江蘇氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀及對策建議分析

＊張敏 林江剛 劉榮峰 趙孝保

（1.江蘇省工程咨詢中心有限公司能源發(fā)展業(yè)務(wù)部 江蘇 210003 2.南京師范大學(xué)能源與機(jī)械工程學(xué)院 江蘇 210042）

我國高度重視氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2019年國務(wù)院《政府工作報(bào)告》首次明確提出“推動充電、加氫等設(shè)施建設(shè)”，國家發(fā)改委頒布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2019年本）》[1]，也將“氫能、風(fēng)電與光伏發(fā)電互補(bǔ)系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用，高效制氫、運(yùn)氫及高密度儲氫技術(shù)開發(fā)應(yīng)用及設(shè)備制造，加氫站及車用清潔替代燃料加注站，儲氫材料，70MPa儲氫瓶”等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域列入鼓勵類。

2020年9月，在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上作出“力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的重大承諾，明確了中國未來低碳發(fā)展的新目標(biāo)，而氫能將成為低碳發(fā)展的重要方向之一。本文概述了我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，詳細(xì)分析了江蘇發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的潛力，剖析目前存在的關(guān)鍵問題，提出了“十四五”氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展幾點(diǎn)對策和建議。

1.我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

（1）氫能概述。氫（H），在元素周期表中排名第一位，主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn)，通常的單質(zhì)形態(tài)是氫氣（H2），氫氣可從水、化石燃料等含氫物質(zhì)中制取，是重要的工業(yè)原料和能源載體[2]。氫能是一種具有多種優(yōu)勢的二次能源，來源多樣、用途廣泛；此外，氫的能量密度大，熱值是汽油的3倍[3]。

（2）發(fā)展政策?！笆濉币詠?，我國陸續(xù)發(fā)布了《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施路線圖》《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計(jì)劃（2016-2030年）》《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》《中國制造2025》 《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》《“十三五”交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》等國家頂層規(guī)劃，明確了氫能產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性地位，推動了氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。2019年3月，“推動充電、加氫等設(shè)施建設(shè)”首次被寫進(jìn)《政府工作報(bào)告》。2020年，國家統(tǒng)計(jì)局首次將氫氣納入能源統(tǒng)計(jì)；2019年4月，《中華人民共和國能源法》（征求意見稿）將氫能納入能源；2019年12月，國務(wù)院新聞辦公室發(fā)布了《新時(shí)代的中國能源發(fā)展》白皮書，指出“加速發(fā)展綠氫制取、儲運(yùn)和應(yīng)用等氫能產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)裝備，促進(jìn)氫能燃料電池技術(shù)鏈、氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展”。2021年10月，國務(wù)院印發(fā)了《2030年前碳達(dá)峰行動方案》，其中11處提及氫能，如：“集中力量開展復(fù)雜大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和控制、大容量風(fēng)電、高效光伏、大功率液化天然氣發(fā)動機(jī)、大容量儲能、低成本可再生能源制氫，加快氫能技術(shù)研發(fā)和示范應(yīng)用，探索在工業(yè)、交通運(yùn)輸、建筑等領(lǐng)域規(guī)?；瘧?yīng)用”等[4]。

在各級政策的大力支持下，我國已形成氫能“制-儲-運(yùn)-加-用”完整產(chǎn)業(yè)鏈，初步具備規(guī)?；l(fā)展的基礎(chǔ)，已逐步集聚形成長三角、珠三角、環(huán)渤海、川渝等四大產(chǎn)業(yè)集群區(qū)域[5]，輻射帶動作用和對優(yōu)勢企業(yè)的吸引力逐步凸顯，集聚效應(yīng)初步顯現(xiàn)。

（3）產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。目前，我國氫能源產(chǎn)業(yè)正處于將氫氣從工業(yè)原料轉(zhuǎn)向能源利用的初級，短期內(nèi)，我國氫能的發(fā)展還將持續(xù)處于探索階段[6]。宏觀來看，氫能源產(chǎn)業(yè)不能被狹隘地定義為氫氣本身，氫能產(chǎn)業(yè)是一個(gè)多領(lǐng)域互補(bǔ)的開放式能源經(jīng)濟(jì)體。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看，氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括上游氫氣制備、中游氫氣儲運(yùn)、下游氫能應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié)。

