隨著《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021—2035年）》的出臺(tái)，氫能將成為我國(guó)能源體系不可或缺的組成部分，對(duì)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)具有重要戰(zhàn)略意義。近幾年，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，北京市憑借技術(shù)、人才、產(chǎn)業(yè)等方面優(yōu)勢(shì)，基本建立起條塊結(jié)合的氫能發(fā)展格局

面對(duì)日益嚴(yán)峻的全球氣候變化形勢(shì)，推動(dòng)綠色低碳發(fā)展已成為全人類的共識(shí)。目前，包括中國(guó)在內(nèi)，全球已有130多個(gè)國(guó)家和地區(qū)提出了碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)。在各國(guó)和地區(qū)碳達(dá)峰碳中和政策的引導(dǎo)推動(dòng)下，能源結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型有望加快推進(jìn)，化石能源生產(chǎn)與利用將面臨更嚴(yán)格的碳排放約束，非化石能源逐漸成為能源增量主力。

氫能因具備熱值高、零排放、利用形式多樣等特點(diǎn)，作為化石能源替代品的優(yōu)勢(shì)突出，成為應(yīng)對(duì)氣候變化的重要途徑，也是實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵路徑。

近幾年，北京市憑借技術(shù)、人才、產(chǎn)業(yè)等方面優(yōu)勢(shì)，已在氫能領(lǐng)域基本建立起條塊結(jié)合的發(fā)展格局。為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，北京市未來可在交通、建筑等領(lǐng)域全方位開展氫能應(yīng)用，逐步構(gòu)建綠色低碳的多元化氫能應(yīng)用場(chǎng)景。

氫能在“雙碳”目標(biāo)下的重要作用

氫是宇宙中最常見的元素，氫及其同位素占到了太陽總質(zhì)量的84%，宇宙質(zhì)量的75%都是氫。它具有高揮發(fā)性、高能量，是能源載體和燃料，同時(shí)在工業(yè)生產(chǎn)中也有廣泛應(yīng)用。氫能是一種清潔高效的二次能源，其燃燒熱值是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍，燃燒的產(chǎn)物僅有水，并且適于長(zhǎng)期儲(chǔ)存。在“雙碳”目標(biāo)下，各國(guó)都迫切需要尋找一種不依賴化石燃料、儲(chǔ)量豐富的新型二次能源，而氫能正是這樣的能源。國(guó)內(nèi)外氫能發(fā)展現(xiàn)狀表明，盡管氫能現(xiàn)階段成本較高，但隨著大規(guī)模推廣和利用，氫能將成為一種有效的降碳方式，因此利用氫能已得到世界廣泛認(rèn)可，氫的制取、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和應(yīng)用技術(shù)也已經(jīng)成為各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。

從能源結(jié)構(gòu)源頭脫碳來看，傳統(tǒng)化石能源必將逐步退出歷史舞臺(tái)，可再生能源特別是風(fēng)電光電占比和絕對(duì)量都會(huì)實(shí)現(xiàn)大幅度的增長(zhǎng)?？稍偕茉措m具有清潔低碳、可持續(xù)、低成本等優(yōu)勢(shì)，但它的波動(dòng)性比較大，導(dǎo)致電網(wǎng)消納難。同時(shí)，我國(guó)的風(fēng)電光電基地主要集中在地廣人稀、光照時(shí)間長(zhǎng)的西部和北部地區(qū)，把電力長(zhǎng)距離傳輸?shù)綎|南沿海的成本比較高。同時(shí)，其時(shí)效性也帶來了高昂的儲(chǔ)能成本。而氫作為一個(gè)高熱值的清潔能源載體，將成為能源結(jié)構(gòu)低碳化中非常重要的二次能源。一方面，氫能能量密度高、儲(chǔ)存方式簡(jiǎn)單，是大規(guī)模、長(zhǎng)周期儲(chǔ)能的理想選擇，通過“風(fēng)光氫儲(chǔ)”一體化融合發(fā)展，為可再生能源規(guī)?；{提供解決方案。另一方面，隨著燃料電池等氫能利用技術(shù)開發(fā)成熟，氫能—熱能—電能將實(shí)現(xiàn)靈活轉(zhuǎn)化、耦合發(fā)展，可降低碳排放。

