来源：《能源产业聚焦》
氢能作为一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，是我国未来能源体系的重要组成部分，是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体，是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。
形成完善的制氢产业链是发展氢能的第一步，提供“安全、经济、优质”的氢气供应链，是推动氢能产业发展的重要环节。
总体来看，氢能产业仍处于发展初期。我国是世界上最大的制氢国，不同的制氢技术路线，有着不同的成本、应用与发展前景。各地如何因地制宜发展最适合的制氢产业，促进氢能产业培育壮大，让经济效益与环境效益兼得是关键。
目前，我国制氢产业发展如火如荼，推动氢能产业发展的声音一浪更比一浪高，好似氢能产业已经迎来了春天期。为厘清产业发展脉络，在中国能源产业发展年会组委会的指导下，由环球网能源频道、《能源产业聚焦》编辑部联合推出“‘碳’路制氢”专题，主要分析报道制氢产业的新形势、新机遇和面临的新挑战，以及展望市场应用新空间等。
我国是世界上最大的制氢国，富煤的资源禀赋与全球第一可再生能源装机量，以及氢燃料电池汽车等氢能利用产业的发展，让我国在氢能供给上具有巨大潜力。
《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》提出，结合资源禀赋特点和产业布局，因地制宜选择制氢技术路线，逐步推动构建清洁化、低碳化、低成本的多元制氢体系。如何做到经济、稳定、绿色、低价、大量供应，是氢能发展的重要问题。行业现状与业内研究均显示，在碳排放与经济成本不断优化的进程中，制氢产业接下来10年左右将开启“灰、蓝、绿”三氢并存格局。
政策与下游需求量推动制氢产业发展
以氢燃料电池车为代表的交通领域是氢能初期应用的突破口与主要市场。2022年无疑是氢燃料电池汽车产业快速增长的一年。数据显示，今年1—4月，我国氢燃料电池汽车产量1034辆，销量为832辆，同比分别增长6.4倍和3.4倍。
2021年，首批以北京、上海、广东为牵头城市的三个氢燃料电池汽车应用示范城市群正式启动，今年年初，河南、河北两省牵头的氢燃料电池汽车应用示范城市群也获批。在国家和地方的双重支持下，示范城市群的氢燃料电池汽车相关环节建设将提速，车辆示范运营将是重要推手，无疑将带动制氢产业快速增长。《节能与新能源汽车技术路线图2.0》指出，2025年我国氢燃料电池汽车保有量将达到10万辆左右，加氢站1000座，2030年燃料电池汽车将达到100万辆左右，加氢站5000座。
在交通、冶金等领域的应用趋势下，近年我国氢气产量规模逐年递增。数据显示，当前我国氢气产能约4100万吨/年，产量约3342万吨/年，是世界第一产氢国。
《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》作为我国氢能产业顶层设计，为制氢提出了明确方向：在焦化、氯碱、丙烷脱氢等行业集聚地区，优先利用工业副产氢，鼓励就近消纳，降低工业副产氢供给成本。在风光水电资源丰富地区，开展可再生能源制氢示范，逐步扩大示范规模，探索季节性储能和电网调峰。推进固体氧化物电解池制氢、光解水制氢、海水制氢、核能高温制氢等技术研发。探索在氢能应用规模较大的地区设立制氢基地。
除了上述业内呼吁已久的氢能顶层设计，今年以来，我国多项政策中均对制氢有所涉及。例如工业和信息化部、国家能源局等部委今年4月联合印发《关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》。鼓励石化化工企业因地制宜、合理有序开发利用“绿氢”，推进炼化、煤化工与“绿电”、“绿氢”等产业耦合示范。
由国家发改委、国家能源局等九部门联合印发的《“十四五”可再生能源发展规划》亦提出开展规模化可再生能源制氢示范。在可再生能源发电成本低、氢能储输用产业发展条件较好的地区，推进可再生能源发电制氢产业化发展，打造规模化的绿氢生产基地。有序推进海上风电基地建设。建设海洋能、储能、制氢、海水淡化等多种能源资源转换利用一体化设施。
根据《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》提出的目标，到2025年，我国氢能示范应用取得明显成效，清洁能源制氢及氢能储运技术取得较大进展，市场竞争力大幅提升，初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系；到2030年，可再生能源制氢广泛应用，有力支撑碳达峰目标实现；到2035年，可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升，对能源绿色转型发展起到重要支撑作用。
