從地方層面來看，全國已有超過100項地方政策支持氫能及燃料電池的發(fā)展，包括財政補貼、稅收優(yōu)惠、科研支持等。北京、上海、山東等地根據(jù)國家政策及本地實際情況，制定了地方氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中長期規(guī)劃，明確了各自的發(fā)展目標和重點任務

氫是地球的重要組成元素，氫能是氫在物理和化學變化過程中釋放的能量，可用于儲能、發(fā)電以及各種交通工具和家用能源等領域。在全球加快能源綠色轉型的背景下，氫能因其清潔、可再生且高效的特征，被認為是一種理想的能源形態(tài)。氫能產(chǎn)業(yè)科技含量高、產(chǎn)業(yè)鏈帶動能力強，在構建現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系、促進能源轉型、保障能源安全、形成新質生產(chǎn)力等方面具有重要作用。

為助力實現(xiàn)碳達峰碳中和目標，2022年3月，國家發(fā)展改革委和國家能源局發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》，明確了氫的能源屬性，是未來國家能源體系的組成部分。2025年1月1日正式實施的《中華人民共和國能源法》將氫能納入能源管理體系，標志著氫能將在全國綜合能源規(guī)劃、分領域能源規(guī)劃以及各省市區(qū)發(fā)展規(guī)劃中占據(jù)一席之地，為其未來發(fā)展奠定基礎。

全球氫能政策及發(fā)展現(xiàn)狀

目前，發(fā)展氫能已成為全球共識。根據(jù)國際能源署（IEA）發(fā)布的數(shù)據(jù)，已有超過50個國家和地區(qū)發(fā)布了氫能戰(zhàn)略，全球氫能項目數(shù)量達到1572個，比2020年增長了7倍。預計到2050年，為了實現(xiàn)全球凈零排放，將需要大約5.28億噸的低碳氫氣，這顯示了氫能在全球降碳行動中占據(jù)的重要位置。目前，世界主要大國均加大氫能投資力度，推動先進技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，搶占國際競爭制高點。同時，英國石油公司、殼牌、雪佛龍、道達爾能源、法國液化空氣集團等國際能源巨頭都在積極布局氫能產(chǎn)業(yè)。

隨著各國不斷加大對氫能的政策支持力度，全球各類氫能產(chǎn)品的數(shù)量也在逐步提升，其中家用熱電聯(lián)供已超過50萬臺、燃料電池車輛超過8.6萬臺，加氫站也超過1160座。

近年來，我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展也取得了顯著成效，國家與地方出臺了一系列支持政策。2020年11月，國務院辦公廳印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035）》，將氫燃料電池汽車作為新能源汽車的重要組成部分，提出了氫燃料電池汽車的發(fā)展目標和支持措施。2022年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035）》，明確了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體要求、發(fā)展目標，部署了推動氫能產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展的重要舉措以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各階段目標。2024年政府工作報告中明確將氫能列為新興氫能產(chǎn)業(yè)，提出加快氫能等前沿新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求。2024年11月，第十四屆全國人民代表大會常務委員會第十二次會議表決通過的《中華人民共和國能源法》，將氫能納入能源體系，標志著氫能在我國能源體系中的地位得到了法律層面的認可和保障。

從地方層面來看，全國已有超過100項地方政策支持氫能及燃料電池的發(fā)展，包括財政補貼、稅收優(yōu)惠、科研支持等。北京、上海、山東等地根據(jù)國家政策及本地實際情況，制定了地方氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中長期規(guī)劃，明確了各自的發(fā)展目標和重點任務。很多省市以氫能交通為先導，推動氫能示范應用向多領域擴展。隨著各項氫能支持政策落地，截至2023年底，氫燃料電池汽車保有量已超過2萬輛，氫能示范應用逐步擴展至有軌電車、無人機、船舶、氫儲能、天然氣摻氫和氫冶金等領域。

氫燃料電池技術已趨近成熟

在技術研發(fā)層面，我國從材料、膜電極、電堆、輔助系統(tǒng)（BOP），層層深入、逐環(huán)解耦，逐步實現(xiàn)氫燃料電池發(fā)動機的自主化和國產(chǎn)化，同時自主研發(fā)多項核心技術，在可靠性、環(huán)境適應性、使用壽命、經(jīng)濟性、成本上實現(xiàn)突破，氫燃料電池技術整體已趨近成熟。

