赛迪经济评论第21期氢能源产业发展亟待关注.docx

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赛迪经济评论第21期氢能源产业发展亟待关注

2014年11月24日第21期总第37期

氢能源产业发展亟待关注

【内容提要】近两年，全球氢能源发展加速，美国、日本、德国、丹麦等发达国家不断加大对氢能源研发、产业化的扶持推动力度，日本更是将氢能源开发利用确立为国家未来重要的战略性产业。

但受制于技术和成本障碍，氢能源的产业化进程远远落后于太阳能、锂电池等其他新能源技术，短期内改变全球能源版图的可能性较低。

赛迪方略认为，作为一种战略性高效清洁能源，国家应当重视全球氢能源技术发展趋势，加强顶层设计、加大应用推广、积极推动技术交流，提前做好氢能源产业战略布局。

【关键词】氢能源新能源产业化

6月19日，日本产业经济省发布到2040年的“氢社会”战略路线图，将氢能及相关产业作为未来重要的战略性产业予以大力发展；7月30日，日本产业经济省下属新能源与产业技术综合开发机构发布了《NEDO氢能源白皮书》，明确日本氢能源的技术开发方针，氢能正逐渐渗透到日本社会的方方面面。

实际上，由于氢能突出的节能、环保、储量丰富等特点，除日本以外，美国、德国、法国、丹麦等许多发达国家都已将氢能作为国家能源战略的重要组成。

但经过多年推动，氢能源的发展进程明显滞后于太阳能、风能及锂离子动力电池等领域。

那么，制约氢能源产业发展的主要因素有哪些，氢能源的未来发展趋势和机会在哪里，中国又该怎样看待和应对全球氢能源的发展？

一、氢能源优势突出，是未来新能源体系的重要组成

氢能源来源广泛，将成为解决能源短缺问题的重要途径。

氢是自然界存在最普遍的元素，构成了宇宙质量的75%，来源广泛。

氢以化合物的形态大量贮存于水中，而水资源是地球储量最丰富的资源之一，地球70%的面积被水所覆盖，总储量达14亿立方公里，为氢能的获取提供了广泛的资源保障，水电解制氢气也是目前转化效率最高的制氢方法，但目前仍较为昂贵的生产成本制约了水电解制氢的发展。

此外，氢能源也可以从煤、天然气等传统石化能源中制取，且技术相对成熟、成本较为低廉，但化石能源制氢过程中产生的环境污染问题仍有待解决。

虽然仍存在诸多技术障碍，但总体来说，氢能源制备具有广泛的资源基础，也因此成为各国能源战略的重要内容。

氢能源节能环保、高效清洁，将成为绿色能源体系重要组成。

随着石油、天然气、煤等存量有限的化石燃料储量的日益减少及环境负担的不断加重，氢能源作为高效替代清洁能源正逐渐受到重视。

氢的单位燃烧热值是汽油的3倍、焦炭的4.5倍，而标准状态下密度却仅为0.0899g/l，具有燃烧热值高、重量轻、可连续供能、存储运输便捷等特点，既可满足交通工具等移动式能源需求，又能实现家庭、公共场所等等分布式能源需求，应用领域广泛。

更为重要的是，氢燃烧时除生成水和少量氮化氢外，不会产生一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，环境负担小。

因此，氢能源有望成为未来社会绿色能源体系的重要组成。

利用氢设施削峰填谷，是解决新能源输出不稳定的有效途径。

风能、太阳能光伏发电是应用技术最为成熟的新能源，但其受天气、季节、时间的约束性较大，发电量不稳定，在给电网造成了较大负担的同时，极易造成资源浪费。

仅中国，2013年就有高达162亿千瓦时风电因无法消纳而被迫放弃，约占全国风力发电总量的一成。

通过将由氢水电解装置、储氢装置以及燃料电池组成氢设施与太阳能光伏、风力发电设备集成应用，在电力富余时将其转化为氢储存起来留待电力紧张时使用，既能有效缓解新能源输出不稳定对电网造成的负担，又能解决能源应用的周期性短缺，将在提高能源利用率、增强电网稳定性中发挥重要作用。

由于氢能源的众多优势，发达国家均极积地布局氢能源产业。

美国早在2004年就发布了《氢能源计划》，将氢能和燃料电池确定为维系经济繁荣和国家安全的技术之一，提供大量资金资助科研机构进行氢能研发，计划分四个阶段到2040年全面实现氢能源经济；法国政府于2013年9月启动了包含氢能源发展的“新型工业国家”项目，支持各种与氢能相关的技术发展，包括氢气的生产、储存、相关基础设施的建设以及清洁交通的推广，旨在将法国建设成欧洲氢燃料领域的领导者。

但综合分析来看，氢能源产业化推进速度较慢，目前全球的加氢站总数不过一百座，氢能源应用发展仍主要局限在个别区域的应用示范，尚未有国家真正搭建起氢能源应用体系。

二、氢能源距产业化应用仍有一段距离，燃料电池将成为率先起步领域

（一）氢能源在制备、储运环节仍存在较大安全环保障碍，制约了氢能源的产业化推广

氢能源的制备方式包括水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等。

受到技术、成本限制，从石油、天然气等化石能源中制取氢气是当前全球氢能制备的主要途径，但化石能源制取氢气时，会伴随大量的能量流失并排放一氧化碳、氮氧化物等有害气体，大大削弱了氢作为清洁能源的环保效益，实际上从石化能源制备氢能本身就不符合降低对石化能源依赖的发展新能源的初衷。

