄜ噺氖履茉椿ぎa(chǎn)品運(yùn)輸，特有的高寒、重載的“短倒運(yùn)輸”是燃料電池重卡的理想應(yīng)用場景，以燃料電池重卡置換燃油、燃?xì)饪ㄜ?，能夠有效降低運(yùn)輸碳排放，助力綠色礦區(qū)（園區(qū)）建設(shè)。此外，依托陜北能源供給中心和關(guān)中城市群之間的大量城際物流運(yùn)輸需求，開展氫能物流運(yùn)輸具有良好的發(fā)展前景。全省重卡存量約30萬輛，中長期約有15萬輛重卡替換需求，短期約有1～3萬輛替換需求，市場潛力巨大。

3 陜西省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展SWOT分析

3.1 發(fā)展優(yōu)勢

（1）氫氣資源優(yōu)勢。全省化工副產(chǎn)氫資源超200萬噸/年，高品質(zhì)副產(chǎn)氫資源約20萬噸/年，兩百公里內(nèi)終端用氫成本低于35元/公斤。綠氫潛在產(chǎn)能約8萬噸/年，可為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供豐富的資源保障；

（2）科技研發(fā)優(yōu)勢。全省擁有近百所高校，各類科研院所近千家；西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等院校在光催化制氫、電解水制氫、先進(jìn)儲(chǔ)氫材料、固態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域等具有較強(qiáng)研發(fā)實(shí)力；中國石油集團(tuán)管材研究所在氣態(tài)儲(chǔ)氫材料領(lǐng)域形成了完整的技術(shù)體系；延長石油集團(tuán)、陜煤化集團(tuán)組建了專業(yè)的技術(shù)研發(fā)工程中心，可為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)大科研支撐；

（3）地理區(qū)位優(yōu)勢。陜西省位于中國西北地區(qū)，交通便利，臨近華北地區(qū)、西南地區(qū)和西北地區(qū)，具有較好的區(qū)位優(yōu)勢，便于氫能產(chǎn)品的銷售和跨區(qū)域合作。

3.2 發(fā)展劣勢

（1）發(fā)展基礎(chǔ)相對薄弱：與發(fā)達(dá)的沿海地區(qū)相比，陜西省在氫能技術(shù)、市場開拓等方面的發(fā)展基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)相對薄弱。氫能技術(shù)布局晚，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，應(yīng)用場景單一，發(fā)展氫能的市場活力不強(qiáng)，缺乏龍頭企業(yè)；

（2）相對滯后的產(chǎn)業(yè)鏈：陜西省在氫能產(chǎn)業(yè)鏈上的各個(gè)環(huán)節(jié)相對滯后，包括氫燃料電池環(huán)節(jié)、氫能儲(chǔ)存和運(yùn)輸環(huán)節(jié)等，需要加大力度在這些方面的研發(fā)和引進(jìn)。

3.3 發(fā)展機(jī)會(huì)

（1）政策支持：國家和地方政府對氫能產(chǎn)業(yè)的重視度逐漸提升。陜西省政府出臺(tái)陜西省“十四五”氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、三年行動(dòng)方案、保障措施等一系列政策文件，為促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境；

（2）市場需求增長：陜西省作為能源大省，存在能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的需求。氫能作為一種清潔能源的可持續(xù)發(fā)展?jié)摿薮?，在交通領(lǐng)域重卡商用車替代、化工領(lǐng)域灰氫替代等市場需求有望迅速增長；

（3）潛在合作機(jī)會(huì)：陜西省擁有豐富的資源和地理優(yōu)勢，可以與周邊地區(qū)和國內(nèi)外企業(yè)開展合作，共同發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和資本。

3.4 挑戰(zhàn)威脅

（1）競爭壓力增加：隨著氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，競爭對手逐漸增多，可能面臨來自其他地區(qū)和國際市場的競爭壓力。新疆、內(nèi)蒙綠氫資源豐富，山西灰氫資源豐富；成渝城市群，河南安徽城市群氫裝備、應(yīng)用發(fā)展迅速。陜西省需要加快提高自身的競爭力；

（2）技術(shù)和市場風(fēng)險(xiǎn)：氫能產(chǎn)業(yè)鏈條長、涉及范圍廣、關(guān)鍵技術(shù)尚未完全成熟，可能面臨技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。市場用氫價(jià)格高、氫應(yīng)用暫不具備經(jīng)濟(jì)性，市場需求存在不確定性；