以北京億華通科技股份有限公司（以下簡稱億華通）為例。該公司深耕氫燃料電池行業(yè)10多年，在氫燃料電池技術上實現(xiàn)不斷突破。針對氫燃料電池性能低、壽命不足的問題，億華通開發(fā)寬溫域膜，提升燃料電池耐久性，實現(xiàn)在電流密度為1安培每平方厘米的條件下，系統(tǒng)的電壓可達0.76伏特，運行溫度最高耐受105攝氏度。針對氫燃料電池在重型卡車上存在的功率不足、效率偏低問題，制備大功率、高功率密度的電堆，體積功率密度≥6千瓦/升，高溫堆最高運行溫度≥105攝氏度，雙堆功率≥350千瓦；實現(xiàn)空氣系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、氫氣系統(tǒng)等關鍵部件的技術進步，如熱管理系統(tǒng)的散熱功率達480千瓦，功耗下降11.2千瓦，效率提高1.6%。

億華通還對氫燃料電池的關鍵部件重點開發(fā)，實現(xiàn)電堆壽命達20000小時、氫噴和空壓機壽命實現(xiàn)8年120萬千米，零部件故障率大幅降低，氫燃料電池發(fā)動機的平均首次故障里程、平均間隔無故障里程超10萬千米，確保產(chǎn)品可靠性；開發(fā)單體交流阻抗在線檢測技術與多段式自適應一致性吹掃策略，實現(xiàn)-40℃低溫124秒啟動。目前，億華通生產(chǎn)的氫燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)最高效率、整車氫耗處于國際領先水平，實現(xiàn)了百千米氫耗4.93千克；構建耐久性優(yōu)化架構，補齊全面提升產(chǎn)品壽命，常用工況點衰減率3.6微伏/小時，壽命達到20000小時，推動實現(xiàn)發(fā)動機批量化、國產(chǎn)化，預計2030年目標成本將降至500元/千瓦。

2022年北京冬奧會和冬殘奧會舉辦期間，搭載億華通產(chǎn)品的氫燃料電池汽車共投放724臺，累計運行375余萬千米，減碳2700余噸，實現(xiàn)全球首次最大規(guī)模氫燃料電池汽車應用，以零故障完成接駁任務，獲得北京冬奧組委會和科技部科技冬奧小組的認可，進一步推動了北京延慶區(qū)打造氫能產(chǎn)業(yè)園，同時加快了河北張家口市“氫能城市”的建設步伐。與此同時，這些車輛在冬奧會賽后繼續(xù)投入使用，為減少交通領域碳排放，打贏“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”貢獻力量。

制約氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的卡脖子問題

我國可再生能源儲量可觀，為能源結構的轉型提供了堅實基礎。國家能源局發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，我國可再生能源裝機規(guī)模不斷實現(xiàn)新突破。截至2024年底，全國可再生能源裝機達到18.89億千瓦，同比增長25%，約占我國總裝機的56%，其中，水電裝機4.36億千瓦，風電裝機5.21億千瓦，太陽能發(fā)電裝機8.87億千瓦。同時，可再生能源發(fā)電量穩(wěn)步提升。2024年，全國可再生能源發(fā)電量達3.46萬億千瓦時，同比增加19%，約占全部發(fā)電量的35%；其中，風電太陽能發(fā)電量合計達1.83萬億千瓦時，同比增長27%。

隨著全球對清潔能源需求的不斷增長以及我國持續(xù)推進“雙碳”戰(zhàn)略，氫能作為一種高效、清潔的二次能源，在能源轉型中扮演起越來越重要的角色。但當前，我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈在發(fā)展過程中面臨諸多挑戰(zhàn)，亟須在關鍵環(huán)節(jié)實現(xiàn)突破。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋制氫、儲氫、輸氫、加氫和用氫等多個環(huán)節(jié)，目前整體尚未形成完善的產(chǎn)業(yè)閉環(huán)，輸氫、加氫存在成本高、長期虧損等卡脖子問題，嚴重制約了氫能產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化發(fā)展。

在制氫環(huán)節(jié)，伴隨著技術進步，相關成本將有所降低。在國家“雙碳”戰(zhàn)略的推動下，可再生能源制氫需求將進一步擴大。預計2030年，電解水制氫裝備出貨量將達86吉瓦。風電、光伏技術發(fā)展有望拉動可再生能源度電成本繼續(xù)下降，促進制氫成本進一步下探。預計2030年，電價預計將下降至0.3元/千萬時，堿性電解水制氫成本降幅約20%，達到16.51元，質子交換膜電解水制氫降幅40%，達到14.91元。