碳排放与经济性是技术路线主要考虑指标
作为二次能源，氢能的“来处”决定了氢能全生命周期是否真正“清洁”和“零碳”。为了区别不同氢能制备方式的温室气体排放强度，目前业内普遍将氢能按照颜色标识区分为灰氢（普通化石燃料制氢）、蓝氢（普通化石燃料制氢与碳捕捉、封存技术结合的制氢方案）和绿氢（可再生能源电解水制氢）。
沿着制氢工艺的发展脉络，可以分为传统制氢技术和新型制氢技术两类，传统制氢技术包括煤气化制氢、蒸汽甲烷重整（SMR）制氢、石脑油重整制氢、工业副产气提取制氢、传统电解水制氢；新型制氢技术包括可再生能源电解水制氢（风电、光伏制氢）、热化学制氢、核能制氢和生物质制氢等。
从氢气来源看，“灰氢”是我国目前氢气的主要来源，占比超过3/4。专家指出，灰氢是我国氢能产业发展初期的现实资源选择，其高碳排的缺点不符合未来“碳中和”发展理念。蓝氢为代表的化石能源的清洁化制氢工艺可实现高碳能源低碳化利用，在一定程度上缓解碳排放问题，是我国推进能源体系由高碳排到零碳排发展的重要过渡形式。而相比之下，绿氢的制氢工艺可提高清洁能源利用率，推进能源系统完成低碳化转型，是实现碳达峰、碳中和目标的必然选择。
在“绿氢”技术方面，中国工程院院士，中国矿业大学（北京）教授彭苏萍介绍，我国在固体氧化物电解池（SOEC）电解水方面做了较多的探索，已成功研制出装备，不但实现分布式制氢，而且可以电解二氧化碳或共电解制合成气，进一步合成甲烷、甲醇等。
在产业实际应用中，对“灰蓝绿”制氢方式的选择并非“非此即彼”的排斥关系。广东省佛山市是国内较早布局氢能与燃料电池汽车产业的城市，佛燃能源集团已建成投运的佛山南庄站内制氢加氢加气一体化站，应用了光伏绿电电解水制氢技术，而除了绿电制氢外，该站还配备了站内天然气制氢设备。
除了碳排放的选择，制氢产业目前最需要跨越的是成本障碍。据了解，化石能源制氢与焦炉煤气提氢是目前成本最低的制氢技术，制氢成本均在20元/kg以下，煤制氢成本9—11元/kg，工业副产气制氢成本10—16元/kg。而电解水的绿氢的成本在25元/kg以上，风电光伏制氢成本30—40元/kg，是灰氢的两倍以上。较高的制氢成本使得现阶段加氢站氢气售价远高于汽油和柴油售价，是导致加氢亏损的重要原因之一。
尽管绿氢目前高昂的成本让可再生能源大规模制氢暂未成为现实，但碳达峰、碳中和目标下，绿氢依然是行业公认的终极方向。《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》预测，到2030年，我国氢气年产量将达3715万吨，其中可再生能源制氢产量约500万吨，占氢气总产量的15%，有望实现平价；在2060年碳中和情景下，我国氢气年产量将增至1.3亿吨左右，可再生能源制氢产量约1亿吨，绿氢占比76%。
当前至2030年是多种氢源并行扩张时期
彭苏萍介绍，现阶段我国主要以煤制氢为主，具有便宜、可靠、稳定的优点，这符合经济的能源属性要求，因此“十四五”期间应该做好煤制氢资源的综合利用，避免氢能成为一种“贵族能源”。同时加快可再生能源制氢和绿氢消纳应用示范，降低可再生能源电解资金成本，加快煤制氢耦合CCUS(碳捕获、利用与封存）的示范论证，研发集中攻关质子交换膜（PEM）和固体氧化物电解池（SOEC）电解水技术。
业内专家指出，当前至2030年是灰氢、蓝氢、绿氢并行发展的多种氢源扩张时期。当前至2030年这一时期，全国氢气主要供应区域仍维持现有制氢（包括专门制氢企业以及副产氢企业）项目地域分布。这一格局下，氢气的供应主要用于满足本地的工业原料需求，是在绿氢还没有大规模发展起来的形势下，满足工业发展对氢原料刚需的现实格局；这一时期满足快速增长的交通氢燃料需求的氢源以灰氢为主，其积极意义在于依托灰氢探索氢能交通的商业经营模式。
在将来绿氢成为主体氢源之后，蓝氢会完全失去市场吗？在中国石化集团经济技术研究院正高级经济师罗佐县看来，依托天然气制氢来提供丰富氢源具有可行性，未来理想的格局应该是形成绿氢为主，“蓝绿”互动的良性格局。
“未来随着非化石能源发展力度加大以及全球能效水平的持续提升，天然气价格最终呈下行态势，依托天然气外加CCUS技术制取一定数量的蓝氢可能性完全存在。”罗佐县建议，布局一批天然气管线沿线的天然气制氢的蓝氢项目。一是依托国内天然气管网沿线地区气源供应的管网沿线布局项目，如西气东输、川气东送工程等中东部管网沿线地区。制氢的基本思路应该是尽可能通过绿电制取绿氢，蓝氢在某种程度上是一种补充。二是依托东部沿海的LNG接收站气源优势，根据需要建设一定数量的天然气制氢项目，同时基于制氢带动近距离氢气运输及消费。将来在内地的中部地区及上海、广东、山东、福建、江苏等LNG气源供应充分地区均可建立起相应的基于天然气制氢的蓝氢项目，形成氢气供应“蓝绿”互动格局。
编辑 | 齐琛冏
审核 | 牟思南