從能源消費(fèi)端來看，氫能的應(yīng)用領(lǐng)域和場(chǎng)景具有很強(qiáng)的多樣性。除了用作燃料，氫能還可作為原料應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行深度脫碳，如工業(yè)原料、交通運(yùn)輸、供熱、發(fā)電等。其中，氫能是實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸、工業(yè)和建筑等領(lǐng)域大規(guī)模深度脫碳的最佳選擇之一。目前，我國(guó)主要的氫氣來源是基于化石能源的灰氫，它們?cè)谏a(chǎn)過程當(dāng)中會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過自身重量的碳排放，給碳減排帶來負(fù)面影響，只有結(jié)合了碳捕捉技術(shù)的藍(lán)氫、綠氫，才是真正意義上的潔凈氫能。利用可再生能源電解水，大規(guī)模生產(chǎn)綠氫是解決能源無碳化最佳方案之一。

我國(guó)現(xiàn)已形成完整的氫能產(chǎn)業(yè)鏈，自主化進(jìn)程加快，關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)基本打通，國(guó)產(chǎn)化替代有序推進(jìn)。但相較于國(guó)際先進(jìn)水平還有差距，存在部分關(guān)鍵材料依賴進(jìn)口、產(chǎn)能有待提升、國(guó)產(chǎn)化替代緩慢等問題，如催化劑、質(zhì)子交換膜等關(guān)鍵材料和傳感器、閥門、加氫槍等儲(chǔ)運(yùn)加工關(guān)鍵設(shè)備仍以進(jìn)口為主。樹脂、ePTFE膜、碳紙等基礎(chǔ)材料研發(fā)仍存在“卡脖子”問題，需重點(diǎn)攻克，擺脫進(jìn)口依賴。

北京市發(fā)展氫能的優(yōu)勢(shì)及制約因素

隨著《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021—2035年）》的出臺(tái)，氫能將成為我國(guó)能源體系不可或缺的組成部分，對(duì)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)具有重要戰(zhàn)略意義。近幾年，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，北京市憑借技術(shù)、人才、產(chǎn)業(yè)等方面優(yōu)勢(shì)，基本建立起條塊結(jié)合的氫能發(fā)展格局。

北京市擁有研發(fā)能力較強(qiáng)的世界一流高校和科研院所，清華大學(xué)、航天科技六院等知名高校及科研院所，長(zhǎng)期在氫能、燃料電池及燃料電池汽車等相關(guān)領(lǐng)域開展研發(fā)，具備較好的研發(fā)基礎(chǔ)和技術(shù)創(chuàng)新能力；在商用車產(chǎn)品研發(fā)方面，屬地車企開展國(guó)際合作；氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、雙極板等部分關(guān)鍵零部件技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

目前，北京市的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈加速態(tài)勢(shì)。大功率自主化燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、車載高壓儲(chǔ)氫系統(tǒng)，氫液化與儲(chǔ)運(yùn)裝備等行業(yè)標(biāo)志性技術(shù)成果快速發(fā)展。在北京冬奧會(huì)舉辦期間，北京市和張家口市兩地運(yùn)行超過千輛氫燃料電池汽車，實(shí)現(xiàn)了全球最大規(guī)模的氫燃料電池汽車示范應(yīng)用。2022年至2023年，京津冀燃料電池汽車示范城市群推廣氫燃料電池車輛1864輛。大興國(guó)際氫能示范區(qū)、中關(guān)村（房山）氫能產(chǎn)業(yè)園、未來科學(xué)城“能源谷”等重點(diǎn)園區(qū)集聚200多家氫能領(lǐng)域創(chuàng)新企業(yè)和機(jī)構(gòu)，形成產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)，涌現(xiàn)出億華通、國(guó)氫科技等一批產(chǎn)業(yè)化能力突出的創(chuàng)新型企業(yè)。

