氢能源：中国清洁能源转型的关键技术

在全球应对气候变化的背景下，中国正积极推进能源结构的清洁转型，以实现其雄心勃勃的碳中和目标。氢能源，特别是通过可再生能源电解水生产的“绿氢”，被视为这场变革的关键技术之一。它不仅能有效降低碳排放，还有助于中国实现能源独立和环境可持续发展。

氢能在中国能源版图的崛起

中国是世界上最大的氢气生产国和消费国，在全球氢能发展中占据核心地位。根据 PtX Hub 的数据，自2010年以来，中国的氢气产量以每年6.8%的速度增长，2020年达到3300万吨。然而，长期以来，中国的氢气生产主要依赖煤炭气化产生的“灰氢”（通过煤炭气化产生的氢气，碳排放量高），这种高碳排放的生产方式与清洁能源转型目标背道而驰。

政策驱动下的氢能产业

近年来，氢能在中国国家能源和技术发展战略中的地位日益提升。2022年3月发布的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》为中国氢能产业发展描绘了清晰的蓝图，设定了到2025年实现5万辆燃料电池汽车的规模化应用，并同步建设一批加氢站的目标。国际能源署（IEA）在其政策数据库中强调，该规划还强调了氢能在能源存储、发电和工业领域的多功能应用潜力。更重要的是，规划明确提出到2025年，利用可再生能源生产10万至20万吨的绿氢，这标志着中国对发展可持续氢能生产路径的坚定决心。

迈向绿氢时代

为了实现氢能的清洁化，中国正大力推动从“灰氢”向“绿氢”（利用可再生能源电解水制氢，碳排放接近于零）的转变。绿氢通过可再生能源（如风能和太阳能）电解水生产，具有显著的低碳优势。还有一种“蓝氢”（化石燃料制氢结合碳捕获、利用与封存(CCUS)技术）的方式也可以降低制氢过程中的碳排放。

技术突破与成本效益

由中国招商局集团支持的绿氢设备制造商 CM Xiageng Hydrogen Energy Technology 正是这一转型趋势的代表。《南华早报》报道称，该公司计划将其产能扩大四倍，反映出中国绿氢市场的蓬勃发展和对未来增长的信心。CM Xiageng Hydrogen Energy Technology 董事长兼总经理高小平强调，氢气生产必须从化石燃料转向可再生能源，以确保整个供应链的低碳足迹。公司正积极致力于电解水制氢设备的技术升级，这是绿氢生产的核心。随着技术的不断成熟和规模化效应，绿氢的生产成本有望大幅下降，增强其市场竞争力。

区域协同发展

中国的氢能战略并非单一策略，而是由国家战略和众多区域战略共同构成。哥伦比亚大学全球能源政策中心的研究指出，各省市自治区纷纷出台氢能发展规划，设定了更宏伟的可再生氢目标。例如，内蒙古计划到2025年实现48万吨可再生氢年产量，远超国家目标。这种“自下而上”的推动力，使得省级规划可能更能真实反映未来中国氢能产业的发展前景。

氢能的多元化应用

氢能在中国多个关键领域展现出广阔的应用潜力。

交通运输领域

在交通运输领域，氢燃料电池汽车具有能量转换效率高、续航里程长、加注时间短、零排放等优点，是实现交通领域深度脱碳的重要技术路线。中国正积极推动氢燃料电池汽车的示范应用和推广，特别是在公交车、重型卡车等商用车领域。根据 Linklaters提供的数据，中国已建成250多座加氢站，为超过6000辆燃料电池汽车提供服务。根据《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，中国将优先发展氢燃料电池在中重型车辆上的应用，并探索其在船舶、飞机等领域的应用。此外, 中国也在积极研发氢燃料电池火车.

工业领域

在工业领域，氢气作为清洁能源和原料，可广泛应用于氢冶金、合成氨、合成甲醇和石油炼制等过程。在钢铁工业中，氢气可替代焦炭作为还原剂，从铁矿石中还原出铁，大幅减少二氧化碳排放。根据 Guide to Chinese Climate Policy，2020年，中国的氨合成消耗了1100万吨氢气，甲醇生产消耗了900万吨，石油炼制消耗了800万吨。随着绿氢制备成本的降低和技术的进步，绿氢有望逐步替代这些领域的灰氢，实现工业领域的深度脱碳。此外，中国还在积极探索氢能在燃料电池叉车等物流设备中的应用。

建筑领域

在建筑领域, 氢能可以用于建筑供暖和制冷。中国国家能源局已认可将氢气以低于20%的比例掺入天然气中，为建筑物供热的可行性，从而在减少碳排放的同时提供热能。此外，氢能还可以通过燃料电池为建筑物发电，为建筑物提供可靠的清洁分布式电源。通过热电联产系统，氢燃料电池可以同时提供电力和热能，提高能源利用效率。

储能领域

氢能还可以作为一种储能介质，将间歇性的可再生能源（如风能、太阳能）产生的电力转化为氢气储存起来，在需要时再通过燃料电池将氢气转化为电能，从而提高可再生能源的利用率和电网的稳定性。

中国氢能发展的挑战与对策

虽然中国氢能产业发展迅速，但也面临着诸多挑战：

基础设施建设滞后： 加氢站等基础设施建设不足，制约了氢燃料电池汽车的推广和应用。氢气的储存和运输也存在技术和成本方面的挑战。

绿氢制备成本高昂： 目前绿氢的制备成本仍然高于灰氢，需要通过技术创新和规模化效应降低成本。

技术瓶颈： 氢燃料电池、电解槽等关键核心技术仍需突破，提高性能和可靠性。

标准体系不完善： 氢能相关的技术标准、安全标准、检测认证体系等仍需完善。

应对挑战的策略

为了应对这些挑战，中国正采取以下措施：

加大政策支持力度： 通过财政补贴、税收优惠、金融支持等政策，鼓励氢能技术研发、基础设施建设和示范应用。

加强基础设施建设： 加快加氢站建设，构建完善的氢能供应网络。

推动技术创新： 支持企业、高校、科研机构开展氢能核心技术攻关，突破技术瓶颈。

完善标准体系： 建立健全氢能相关的技术标准、安全标准和检测认证体系。

国际合作与展望

虽然中国国内能源需求巨大，且氢气长途运输存在限制，中欧间直接氢气贸易机会有限。但绿色金融与发展中心指出，双方在研发、标准制定、低碳氢技术和设备贸易，以及在第三国开展联合项目等方面有广阔合作空间。这些合作有助于加速中欧绿氢转型，促进可持续性标准共识。例如，中国与德国在氢能技术研发、标准制定、示范项目等方面开展了广泛合作。此外，中国还积极参与国际氢能委员会（Hydrogen Council）等多边合作机制，推动全球氢能产业发展。

一带一路与氢能

在“一带一路”倡议下，绿氢在交通运输等领域潜力巨大，特别是在航运、铁路、公路运输。液氢有望成为远洋集装箱船舶的燃料，助力中国“海上丝绸之路”的绿色发展。中国企业在海外投资中，应加大对可再生能源和绿氢领域的投入，推动“一带一路”的绿色可持续发展。

总结

通过持续的政策支持、技术进步和全产业链协同，氢能有望在中国构建清洁低碳、安全高效的能源体系，实现碳中和目标的过程中发挥关键作用。中国正积极参与全球氢能发展，为构建清洁、美好的未来贡献力量。