（3）政策風(fēng)險(xiǎn)：雖然國家在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中明確氫能源屬性，但是全國大部分地區(qū)對于氫氣還是按照?；饭芾?。氫氣制取必須在化工園區(qū)內(nèi)進(jìn)行，加氫站行業(yè)管理部門、管理流程不明確，阻礙氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

4 陜西氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議

（1）建議進(jìn)一步加強(qiáng)政策保障，建立氫能作為能源自上而下統(tǒng)一的管理監(jiān)管體制機(jī)制，規(guī)范涉氫項(xiàng)目審批流程與主體監(jiān)管責(zé)任。一是從省級(jí)層面明確加氫站主管部門，加強(qiáng)加氫站的管理，出臺(tái)統(tǒng)一的加氫站審批辦法，制定加氫站用地保障政策，加快西安、渭南、榆林等重點(diǎn)城市和高速公路沿線加氫站建設(shè)，推動(dòng)氫能交通領(lǐng)域應(yīng)用推廣。二是適當(dāng)放寬政策限制，允許不對外運(yùn)營制氫項(xiàng)目在非化工園區(qū)建設(shè)，保障產(chǎn)業(yè)園區(qū)企業(yè)獲得低廉、充足氫源。促進(jìn)陜北、關(guān)中等新能源富集地區(qū)，棄風(fēng)棄光制綠氫項(xiàng)目應(yīng)用推廣；

（2）建議加快建立健全氫能標(biāo)準(zhǔn)體系，打造氫氣質(zhì)量檢測中心和氫交易中心。研究建立氫氣質(zhì)量檢測中心，明確氫能基于能源屬性的質(zhì)量評(píng)定流程。健全產(chǎn)業(yè)鏈重點(diǎn)技術(shù)裝備的計(jì)量-檢測-認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)及體系，開發(fā)快速高效的氫燃料檢測與計(jì)量方法。利用區(qū)位優(yōu)勢及氫資源優(yōu)勢，統(tǒng)籌協(xié)同鄰近省份，打造西部氫能交易中心，掌握氫能上游定價(jià)權(quán)；

（3）建議加強(qiáng)對氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)研發(fā)投入，效仿“隆基”模式，以關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。支持陜西相關(guān)企業(yè)組建國家級(jí)氫能創(chuàng)新平臺(tái)、研發(fā)中心，利用陜西省所具有的科研優(yōu)勢，加強(qiáng)校企產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，實(shí)施“卡脖子”工程和難點(diǎn)堵點(diǎn)工程“揭榜掛帥”，形成合力，集中攻克膜電極、雙極板、碳紙、儲(chǔ)氫設(shè)備裝備、氫壓縮機(jī)等關(guān)鍵材料及核心技術(shù)，補(bǔ)齊產(chǎn)業(yè)鏈短板，以技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；

（4）建議對氫應(yīng)用示范項(xiàng)目予以補(bǔ)貼，推動(dòng)氫應(yīng)用多元化發(fā)展。參照電動(dòng)汽車制定氫燃料電池汽車補(bǔ)貼政策及稅費(fèi)減免、過路費(fèi)減免等政策。同時(shí)拓寬氫能應(yīng)用領(lǐng)域，推動(dòng)氫能在化工、冶金、工業(yè)等領(lǐng)域多元化應(yīng)用，對于可復(fù)制、可推廣突出示范項(xiàng)目，予以固定投資補(bǔ)貼，擴(kuò)大用氫端需求，幫助氫能產(chǎn)業(yè)由導(dǎo)入期平穩(wěn)過渡到商業(yè)推廣期；

（5）建議提升綠氫價(jià)值。一是將綠氫管理納入到能源管理體系，制定綠氫標(biāo)準(zhǔn)，提出綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑，明確十五五期間綠氫占比，制定綠氫價(jià)格政策。二是將氫能納入全國碳排放權(quán)市場化交易，提高“綠氫”在工業(yè)脫碳中的作用和價(jià)值，支持專業(yè)化國有企業(yè)研究完善相關(guān)政策措施、標(biāo)準(zhǔn)，探索氫交易及綠氫交易、價(jià)格指數(shù)、溯源認(rèn)證、氫儲(chǔ)能參與電力市場和氫能碳減排市場化交易機(jī)制，建立氫能碳減排市場化交易機(jī)制，推動(dòng)綠氫產(chǎn)生的減排量納入碳減排市場交易。