①上游制氫方面。我國具有豐富的氫能供給經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，從制氫規(guī)模來看，我國已是世界上最大的制氫國，初估現(xiàn)有工業(yè)制氫產(chǎn)能約2500萬噸/年，可為氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期階段提供低成本的氫源。2020年我國氫氣產(chǎn)量約2050萬噸，由煤、天然氣類化石燃料生產(chǎn)的氫氣占約81%，工業(yè)副產(chǎn)氫氣約占18%，電解水制氫僅占1%[7]（見圖1）。根據(jù)國內(nèi)棄風(fēng)、棄光、棄水量情況，全國富余可再生能源的可制氫約200億立方米（約180萬噸）。

圖1 2020年我國氫氣主要來源占比情況

②中游儲運(yùn)氫方面。國內(nèi)氫氣儲存技術(shù)主要有高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫和儲氫材料三類，目前以高壓氣態(tài)儲氫為主，加氫站主要執(zhí)行35MPa高壓儲氫標(biāo)準(zhǔn)。從儲運(yùn)規(guī)模來看，截至2020年12月底，我國累計(jì)建成118座加氫站（不含3座已拆除加氫站），在建/擬建為167座[8]。其中，101座建成的加氫站已投入運(yùn)營，待運(yùn)營17座，投用比例超過85%，主要位于北京、上海、廣東、山東、江蘇、河南、四川、河北、湖北等地。

③下游氫應(yīng)用。我國氫能在能源、交通、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其以燃料電池車為代表的交通領(lǐng)域是氫能初期應(yīng)用的突破口與主要市場。2020年，國內(nèi)氫氣應(yīng)用主要集中在合成氨、甲醇、煉油等工業(yè)消費(fèi)上，占比達(dá)到81%，其余19%應(yīng)用于其他行業(yè)中[7]，見圖2。截至2020年底，全國氫能源汽車保有量7352輛，我國燃料電池汽車已進(jìn)入商業(yè)化初期[9]。隨著汽車示范應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，技術(shù)成熟度和可靠性逐步得到驗(yàn)證，推廣應(yīng)用開始向重卡、特種車、叉車、船舶等其他交通領(lǐng)域以及備用電源、應(yīng)急電源、儲能、無人機(jī)等領(lǐng)域拓展。

圖2 2020年我國氫氣主要消費(fèi)占比情況

2.江蘇氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)

（1）氫氣資源較為豐富。江蘇制氫資源絕大多部分來自化工、鋼鐵等行業(yè)副產(chǎn)氫。在考慮提純成本、純度、質(zhì)量、穩(wěn)定性、環(huán)保等因素情況下，用于燃料電池領(lǐng)域的氫氣主要來源于氯堿廠副產(chǎn)氫。從制氫潛力來看，依據(jù)《江蘇統(tǒng)計(jì)年鑒2020》預(yù)測，當(dāng)前江蘇省理論上制氫能力可達(dá)221.35萬噸/年，最多可供23.60萬輛大巴車/物流車使用。此外，截至2020年底，江蘇省新能源裝機(jī)達(dá)到3496萬千瓦，同比增長27.9%[10]，其中，風(fēng)電、光伏、生物質(zhì)等累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)居全國前列，因此，江蘇可再生能源制氫潛力較大。

（2）產(chǎn)業(yè)配套較為完備。近年來，江蘇氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，已初步形成了氫氣制備和儲運(yùn)、電堆及核心零部件、電池系統(tǒng)、整車制造和加氫站建設(shè)運(yùn)營等相對完整的氫能產(chǎn)業(yè)鏈體系。目前已集聚了南通安思卓、蘇州競立、國富氫能、神華氫能科技、江蘇重塑、蘇州金龍、南京金龍等一批優(yōu)勢企業(yè)[11]。目前，江蘇省域內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)超過140家，其中燃料電池零部件及電堆系統(tǒng)企業(yè)最為集中，擁有重點(diǎn)企業(yè)約38家；整車制造重點(diǎn)企業(yè)約10家；氫氣制備與儲運(yùn)環(huán)節(jié)重點(diǎn)企業(yè)約14家；加氫站相關(guān)設(shè)備制造與運(yùn)營重點(diǎn)企業(yè)約7家；裝備重點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)（包括燃料電池生產(chǎn)、組裝、測試設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)）約8家。從各城市企業(yè)分布來看，蘇州市燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)高度集聚，南京、無錫、南通、揚(yáng)州等市產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展水平較高。

