2022年2月4日，舉世矚目的北京冬奧會(huì)在國家體育場(chǎng)盛大開幕，在萬眾期待中，主火炬以一種特別的方式亮相，與往屆奧運(yùn)會(huì)大量使用液化天然氣或丙烷等氣體作為火炬燃料有所不同，此次北京冬奧會(huì)首次使用氫能作為火炬燃料。由燕山石化提供的氫氣，在開幕式作為燃料點(diǎn)燃冬奧賽場(chǎng)的主火炬。

在場(chǎng)館外，1000余輛氫燃料電池汽車連日穿梭于各賽區(qū)場(chǎng)館，為賽事提供交通保障服務(wù)。整個(gè)賽事期間，北京和北京周邊共有11座制氫廠投入保供。

長(zhǎng)期以來，我國氫燃料電池汽車受困于技術(shù)和成本等難題，一直處于小規(guī)模推廣階段。而本次在這場(chǎng)國際性賽事“”北京冬奧會(huì)”期間，氫燃料電池汽車肩負(fù)運(yùn)輸主力的重任，可見國家政策導(dǎo)向?qū)ζ涞闹匾晳B(tài)度。

1、為什么要發(fā)展氫能？

我國氫能源產(chǎn)量豐富，根據(jù)中央廣播電視總臺(tái)在 2021 年 5 月專訪中國科學(xué)院院士歐陽明高時(shí)披露的數(shù)據(jù)，每年沒有充分使用的工業(yè)副產(chǎn)氫能就有 1000 萬噸。

此外，由于相對(duì)較高的棄風(fēng)棄光資源在未來成本下降的趨勢(shì)下也為綠氫生產(chǎn)提供了充足的電力保障，而且氫能還可應(yīng)用于儲(chǔ)能，達(dá)到未來電力波峰波谷的調(diào)節(jié)作用。

歐陽明高院士曾表示，氫能戰(zhàn)略是國家的大戰(zhàn)略，也是碳中和的重要組成部分，未來在可再生能源的長(zhǎng)周期儲(chǔ)能調(diào)峰中將扮演重要角色。

氫能用于儲(chǔ)能領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：（1）氫和電能之間通過電解水與燃料電池技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高效率的相互轉(zhuǎn)換；壓縮的氫氣有很高的能量密度；（2）氫氣具有成比例放大到電網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用的潛力，可將具有強(qiáng)烈波動(dòng)特性的風(fēng)能、太陽能轉(zhuǎn)換為氫能，更利于儲(chǔ)存與運(yùn)輸，所存儲(chǔ)的氫氣可用于燃料電池發(fā)電，或單獨(dú)用作燃料氣體，也可作為化工原料。

其劣勢(shì)在于經(jīng)濟(jì)成本較高，目前一套PEM電解＋高壓儲(chǔ)氫罐的氫儲(chǔ)能系統(tǒng)的單位投資約9000 元／kW，而電化學(xué)儲(chǔ)能成本約為4800元／KW，應(yīng)用最為廣泛的抽水蓄能系統(tǒng)成本約為 7000 元／kW，兩者在經(jīng)濟(jì)成本上均優(yōu)于氫能，未來如何實(shí)現(xiàn)氫儲(chǔ)能成本下降是決定其能否能大范圍推廣的決定性因素。

氫能與鋰電不同的是資源不會(huì)成為氫能發(fā)展的關(guān)鍵掣肘，而反觀鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈，在全球大力發(fā)展新能源汽車和電化學(xué)儲(chǔ)能的背景下，鋰資源的需求規(guī)模巨大，未來有可能因?yàn)殇囐Y源出現(xiàn)較大缺口從而造成鋰價(jià)快速上漲。

在2021年11月2日舉行的世界頂尖科學(xué)家碳大會(huì)·未來能源發(fā)展論壇上，2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主斯坦利·惠廷厄姆表示，鋰電池的重要材料鋰礦資源也越來越無法滿足高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)需求。全球大部分鋰礦產(chǎn)自南美洲，據(jù)惠廷漢姆估算，兩三年內(nèi)南美洲的鋰礦就會(huì)減產(chǎn)，鋰供應(yīng)鏈可能在10年內(nèi)遇到問題。

2、現(xiàn)在位于發(fā)展的那個(gè)階段？

2020年10月27日，由工業(yè)和信息化部指導(dǎo)、中國汽車工程學(xué)會(huì)組織全行業(yè)1000余名專家編制的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2．0》發(fā)布，報(bào)告提出2030－2035年實(shí)現(xiàn)氫能及燃料電池汽車的大規(guī)模的應(yīng)用，燃料電池汽車保有量達(dá)100萬輛左右。

由于產(chǎn)量規(guī)模仍然較小，燃料電池系統(tǒng)成本仍然較高，因此現(xiàn)階段整車成本仍然高于動(dòng)力電池汽車和燃油車。

我國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)相較于國外發(fā)達(dá)國家起步晚，增速快，目前仍處于發(fā)展初期。相較于國外在二十世紀(jì)九十年代開啟燃料電池技術(shù)在民用汽車的應(yīng)用，我國的燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展始于 2001 年被列入國家五年發(fā)展計(jì)劃；在政策的支持和 15 余年的技術(shù)積累下，目前已達(dá)到量產(chǎn)、投放市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。

