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为什么要发展氢能？

一直以来，能源问题都被世界各个国家所重视，因为能源是人类社会生活和发展进步的物质基础。

(相关资料图)

在过去的一个世纪中，人类使用的能源主要有三种：石油、天然气、煤炭，而根据国际能源机构的统计, 假使按目前的势头发展下去, 不加节制, 那么,地球上原油、天然气、煤炭三种能源供人类开采的年限, 分别只有40 年、60 年和220 年了。

进入21 世纪, 能源问题的重要性更是越来越突出, 确切地说, 能源问题已经不仅仅是某一个国家的问题,而是整个世界, 整个人类社会所要面对和所要解决的问题。

我国能源现状

我国能源消费以煤炭为主，油气进口依赖度高。从进口依赖度来看，能源产品中煤炭自给率较高，2021年进口依赖度为7.6%左右，细分品种来看，动力煤进口依赖度为4.2%、炼焦煤为10.1%、焦炭为0.3%。

但原油自2000年以来对外依赖度持续提升，2021年我国原油对外依赖度上升至72%，连续四年在7成以上。

天然气的对外依赖度也逐渐提升，这一方面由于煤改气的政策导向下，我国天然气需求快速提升，21年天然气表观消费量达3334亿立方米，是10年时的三倍多；另一方面，跨国境天然气长输管道、LNG接收站等基础设施建设的加速也为天然气大量进口铺平了道路，21年我国天然气进口量超过1500亿立方米，较10年的166亿立方米大幅提升，天然气对外依赖度也从10年的15%上升至21年的45.8%。

部分国家碳达峰、碳中和规划

双碳”目标下，能源变革正在发生。自2020年“2030碳中和、2060碳达峰”目标提出以来，对于新能源的需求和迫切度不断提上日程。

截至2021年11月份，全球制定碳中和目标的国家和地区有66个。有191个国家提交了第一轮“国家自主贡献”文件，涉及的减排量涵盖了全球90%以上的二氧化碳排放量。另有27个国家和欧盟已按照《巴黎协定》的要求通报了低温室气体排放的长期发展战略，这其中也包括“净零承诺”。各国均在向碳达峰、碳中和努力推进。

国家和地区碳达峰时间碳中和时间

美国20072050

欧盟19902050

加拿大20072050

韩国20132050

日本20132050

澳大利亚19902050

巴西20122050

随着应对气候变化压力增大、能源低碳转型加速，氢能源以其清洁、高效和应用场景丰富的优势备受世界瞩目。

氢能优势

从热值平均来看，石油为41.87MJ/kg，天然气为38.97MJ/kg，原煤为20.93MJ/kg，而氢气的热值达到142.4MJ/kg。氢能源是实现碳中和战略的关键能源，当前已有多个国家制定了氢能源发展路线图。

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氢能源发展现状

我国现状

根据中国氢能联盟预测，到2030年，我国氢气的年需求量将达到3715万吨左右，在终端能源消费中占比约5%；到2060年，我国氢气的年需求将增至1.3亿吨左右，在终端能源消费中占比约20%。

根据不同的制取方式和碳排放量，氢能被分为灰氢、蓝氢和绿氢。

灰氢是指通过化石能源、工业副产等生产的氢气，伴有大量的二氧化碳排放。灰氢是当前的主流氢气，约占全球氢气产量的95%。灰氢中约70%来自于化石燃料燃烧，约30%是工业加工的副产品。灰氢主要应用于内部需求，即直接用于氢气生产站点。

蓝氢是在灰氢的基础上，将二氧化碳副产品捕获、利用和封存而制取的氢气，是灰氢过渡到绿氢的重要阶段。虽然蓝氢能够减少约90%的碳排放，但是二氧化碳的封存需要相对罕见的地质条件，这就限制了蓝氢的发展。

绿氢是利用可再生能源（如太阳能或风能等）发电后，通过电解工序制取的氢气。绿氢的制取技术路线主要为电解水，其碳排放可以达到净零。

2020年我国氢气来源中，62%为煤制氢，19%天然气制氢，仅有1%的可再生能源制氢，以煤、天然气等化石燃料为原料的传统煤制氢技术路线在制氢过程中会排放大量的CO2 ，并且制得的氢气中含有的硫、磷等杂质会对燃料电池系统组件造成腐蚀，因此对提纯技术有着较高的要求。

全球现状

全球氢气产量7000万吨/年，天然气制氢占比48%、石油制氢30%、煤制氢18%、电解水制氢4%，主要应用于化工冶炼、合成氨等领域，逐步拓展到交通、分布式供能、家用热电联产、天然气部分替代、氢冶金等领域。

目前存在困境

成本：成本是制约氢能发展最主要的因素，制氢->储运->加注各个环节成本均有下降空间。

制价高：我国氢能制取方式主要为灰氢，采取化石原料制氢与工业副产氢两种制备工艺。在原来工业流程 中进行提纯去除杂质。相较于传统能源采掘增加了提纯，成本有所增加。制氢最理想目标绿氢的方式，需要采取电解水制氢工艺来说，制氢技术和设备尚未成熟，因此未能规模化生产，制造过程中电价成本制约；

储运难：储运环节高压气态方式效率不高，液氢和管道运输技术成本投入大，尚未成为主流；目前我国主要应用高压气态储氢与长管拖车的运输方式，液态储运密度更高，运输周期短，目前技术尚未成熟，有待开发。

加氢站替换仍需政策驱动：加注环节加氢站建设速度快，成本高昂主要以政策驱动，未来将探索加氢合建站，结合现有基础设施达到降本增效。

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氢能未来发展前景

美国重视氢能源产业技术优势的建立和前瞻技术的研发，发布了《美国氢能经济路线图——减排及驱动氢能在全美实现增长》，在氢能源经济的迅速兴起和发展进程中，不断壮大相关产业活动。

俄罗斯新版《2035年能源战略草案》明确将氢能源作为能源行业战略重点，目标是通过扩大氢气产能到2035年成为全球重要的氢能源经济国家。俄罗斯联邦能源部公布本国第一份氢能源战略发展路线图，提出2024年前在俄境内建立一个完全由传统能源企业主导的、涉及上下游的氢能源产业链。

日本高度重视氢能源产业发展，致力于构建氢能源社会和氢经济，明确提出将氢能源社会纳入国家发展战略。先后制定发布了《氢能源基本战略》和《氢能/燃料电池战略发展路线图》，规划实现氢能社会战略的技术路线。

欧盟将氢能源作为能源转型和低碳发展的重要保障，加大了氢能产业的推进步伐，推出《气候中性的欧洲氢能战略》，宣布建立欧盟氢能产业联盟，将绿氢作为未来氢能源发展重点，大力促进氢能源特别是可再生能源制氢产业的发展以及氢能源的广泛应用。

预计到2030年， 全球氢能领域的投资将激增到5000亿美元，2050年全球氢能产业将创造3000万个工作岗位，减少60亿吨二氧化碳排放， 在全球能源消费占比重的达到18%。

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关键词： 二氧化碳 技术路线 可再生能源