在輸氫環(huán)節(jié)，需要破解制約氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。我國西部擁有豐富的風光電制氫資源，而東部氫燃料電池汽車（FCVC）應用廣泛。實施“西氫東送”戰(zhàn)略，將西部的氫氣輸送到東部，是實現(xiàn)氫能規(guī)?；l(fā)展的關鍵所在。

在氫氣的輸送方式中，高壓氣氫和液氫適用于短距離、小規(guī)模的氫氣輸送，而管道運輸則是長距離、大規(guī)模氫氣輸運的理想選擇。截至目前，我國已建成輸氫管道660千米，正在建設2000千米。已建成的管道中，純氫管道151.6千米，摻氫管道508.5千米。規(guī)劃中的“西氫東送”氫能骨干管網(wǎng)，輸氫能力可達7900萬噸/年，其運氫量可達萬噸級，運輸壓力為1-4兆帕，經(jīng)濟運輸距離大于500千米。據(jù)“西氫東送”工程測算，輸氫成本與輸氫量呈負相關，輸氫量越大，成本越低。這充分表明管道輸氫在大規(guī)模氫氣輸送方面，具備顯著的成本優(yōu)勢。

在加氫環(huán)節(jié)，加氫站作為氫能產(chǎn)業(yè)的關鍵基礎設施，在發(fā)展過程中面臨著諸多挑戰(zhàn)。由于加氫站的關鍵零部件國產(chǎn)化程度低，建站成本高昂，導致整體經(jīng)濟性差，成本回收周期長，其建設與運營成為氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的卡脖子環(huán)節(jié)。

從設備角度來看，加氫站的主要設備依賴進口。相關設備被美國、日本、歐洲等國家和地區(qū)壟斷，這不僅增加了設備采購成本，還限制了技術的自主性。此外，從建站成本來看，以1噸加氫站為例，造價高達1000萬元，3噸加氫站的造價則高達2850萬元。從審批流程來看，各地政府對加氫站的審批要求差異較大，缺乏統(tǒng)一的規(guī)范性文件，導致審批過程復雜且不統(tǒng)一，極大地增加了加氫站建設的時間成本和不確定性。氫氣保障也存在困難，不同制氫工藝生產(chǎn)的氫氣質量一致性差，成本差異明顯，且氫氣運輸成本較高，進一步壓縮了加氫站的利潤空間。

受上述因素影響，加氫站整體經(jīng)濟性不佳。以3噸加氫站為例，通過總體成本（TCO）分析可知，在氫氣最終售價為30元/千克（補貼前）的情況下，加氫站至少需要8年才能實現(xiàn)收支平衡。由于成本回收周期漫長，車輛加氫尚未形成規(guī)模效應，加氫站長期處于虧損狀態(tài)，部分地區(qū)甚至出現(xiàn)了加氫站“關停潮”。

面對傳統(tǒng)加氫站的困境，換氫模式應運而生，并展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。對比同為3噸規(guī)模的加氫站與換氫站，換氫模式在相關方面表現(xiàn)更優(yōu)。從投入成本來看，換氫站僅需730萬元，遠低于加氫站的2850萬元。加氫時間大幅縮短，從30分鐘減少至10分鐘，顯著提高了車輛的使用效率，對司機更為友好。從經(jīng)濟性來看，3噸換氫站可服務60輛49T重型卡車，預計在15年運營期內(nèi)，換氫站總收入可達9000萬元。以49T重型卡車為例，其全生命周期運營300萬千米，百千米氫氣消耗10千克，需加氫30萬千克。換氫模式下，每服務1臺車，換氫站可收入150萬元。換氫站僅需2年即可實現(xiàn)收支平衡，而加氫站則需要8年，因此，換氫模式的優(yōu)勢十分明顯。此外，換氫站具有更強的靈活性，可根據(jù)氫能車輛的數(shù)量變化，隨時調整換氫模組數(shù)量。

在百千米能耗成本對比中，選擇換氫模式的氫燃料車輛百千米成本為210元，略高于純電動的192元，但遠低于燃油車的288元，也低于加氫模式的300元，在成本控制上具有一定競爭力。

可見，換氫替代加氫的技術路線具有高效便捷、可擴展性強、成本低的優(yōu)點，但還存在一些不足。在標準及備案方面，需要統(tǒng)一高壓氫瓶的標準和模塊化，建立完善的氫瓶安全檢驗和安裝資質認證體系，并推動車輛管理與特種設備管理的創(chuàng)新。在安全責任方面，要保證換氫過程中的清潔度，提升接插頭的可靠性，明確安全責任主體，加強安全監(jiān)管。