2016年起我國燃料電池汽車推出規(guī)模破百輛，2016－2019 年銷量 CAGR 達(dá) 63％。2020年燃料電池汽車產(chǎn)銷量分別為 1126／1127 輛，同比下降 60％／59％，系疫情影響。2021年Q1 公開的燃料電池車招標(biāo)及中標(biāo)信息數(shù)量達(dá) 805 輛，超去年銷量的 65％，全年燃料電池車產(chǎn)銷有望再創(chuàng)新高。

2020 年 9 月，財(cái)政部為首的五部門發(fā)布《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》，將對(duì)燃料電池汽車的購置補(bǔ)貼政策，調(diào)整為燃料電池汽車示范應(yīng)用支持政策，對(duì)符合條件的城市群開展燃料電池汽車關(guān)鍵核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)和示范應(yīng)用給予獎(jiǎng)勵(lì)。

因此，當(dāng)下的氫燃料電池產(chǎn)業(yè)正處于2009 年電動(dòng)汽車行業(yè)的 “ 十城千輛 ” 階段，燃料電池的“十城千輛 “、“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”政策將開啟燃料電池產(chǎn)業(yè)化序幕，若以鋰電動(dòng)力發(fā)展路徑來看，燃料電池在未來5－10年內(nèi)有望得到規(guī)�；�的商業(yè)應(yīng)用。

但這并不意味這是對(duì)鋰電動(dòng)力車的完全取代。根據(jù)歐陽明高 2021 年中國電動(dòng)汽車百人會(huì)發(fā)言，從基于可再生能源的能源動(dòng)力組合全鏈條能效分析，如果能源供給側(cè)端的電價(jià)相同，總體能效差別等于成本差別，充電電池能做的事情就可以不用氫燃料電池，因?yàn)橹茪涞碾妰r(jià)不會(huì)比充電電價(jià)更便宜 （ 綜合效率方面，電車動(dòng)車 （77 ％ ）＞燃料電池 （30％ ） ＞內(nèi)燃機(jī) （13％ ） ）。

但在有一些場(chǎng)景用氫燃料依然是不錯(cuò)的選擇：比如長(zhǎng)距離客貨運(yùn)（重卡、大巴、公交）、鋰電能量衰減比較快的地區(qū)（北方）、物流叉車、輪船等，以及大規(guī)模儲(chǔ)能、工業(yè)原料。

3、氫能的產(chǎn)業(yè)鏈

氫能產(chǎn)業(yè)鏈包含上游制氫、中游儲(chǔ)運(yùn)氫以及下游用氫等眾多環(huán)節(jié)，其中上游制氫環(huán)節(jié)根據(jù)路線不同可分為化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫、電解水制氫等，中游儲(chǔ)運(yùn)氫根據(jù)氫能儲(chǔ)運(yùn)狀態(tài)的不同可分為氣態(tài)、固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)；連接儲(chǔ)運(yùn)和下游應(yīng)用的是加氫站環(huán)節(jié)；下游主要用氫包括工業(yè)用氫和燃料電池產(chǎn)業(yè)，其中工業(yè)用氫主要用作化工、冶金等產(chǎn)業(yè)原材料及能源使用，燃料電池產(chǎn)業(yè)主要包括燃料電池制造以及燃料電池整車制造，氫燃料電池的應(yīng)用是目前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向。

3．1 上游制氫

氫能源按生產(chǎn)來源劃分，可以分為“灰氫”、“藍(lán)氫”和“綠氫”三類�！盎覛洹笔侵咐�用化石燃料石油、天然氣和煤制取氫氣，制氫成本較低但碳排放量大；“藍(lán)氫”是指使用化石燃料制氫的同時(shí)，配合碳捕捉和碳封存技術(shù)，碳排放強(qiáng)度相對(duì)較低但捕集成本較高；“綠氫”是利用風(fēng)電、水電、太陽能、核電等可再生能源電解制氫，制氫過程完全沒有碳排放，但成本較高。

目前，我國氫氣主要來自灰氫。

從來源看，我國的氫源結(jié)構(gòu)目前仍是以煤為主，來自煤制氫的氫氣占比約 62％、天然氣制氫占 19％，電解水制氫僅占 1％，工業(yè)副產(chǎn)占 18％。就消費(fèi)情況看，目前的氫能基本全部用于工業(yè)領(lǐng)域，其中，生產(chǎn)合成氨用氫占比為 37％、甲醇用氫占比為 19％、煉油用氫占比為 10％、直接燃燒占比為 15％、其他領(lǐng)域占比為 19％。

綜合能源效率、污染物排放、碳排放、成本來看，目前工業(yè)副產(chǎn)氫是中短期最為理想的氫源，我國氯堿、煉焦以及化工等行業(yè)有大量工業(yè)副產(chǎn)氫資源，足以滿足近期和中期氫氣的增量需求。但因渠道、價(jià)格、信息等原因，這些副產(chǎn)氫很大一部分被用來直接燃燒甚至排空。

長(zhǎng)期來看，使用可再生能源風(fēng)／光能電解水制氫將是大勢(shì)所趨，電解水制氫具有綠色環(huán)保、生產(chǎn)靈活、純度高（通常在 99．7％以上）以及副產(chǎn)高價(jià)值氧氣等特點(diǎn)，這種方式的主要問題在于制取成本受電價(jià)的影響很大，電價(jià)占到總成本的 70％以上。

若采用現(xiàn)有電力生產(chǎn)，制氫成本約為 30－40元／公斤，且考慮火電占比較大，依舊面臨碳排放問題。一般認(rèn)為當(dāng)電價(jià)低于 0．3元／千瓦時(shí)（利用“谷電”電價(jià)），電解水制氫成本會(huì)接近傳統(tǒng)化石能源制氫。