（3）示范應(yīng)用全國領(lǐng)跑。①加氫基礎(chǔ)設(shè)施。目前江蘇省蘇州市、南通市、鹽城市等地率先開展氫能產(chǎn)業(yè)示范應(yīng)用，加氫設(shè)施布局已初步形成。我省已建成5座加氫站，其中包括固定式加氫站4座，撬裝式加氫站1座，另在建加氫站11座。已建成加氫站主要位于蘇州、南通、鹽城，其中蘇州3座、南通1座、鹽城1座。固定式加氫站（已建）日加氫能力均為1000kg，撬裝式加氫站日加氫能力500kg。②氫能示范應(yīng)用。交通應(yīng)用方面，目前全省約有82輛氫燃料電池客車、公交車，257輛氫燃料電池物流車投入試運(yùn)行，氫能示范應(yīng)用取得初步成效。氫燃料電池物流車領(lǐng)域，蘇州市200輛、南通市57輛，以城際和城市內(nèi)物流配送專線為主要應(yīng)用場景；汽車客運(yùn)車領(lǐng)域，蘇州市55輛、無錫市4輛、南通市13輛、鹽城市10輛。多領(lǐng)域示范應(yīng)用方面，目前已經(jīng)進(jìn)行的示范項(xiàng)目有公交車運(yùn)營、物流車示范運(yùn)營、氫能社會示范區(qū)、建筑照明供電、移動通信基站供電、醫(yī)院備用電源、人才公寓熱電聯(lián)供等。其中，南通市如皋依托大唐如皋氫能小鎮(zhèn)風(fēng)電制氫一體化示范項(xiàng)目打造省級特色小鎮(zhèn)—“氫能小鎮(zhèn)”，我國首個(gè)氫能經(jīng)濟(jì)示范應(yīng)用城、江蘇省首個(gè)氫能特色鎮(zhèn)。

（4）創(chuàng)新要素加速集聚。平臺方面，目前，江蘇省蘇州市已集聚蘇州市氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心、中科院大化所張家港產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、張家港氫云新能源研究院、江蘇華昌—電子科技大學(xué)氫能聯(lián)合研究院、國家再制造汽車零部件產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心等多門類的氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新服務(wù)平臺。如皋經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)與上海機(jī)動車檢測認(rèn)證技術(shù)研究中心有限公司合作建設(shè)的國家氫能源汽車研究檢測中心，為《長三角地區(qū)市場體系一體化建設(shè)認(rèn)證認(rèn)可檢驗(yàn)檢測領(lǐng)域?qū)ｍ?xiàng)工作方案》“兩平臺一基地”建設(shè)的一個(gè)重要項(xiàng)目，得到了上海、江蘇兩地政府及長三角辦公室的高度重視和大力支持，項(xiàng)目建成運(yùn)營后將成為長三角地區(qū)第一家第三方氫能與燃料電池綜合檢測平臺和技術(shù)服務(wù)中心。

3.存在的問題

從制氫技術(shù)水平來看，企業(yè)在煤制氫、氫氣提純等產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)方面技術(shù)較為成熟，但利用太陽能或風(fēng)能等可再生能源制氫面臨能量轉(zhuǎn)換效率低、成本高等問題，與國際先進(jìn)水平有一定的差距；從儲運(yùn)裝備水平來看，低溫液態(tài)儲運(yùn)設(shè)備與國際先進(jìn)水平相比較為成熟，但高壓氣態(tài)儲運(yùn)設(shè)備還存在一定的差距，加氫機(jī)、壓縮機(jī)、儲氫瓶、高壓閥門等核心設(shè)備尚未實(shí)現(xiàn)自主，存在技術(shù)“空心化”和產(chǎn)業(yè)缺乏核心競爭力的風(fēng)險(xiǎn)；從燃料電池關(guān)鍵材料來看，近幾年燃料電池及零部件環(huán)節(jié)的技術(shù)有所突破，但催化劑、質(zhì)子交換膜和膜電極等關(guān)鍵部件水平對比世界先進(jìn)技術(shù)水平仍有較大差距，產(chǎn)品對外依賴度較大；從產(chǎn)業(yè)定位來看，目前國家層面尚未將氫能作為能源管理，僅僅納入能源統(tǒng)計(jì)，但各地仍將其作為危化品管理，氫能定位在頂層設(shè)計(jì)上有待明確。