為支持氫能發(fā)展，北京市相關(guān)部門發(fā)布了《北京市關(guān)于支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策措施》及其修訂版、《北京市氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2020—2025年）》《北京市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)施方案（2021—2025年）》《關(guān)于加快推進(jìn)加氫站項(xiàng)目建設(shè)工作的通知》等政策文件。各區(qū)也積極響應(yīng)，大興區(qū)、昌平區(qū)、房山區(qū)等陸續(xù)發(fā)布了氫能發(fā)展規(guī)劃等文件，條塊結(jié)合，共同推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

盡管優(yōu)勢(shì)明顯，北京市氫能發(fā)展仍處于培育階段，在技術(shù)、體制等方面存在制約發(fā)展的因素。一是氫氣作為能源的配套管理體制、法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)沒有跟上，氫能應(yīng)用的空間和場(chǎng)景受限；二是氫氣“制儲(chǔ)輸用”監(jiān)督體系和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系不健全，不利于產(chǎn)業(yè)的安全有序發(fā)展；三是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)審批程序和運(yùn)營(yíng)監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)有待建立健全；四是核心零部件的提質(zhì)降本仍需要時(shí)間。

北京市交通與建筑領(lǐng)域的氫能應(yīng)用

數(shù)據(jù)顯示，2019年至2022年，北京市碳排放量總體呈現(xiàn)小幅波動(dòng)、緩慢下降趨勢(shì)，年均降幅為1.1%。全市碳排放的三大重點(diǎn)領(lǐng)域?yàn)楣I(yè)、建筑、交通。2019年至2022年，受疫情防控政策影響，居民居家時(shí)間增多，機(jī)場(chǎng)、鐵路、城市軌道等交通活動(dòng)量銳減，導(dǎo)致居民生活碳排放增加，帶動(dòng)建筑領(lǐng)域碳排放保持年均3.4%的增速，2022年該領(lǐng)域排放占全市總排放的58.2%；交通領(lǐng)域碳排放下降較快，年均降幅10.2%，占全市比重18.8%；工業(yè)領(lǐng)域碳排放基本穩(wěn)定，占全市總排放的19.4%。

氫能的應(yīng)用領(lǐng)域和場(chǎng)景具有很強(qiáng)的多樣性，是實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸、建筑等領(lǐng)域大規(guī)模深度脫碳的最佳選擇。

隨著北京市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)加快優(yōu)化調(diào)整，高耗能及高污染工業(yè)企業(yè)逐步搬遷調(diào)整，第二產(chǎn)業(yè)尤其是工業(yè)能源消費(fèi)量明顯下降，碳排放占比也逐年下降，利用氫能的空間有限。而在全市交通和建筑領(lǐng)域，氫能則大有可為。

從北京市的交通領(lǐng)域來看，具體包括航空運(yùn)輸業(yè)、鐵路運(yùn)輸業(yè)、道路運(yùn)輸業(yè)、水上運(yùn)輸業(yè)、管道運(yùn)輸業(yè)、倉儲(chǔ)及郵政業(yè)、社會(huì)車輛等所有移動(dòng)源。目前，全市鐵路運(yùn)輸業(yè)已實(shí)現(xiàn)電氣化，航空運(yùn)輸業(yè)與小客車、大中型客車、貨車等社會(huì)車輛是交通領(lǐng)域碳減排需要關(guān)注的重點(diǎn)。現(xiàn)階段，航空運(yùn)輸動(dòng)力基本來自于以煤油為基礎(chǔ)的航空燃料，而各類社會(huì)車輛絕大多數(shù)使用汽柴油，均以化石能源消費(fèi)為主，使交通領(lǐng)域的碳排放強(qiáng)度保持在較高水平。隨著總體運(yùn)輸量及交通工具數(shù)量的增加，如果現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)與燃料結(jié)構(gòu)不發(fā)生顛覆性的改變，交通領(lǐng)域?qū)o法實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