此外，氢能源储运过程的安全性也存在较大问题。

当前氢气的储运主要通过将氢气加压或者液化后利用管道或者交通工具进行传输，由于氢气对金属的腐蚀性，易造成储运容器的开裂，加大了氢气泄露风险，加之氢气较低的燃点（比汽油低20倍），一旦出现泄漏，极易被点燃，与空气混合后更是容易产生爆炸。

在制氢技术、储氢材料没有出现重大突破的前提下，氢能源的产业化将面临较大的困难。

（二）从成本来看，现阶段氢能源应用与传统能源相比存在较大差距

作为二次能源，氢能源需通过物理化学手段进行提取，且储运条件要求较高，在当前技术条件下额外能耗较高，经济性与传统能源相比仍存在较大差距。

目前，石油、天然气等化石能源是氢气制备的主要来源，但化石能源制取氢气过程中本身会产生较大能耗，再加上将化石能源输送到氢气生产装置以及生产过程中配的相应环保装置，所耗费的能量更大，大大提高了氢气制备的成本，从水中电解制取氢气的成本则更高。

而能量储备角度来看，在当前技术条件下氢储备能量后再释放能量的效率仅约50%左右，远不及其它较为先进的储能电池（75-85%），更是不及用电力传输超过90%的传输效率。

因此在现阶段，从经济性来看氢能源与传统能源还存在较大差距，成为阻碍氢能源市场应用推广的另一大阻碍。

（三）以电池为核心产品开展的固定领域应用将成为氢能应用率先发展的领域

虽然氢能源的大规模产业化发展仍存在很多障碍，但围绕氢燃料电池应用市场的加速发展将推动氢能源产业的发展，家庭、商业领域的固定应用以及叉车、汽车等交通运输领域将成为氢燃料电池应用加速的主要推动力。

据统计2012年，全球燃料电池系统出货量近3万台，同比增长约34%，相对2008年增长超过321%，其中，固定式氢燃料电池从2008年的2000台上升到2012年的2.5万台，增速最为明显。

2013年10月，松下公司与日本东京燃气公司宣布研发出可供家用的燃料电池“ENE•FARM”，2014年7月德国弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统研究所（IKTS）宣布其研发的适用家庭使用的燃料电池发电装置进入市场化批量生产前的试运行阶段。

在绿色环保需求提升、能源约束加剧的背景下，家庭、公共场所节电、自身发电需求将呈持续增长态势。

相比之下交通运输领域需求增长较为平稳，目前全球交付量不超过1万台。

但随着2015年前后丰田等公司燃料电池车商业化的推进，未来几年汽车领域燃料电池增速将大幅提升。

根据日本富士经济对产业和商业、家用、燃料电池车、叉车等驱动、便携和应急以及便携终端6个领域的调查显示，到2025年全球市场总计将达到51843亿日元。

综合分析来看，氢能源受制于诸多技术障碍和较为缓慢的产业化进程，短期内不会对全球能源版图产生重大影响，但从长期来看，氢能源作为一种战略性清洁能源仍将有较好的发展前景。

国内方面，由于对发展氢能源的争论较大，国家一直未对氢能源的发展战略做出明确规划，国内氢能源发展步伐远远滞后于发达国家。

但应该认识到，若不跟上这一技术发展趋势，当若干年后氢能源技术出现重大突破，中国又将花费巨大的成本开展新一轮技术引进。

因此，国家应当加强对氢能源技术发展的重视，提前做好战略布局。

三、中国应加强关注氢能源技术发展，提前做好战略布局

（一）加强顶层设计，尽快明确产业技术路线

国家应尽快组织国内专家、学者、行业企业研究中国氢能发展的现状及面临的问题，充分吸取国外氢能发展的经验和教训，结合中国社会现状及市场需求特点，制定《中国氢能源产业中长期发展战略》，明确中国氢能源发展的技术路线，确定中国氢能源产业关键原材料、核心技术、应用领域、产业布局等的发展方向。

同时，有针对性地制定推动产业技术发展、应用推广的鼓励政策、加快完善行业技术标准和氢能源基础设施建设标准，为中国氢能源产业化创造良好的发展环境。

（二）加大在分布式能源领域的应用示范

加大应用示范推动力度，加强应用领域的广度和示范影响的深度。

一方面，政府相关部门、大型国有企业应带头使用燃料电池汽车、氢能源备用电池等氢能源产品，进一步加大在重大活动中的氢能源产品示范应用力度，提高社会对氢能源的了解和认识；另一方面，建立示范应用激励机制，鼓励家用电器、通讯及公共建筑等领域积极开展氢能源应用示范，拓展氢能源应用领域；此外，加强对输氢、储氢、加氢基础设施的规划建设，在当前城市规划建设中充分考虑与未来储氢、加氢设施的兼容性，将氢能基础设施建设规划纳入城市规划当中。

（三）积极推动与发达国家的交流合作

近年来，日本、德国、美国、丹麦等发达国家在氢能源制备、氢燃料电池关键核心技术等方面不断取得突破，家用、公共场所氢能源分布式发电和交通运输方面应用推广积极，为中国发展氢能源产业提供了宝贵的经验。

国家应该积极推动从中央、地方各层级与国外的经验交流、技术合作，搭建平台、创造机会推动国内企业、研究院所与国外机构开展氢能源应用产品的研发合作，商业试点的合作建设，通过学习借鉴国外的先进技术和经验推动中国氢能源产业的加快发展。