氫燃料電池的發(fā)展展望在2021年之前，氫燃料電池電動汽車技術尚處于萌芽期，全國市場以公共交通、物流車輛為主，保有量約1萬輛，氫燃料電池發(fā)動機功率為30—80千瓦，額定點效率達45%。2022—2025年商業(yè)化示范階段，中長途客運、短途中重型卡車開始應用氫燃料電池電動汽車技術，保有量增長至約10萬輛，發(fā)動機功率提升至30—300千瓦，額定點效率達50%。預計2025—2030年將進入快速發(fā)展階段，長途高速客運、長途重卡、乘用車等市場逐步打開，氫燃料電池電動汽車保有量預計達100萬輛，功率提升至30—500千瓦，額定點效率達60%。同時，車載儲氫技術不斷進步，從35兆帕III型儲氫瓶到70兆帕Ⅳ型儲氫瓶，再到液氫等高效技術應用，成本也將逐漸降低。

目前，適用氫燃料電池電動汽車規(guī)?；l(fā)展的三大應用場景為城郊公交、長途干線物流車輛、冷鏈物流車輛。以京津冀地區(qū)為例，采用氫燃料電池的城郊公交保有量為8000輛，近3年推廣量為5000輛，年用氫2.6萬噸；采用氫燃料電池的長途干線物流車輛保有量為20萬輛，推廣量為6000輛，年用氫5.3萬噸；采用氫燃料電池的冷鏈物流車輛保有量為52.7萬輛，推廣量為10000輛，年用氫2.1萬噸。這些車輛使用頻繁、路線相對固定，為氫能應用提供穩(wěn)定市場。

為推動氫燃料電池車輛實現(xiàn)規(guī)?；⒖鐓^(qū)域和中長途運營，在氫能產(chǎn)業(yè)示范城市群的基礎上，聯(lián)通跨區(qū)域高速公路，我國已形成“兩縱四橫”氫能高速網(wǎng)絡。目前，山東、湖北、四川、吉林、陜西等多地已出臺政策，對氫能車輛免收高速公路通行費，部分地區(qū)還給予加氫站建設補貼等支持。這些舉措不僅降低了氫能車輛的運營成本，還促進了氫能產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，為氫能高速網(wǎng)絡的建設和完善提供了有力支撐。

隨著燃料電池成本的持續(xù)下降，在免收高速費的條件下，氫能車輛在運營成本方面展現(xiàn)出較大優(yōu)勢。通過對49T牽引車的TCO分析可知，與燃油重型卡車相比，氫能重型卡車在8年內(nèi)，可節(jié)省高速費200多萬元。從各項成本明細來看，49T燃油重型卡車的TCO總計為864萬元，49T換電重型卡車TCO為739萬元，而49T氫能重卡僅為628萬元。這清晰地表明氫能重卡在長期運營中具備顯著的經(jīng)濟性，有望在長途干線物流領域得到更廣泛的應用。

隨著技術進步、成本降低和基礎設施完善，氫燃料電池車輛市場將迎來爆發(fā)式增長。商用車行駛里程長、載重量大，對氫能需求大，大規(guī)模應用能推促進制氫、運氫、儲氫、加氫等環(huán)節(jié)協(xié)同發(fā)展，并可推動氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈成熟。以商用車為突破口，借助管道輸氫，可帶動西部可再生能源大規(guī)模制氫和東部燃料電池規(guī)?；l(fā)展，有望形成兩條10萬億級產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

同時，氫燃料電池應用廣泛，適合多場景應用，除當前已逐步商業(yè)化的公交車、物流車、特種車等陸地交通領域，還可涉及分布式發(fā)電站、家用熱電聯(lián)供等場景，以及無人機、飛行汽車、飛機、船舶等航空航海領域。不同功率的氫燃料電池可滿足各場景需求，如乘用車（10—150千瓦）、分布式燃料電池發(fā)電站（1—10兆瓦）等，展現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)前景廣闊，但也面臨技術持續(xù)創(chuàng)新、成本如何進一步降低、基礎設施待完善等挑戰(zhàn)。政府、企業(yè)和科研機構需協(xié)同合作，加大研發(fā)投入，完善政策支持體系，加快加氫站等基礎設施建設。隨著技術成熟和市場規(guī)模擴大，氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)將在能源轉型和綠色發(fā)展中發(fā)揮關鍵作用，推動全球可持續(xù)發(fā)展進程。

（作者：北京億華通科技股份有限公司首席技術官、北京市氫燃料電池發(fā)動機工程技術研究中心總工程師）