目前，航空領(lǐng)域應(yīng)用電動(dòng)機(jī)的空間較小，長(zhǎng)距離航空的脫碳化必須依靠零碳的新型燃料開發(fā)。從全球來看，氫燃料電池在交通領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景主要面向城市公交客車和物流運(yùn)輸車輛。與純電動(dòng)汽車相比，氫燃料電池汽車在燃料加注時(shí)間和續(xù)駛里程方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，對(duì)于續(xù)駛里程長(zhǎng)、動(dòng)力性要求高、載重量大的大中型客車、物流運(yùn)輸車及重型載貨車，氫燃料電池是更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的零排放技術(shù)方案。同乘用車相比，重型載貨車的運(yùn)行路線也相對(duì)固定，對(duì)加氫基礎(chǔ)設(shè)施布局的要求也相對(duì)較低。截至2023年底，北京市社會(huì)小客車563.86萬輛，社會(huì)大中型客車14.42萬輛，社會(huì)貨車56.16萬輛。其中社會(huì)小客車可用電動(dòng)車替代，社會(huì)大中型客車、社會(huì)貨車可以采用氫燃料電池替代，逐步建立氫燃料電池電動(dòng)汽車與鋰電池純電動(dòng)汽車的互補(bǔ)發(fā)展模式，減少碳排放。

從北京市的建筑領(lǐng)域來看，其能源品種主要有電力、天然氣和熱力，主要用能系統(tǒng)有照明、插座、空調(diào)、供熱、餐飲等。其中照明、插座、空調(diào)主要使用電力，供熱和餐飲主要使用天然氣。全市建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)減碳的方式主要是供熱和餐飲領(lǐng)域減少使用化石能源。因此，隨著城市建筑面積的增加，該領(lǐng)域要想實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，須改變供熱和餐飲的能源品種。

在餐飲領(lǐng)域，隨著人們生活方式的改變，可用電力逐步替代。在供熱領(lǐng)域，可將氫與天然氣混合（氫氣摻混比例為0—20%），通過基于燃?xì)廨啓C(jī)或燃料電池的熱電聯(lián)供技術(shù)，利用現(xiàn)有建筑和能源網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施提供靈活、連續(xù)的熱能及電力供應(yīng)，從而逐步取代化石燃料。目前，北京市冬季供熱以天然氣為主，2023年全市城鎮(zhèn)熱電聯(lián)產(chǎn)和燃?xì)夤崦娣e約9.23億平方米，占全市城鎮(zhèn)供熱面積的95%。因此，可在熱電聯(lián)供企業(yè)的燃?xì)廨啓C(jī)中采用摻氫技術(shù)或采用分布式熱電為用戶提供熱能。

北京市氫能發(fā)展的總體構(gòu)想

氫能是實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵路徑，因此應(yīng)重視其對(duì)推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和深度脫碳的重要價(jià)值。在“雙碳”目標(biāo)下，北京市應(yīng)加快培育新動(dòng)能、發(fā)展新業(yè)態(tài)，把氫能作為全市能源轉(zhuǎn)型和深度脫碳的引領(lǐng)工程，發(fā)揮技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用場(chǎng)景等綜合優(yōu)勢(shì)，提升自主創(chuàng)新能力，著力構(gòu)建特色鮮明、優(yōu)勢(shì)突出、布局合理、效益顯著的氫能發(fā)展體系，努力將北京市建設(shè)成為全國(guó)領(lǐng)先的核心技術(shù)創(chuàng)新基地、多領(lǐng)域先行應(yīng)用基地、清潔氫能示范供應(yīng)基地，打造具有全球影響力的氫能產(chǎn)業(yè)高地。

圍繞盡早實(shí)現(xiàn)碳中和這一目標(biāo)，北京市可從構(gòu)建新一代能源系統(tǒng)角度出發(fā)，找準(zhǔn)氫能發(fā)展的切入點(diǎn)，在交通、建筑等領(lǐng)域開展全方位氫能利用，統(tǒng)籌經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能減碳和產(chǎn)業(yè)發(fā)展等因素，逐步構(gòu)建綠色低碳的多元化氫能應(yīng)用場(chǎng)景。