4.對策建議

從目前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，氫能產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展需要解決技術(shù)突破、政策協(xié)調(diào)、成本控制、產(chǎn)業(yè)配套、社會認(rèn)知等多方面多領(lǐng)域問題。因此，在“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)下，氫能產(chǎn)業(yè)雖迎來廣闊的發(fā)展空間，但也對氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量健康發(fā)展提出新要求。

（1）加強(qiáng)安全監(jiān)管。氫氣的爆炸極限較寬為4.1%～ 75%[2]。在現(xiàn)行的技術(shù)條件下，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展無法回避氫氣的生產(chǎn)、儲運(yùn)和利用環(huán)節(jié)的安全問題。因此，氫能的高質(zhì)量發(fā)展安全是首要控制因素。堅(jiān)持安全發(fā)展理念，完善相關(guān)安全制度和規(guī)范，建立系統(tǒng)全面的地方法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量、檢測、認(rèn)證以及服務(wù)保障標(biāo)準(zhǔn)體系，保障氫能產(chǎn)業(yè)安全健康發(fā)展。加強(qiáng)氫安全的理論和技術(shù)研究，加強(qiáng)氫泄露與擴(kuò)散燃燒、材料與氫的相容性、不同形式的儲氫系統(tǒng)、受限空間內(nèi)氫監(jiān)測等領(lǐng)域的研究，加快氫能產(chǎn)業(yè)自動化、數(shù)字化、智能化技術(shù)裝備研發(fā)，提高安全保障能力。強(qiáng)化氫能行業(yè)安全監(jiān)管，嚴(yán)防各類事故發(fā)生。企業(yè)落實(shí)安全生產(chǎn)主體責(zé)任，各級人民政府落實(shí)屬地管理責(zé)任，各有關(guān)部門按照職責(zé)落實(shí)安全監(jiān)管責(zé)任。

（2）突破關(guān)鍵技術(shù)。加強(qiáng)與國際國內(nèi)行業(yè)優(yōu)勢科研機(jī)構(gòu)的合作，協(xié)同開展氫能領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)并有效轉(zhuǎn)化，走出一條具有江蘇特色的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑。在制氫環(huán)節(jié)，加大關(guān)鍵材料、高效制氫、氫氣純化等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和國產(chǎn)化，支持低成本制氫技術(shù)研發(fā)。在氫儲運(yùn)環(huán)節(jié)，按照“低壓到高壓”“氣態(tài)到多相態(tài)”的方向開展技術(shù)攻關(guān)，開展安全儲氫裝置關(guān)鍵技術(shù)研究；加快加氫站核心設(shè)備氫氣壓縮機(jī)、高壓儲氫罐、氫氣加注機(jī)的國產(chǎn)化。在氫應(yīng)用環(huán)節(jié)，支持氫燃料電池多場景應(yīng)用研究。在氫應(yīng)用配套產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)，支持氫燃料電池電堆、關(guān)鍵材料、核心零部件的關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)集成研究，研究低鉑化、高活性的催化劑制備技術(shù)，研究穩(wěn)定性高、氫氣滲透率高、低成本的質(zhì)子交換膜制備技術(shù)；加快氣體擴(kuò)散層國產(chǎn)化；研發(fā)更輕、性能更好的金屬及復(fù)合雙極板；突破電堆輔助系統(tǒng)關(guān)鍵零部件、電堆發(fā)電效率、整體發(fā)電系統(tǒng)集成技術(shù)。

（3）穩(wěn)妥有序發(fā)展。以“合理集聚、產(chǎn)業(yè)協(xié)同，尊重現(xiàn)狀、發(fā)揮優(yōu)勢”為原則，結(jié)合各地資源條件、能源現(xiàn)狀、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、技術(shù)創(chuàng)新等情況，分區(qū)域、有序錯(cuò)位開展氫能相關(guān)基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化，用全局的視野謀劃各個(gè)地市氫能產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，增強(qiáng)集約集聚發(fā)展，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。堅(jiān)持協(xié)同發(fā)展，完善合作機(jī)制，出臺扶持政策，形成發(fā)展合力，吸取汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的教訓(xùn)，避免各地一哄而上、急于求成、低水平重復(fù)建設(shè)、同質(zhì)化布局和競爭等問題?；诮K氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)際初期階段，應(yīng)集中核心力量破解“卡脖子”難題，以盡可能少的代價(jià)探索出一條真正適合江蘇省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路。