当前氢能对碳减排的贡献

    随着氢能支持政策陆续出台，相关项目开始密集落地，氢能技术自主化研发和规模化应用能力显著提升。尽管如此，我国氢能产业仍然处于发展初期。

    尽管我国氢能产业仍处于发展初期，但我国拥有全球最大的氢能生产和消费市场，同时也拥有全球最大的氢能商用车市场，已成为全球清洁低碳氢能发展的重要主导者之一。截至2024年6月底，我国已规划约430个可再生能源制氢项目，氢能应用由交通、工业逐步向电力、建筑等多元场景延伸。

    当前我国氢气生产以化石能源制氢为主，氢能的减排潜力尚未得到充分挖掘。2023年，我国氢气总产量在3500万吨以上，其中煤制氢约占60%、天然气制氢和工业副产氢分别约占20%。氢气主要应用于合成氨、合成甲醇、炼油等化工产业，占总消费量的85％左右。其中，合成氨和合成甲醇用氢以煤制氢为主，占比70％左右。石油炼化的副产氢是重要的自产氢源，炼油用氢中工业副产氢占比在40％以上。

    截至2024年6月底，我国累计建成运营可再生能源制氢项目78个，覆盖25个省、自治区、直辖市，产能超过10万吨/年，合计项目规模约970兆瓦。其中，使用的可再生能源以太阳能为主，光伏制氢占比约73.5%；使用的电解槽以碱性电解槽为主，装机规模占比约86.8%。氢能应用方面，近3年可再生能源制氢投产项目主要集中在工业和交通领域，其中，工业领域可再生能源制氢产能占总产能的近70%，主要用于替代合成氨、合成甲醇及炼化工艺中的化石能源制氢。

    在可再生能源制氢项目区域分布方面，西北内陆和东南沿海氢能产业集群初具规模。西北地区主要建设氢能产业示范区，实现可再生能源规模化制氢，其中，宁夏、新疆、内蒙古为可再生能源制氢领先地区，3个自治区可再生能源制氢产能约占全国可再生能源制氢总产能的80%，主要用于合成氨、合成甲醇和绿色炼化等工业领域。长三角地区主要推进海上风电制氢、加氢网络建设、氢燃料电池汽车应用和氢能国际贸易。大湾区积极探索海上风电制氢、海水制氢，推进氢能制备加注一体化建设，深化氢能多元应用。初步统计，已投产的可再生能源制氢项目可带来年超百万吨的二氧化碳减排量。

    氢能的未来需求与减排潜力

    我国煤制氢占比较高，氢气生产平均碳排放强度高于低碳氢水平，是欧美日等发达国家和地区制氢碳排放强度的2~3倍。从长远来看，我国的氢能生产需要从以化石能源为主逐步过渡到以可再生能源为主的低碳/清洁氢生产。

    氢能作为一种二次能源，其低碳程度取决于全生命周期，尤其是制氢环节的排放水平。当前，由于我国煤制氢占比较高，氢气生产平均碳排放强度高于低碳氢水平，是欧美日等发达国家和地区制氢碳排放强度的2~3倍。天然气制氢与工业副产氢碳排放强度相对较低。电解水制氢中，制氢碳排放强度与所用电力碳排放强度直接相关。基于绿色电力制备的氢气几乎不产生碳排放，而在当前的电力结构下，直接使用网电制备的氢气碳排放强度是煤制氢的1.2倍。从长远来看，我国的氢能生产需要从以化石能源为主逐步过渡到以可再生能源为主的低碳/清洁氢生产。

    当前，可再生能源制氢成本是化石能源制氢成本的2~4倍，缺乏市场竞争力。影响氢能成本的因素包括制氢技术、制氢规模、原料成本、用能成本、区域异质性等。从平准化制氢成本来看，化石能源制氢成本整体处于较低水平，电解水制氢成本整体较高。现阶段化石能源制氢成本在10~20元/千克，可再生能源制氢和网电制氢成本在20~35元/千克。从未来发展趋势看，可再生能源制氢成本将大幅下降。到2030年可再生能源制氢成本将降为7~25元/千克 ，2035年前后可再生能源制氢将整体具有市场竞争力。

    随着经济性不断提升，氢能生产结构中低碳氢和清洁氢的占比将迅速提升，这将进一步丰富氢能的多元应用，支撑氢能成为未来能源体系的重要组成部分。随着技术进步和成本下降，氢能在我国的市场需求预计将快速增长。

    可再生能源制氢替代是化工、钢铁、水泥、交通和建筑等部门实现碳中和的关键技术选择之一，已被行业公认是难减排部门脱碳的重要抓手。到2030年，可再生能源制氢年产量预计为350万～650万吨，实现年二氧化碳减排约7500万吨；到2060年，我国氢能年总需求量将有望在1亿～1.8亿吨，可再生能源制氢产量占比有望超过75%，年减排二氧化碳在16亿吨以上。