在引領(lǐng)氫電協(xié)同的交通能源變革方面，北京市可積極推動(dòng)氫燃料電池汽車在公交、物流、市政等領(lǐng)域的應(yīng)用。開展“氫能+旅游”特色示范推廣。選取較為成熟的旅游公交路線，推動(dòng)氫能公交替代傳統(tǒng)燃油公交。建設(shè)智慧氫能物流基地，針對(duì)首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)、大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)、電商物流、工業(yè)園區(qū)等應(yīng)用場(chǎng)景，以冷鏈配送、工廠作業(yè)等為重點(diǎn)，逐步推動(dòng)氫能物流車輛、叉車的應(yīng)用。開展市政環(huán)衛(wèi)、郵政、機(jī)場(chǎng)通勤等領(lǐng)域氫燃料電池汽車示范。以合理配套、適度超前為原則，統(tǒng)籌推動(dòng)加氫基礎(chǔ)設(shè)施布局。支持加氫/加油、加氫/充電、油電氣氫一體化綜合能源補(bǔ)給站等多元化建站模式。

在推進(jìn)建筑供熱領(lǐng)域天然氣摻氫和分布式能源的應(yīng)用方面，北京市可在城市熱電聯(lián)供的燃?xì)廨啓C(jī)中開展摻氫示范項(xiàng)目，打造“可再生能源制氫—燃?xì)廨啓C(jī)摻氫發(fā)電供熱”的樣板工程，并逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)模化推廣。做好天然氣管網(wǎng)摻氫的可行性研究，在確保安全前提下，在綠氫資源富集區(qū)有序開展天然氣摻氫試點(diǎn)。可實(shí)施天然氣摻氫示范工程，依托可再生能源制取的綠氫，以一定比例（5—10%為宜）摻入天然氣管網(wǎng)，用于提供建筑供熱所需熱源。推動(dòng)氫能在熱電聯(lián)供、備用電源等領(lǐng)域的應(yīng)用，配合“綠電進(jìn)京”，探索建設(shè)“可再生能源+氫儲(chǔ)能+燃料電池發(fā)電”組成的分布式能源站，以及更多分布式熱電聯(lián)供的商業(yè)化模式，建設(shè)“氫進(jìn)萬家”智慧能源示范社區(qū)。

在技術(shù)引領(lǐng)與突破方面，北京市可聚焦氫能全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)國(guó)產(chǎn)化、領(lǐng)先化，鼓勵(lì)并獎(jiǎng)勵(lì)企業(yè)、科研院所開展氫能產(chǎn)業(yè)核心材料、關(guān)鍵零部件以及終端集成系統(tǒng)的研發(fā)，推動(dòng)氫能與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新協(xié)同，加快打造具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，規(guī)模化的應(yīng)用技術(shù)體系，建設(shè)自主化技術(shù)生態(tài)鏈。在低成本制綠氫技術(shù)、氫燃料電池技術(shù)、天然氣摻氫運(yùn)輸及分離技術(shù)、分布式能源等方面實(shí)現(xiàn)引領(lǐng)突破。

在建立健全氫能政策體系方面，北京市應(yīng)重點(diǎn)建立完善市、區(qū)財(cái)政補(bǔ)貼、氫能產(chǎn)業(yè)化鼓勵(lì)措施、科技研發(fā)獎(jiǎng)勵(lì)和技術(shù)攻關(guān)扶持政策、用地規(guī)劃辦法、安全運(yùn)行監(jiān)管辦法、差別化車輛運(yùn)營(yíng)及道路運(yùn)輸支持政策。同時(shí)，面向氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展建立政府引導(dǎo)基金，面向應(yīng)用推廣項(xiàng)目，探索金融租賃、專業(yè)保險(xiǎn)、碳交易、數(shù)據(jù)信息管理等模式創(chuàng)新政策。

（作者單位：北京節(jié)能環(huán)保中心）