    ●交通部门

    随着氢燃料电池车的技术进步和相关政策的落实推进，交通部门对氢能的需求量将快速增加，氢能应用场景将逐步从重卡向航运等领域扩展。至2030年，氢能将主要应用于重型卡车、冷链物流、城际巴士、港口机械作业车辆等场景，氢燃料电池汽车保有量将达到60万辆，这将带来每年150万吨以上的氢气需求量，其中，可再生氢占比在40％左右，工业副产氢也将在交通部门中发挥重要作用。

    ●工业部门

    化工、钢铁、水泥等工业部门的碳排放强度高、体量大，低碳替代手段有限。低碳氢和清洁氢可通过替代高碳原料和提供低碳热源等方式，使难以电气化的工业部门脱碳。低碳氢和清洁氢的大规模应用将有力推进化工、炼化、钢铁、水泥等工业部门的脱碳进程。碳中和目标下，我国在2030年用于化工、石油炼化的可再生氢有望在350万吨以上，年减少碳排放达5000万吨。

    ●电力部门

    随着未来电力系统中波动性可再生能源占比不断升高，氢能将在提高电力系统稳定性、低碳性、经济性方面发挥更大作用。清洁氢的应用将同时产生调峰、储能、减排等多种效益。预计2030年后，氢能在电力系统的应用或将迎来爆发式增长。2060年，我国电力系统中氢能需求量（不考虑掺氨量）有望在800万吨以上，可再生氢占比接近100%，同时减少1亿吨以上的碳排放量。

    ●建筑部门

    建筑部门是未来氢能应用的潜在部门。在当前我国的终端能源消耗中，建筑部门约占20%。氢能主要通过两种途径帮助建筑部门脱碳。一是天然气管道掺氢，依据目前的管网设施状况，仅需对管网和终端用能设施进行微小改造，故该途径在短期视角下具备较大应用潜力。二是建筑部门微型热电联供，在相关设备技术成本降幅较大的前提下，该途径具备较大应用潜力。据专业机构预测，至2060年，我国建筑部门氢能年需求量有望超过500万吨，主要以天然气掺混或直接燃烧的方式用于采暖炊事，同时带来每年8000万吨以上的碳减排量。

    影响氢能需求的关键因素

    影响氢能需求和产业发展的关键因素包括应用成本、技术进步、产业政策、经济发展、能源转型、氢技术安全和地缘经济合作等多个方面。

    应用成本、技术研发与产业政策

    氢能的应用成本是决定氢能发展规模的关键因素，也是制约氢能产业发展的主要障碍。未来10年是以清洁低碳氢为核心的氢能产业发展关键阶段，为加快清洁低碳氢成本下降速度，需要鼓励制氢、储氢和用氢技术创新，加大研发力度；加强清洁低碳氢示范项目建设及推广，鼓励氢能生产利用模式创新和基础设施完善，帮助氢能产业实现经济跨越发展；加大氢能产业政策支持力度，通过补贴、环境管制等方式将氢能外部化环境效益内部化，提升清洁低碳氢项目的经济效益和市场竞争力，推进氢能大规模商业化和产业化。

    能源和工业系统的低碳转型

    氢能产业发展与能源和工业系统的低碳转型相互作用、相互影响。从氢能应用角度看，能源系统、工业系统是氢能应用的主要场景，其加速脱碳将带来更高的清洁氢需求。从氢能生产角度看，能源系统清洁性、经济性的提高将为清洁氢提供充足的低碳、低成本电力，而工业系统的副产氢是当前氢能的重要组成部分。上述系统的加速脱碳将显著影响氢能生产的供给结构，需要以系统观念统筹能源、工业、氢能系统协同转型，处理好整体与局部、短期目标与长期目标的关系。

    氢安全

    氢气的质量能量密度高，燃烧、爆炸范围广，点火能量低，火焰传播速度快，高压下易引起氢脆，表现为很不安全。但氢气逃逸速度快，体积能量密度低，燃烧热辐射低，在开放空间又表现为很安全。需要通过技术创新和突破来应对氢气生产、储存、运输和应用方面的安全挑战。除改进和完善氢系统的安全设计和采用兼容材料外，还需要深化氢产业链相关管理者和运营商对氢能安全的认识。

    地缘经济合作

    由于可再生能源的部署潜力存在明显的地域差异，其下游的终端用氢成本将受到部署地域的显著影响。对于日本、韩国等对氢能存在高度需求的国家来说，具备较高可再生能源部署潜力的国土空间相对有限，对低成本氢气存在更高需求，这将带来较大的国际贸易空间。需要积极推进地缘经济合作，促进国际氢能贸易和跨境基础设施建设，增强在氢能技术、标准和治理机制方面的话语权。