雙碳背景下，氫能作為一種清潔高效的二次能源，在構(gòu)建安全高效的現(xiàn)代能源體系、保障能源安全、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級與推動能源科技革命中具有重要作用。

全球氫能賽道已經(jīng)開啟

氫能具有儲量豐富、綠色低碳、燃燒熱值高等優(yōu)點(diǎn)，其產(chǎn)業(yè)鏈主要分為制氫、儲運(yùn)、加氫、用氫等，每個環(huán)節(jié)都是萬億級“賽道”。氫氣很難從自然界中直接大量獲取，需要依靠不同的技術(shù)路徑和生產(chǎn)工藝進(jìn)行制備。目前，主要的制氫路徑包括化石能源重整、工業(yè)副產(chǎn)品提純、電解水制氫。根據(jù)生產(chǎn)來源和碳排放量的不同，氫氣可以分為灰氫、藍(lán)氫、綠氫3種類型。

氫的儲存主要有氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫和固態(tài)儲氫3種方式。高壓氣態(tài)儲氫已得到廣泛應(yīng)用，低溫液態(tài)儲氫在航天等領(lǐng)域得到應(yīng)用，有機(jī)液態(tài)儲氫和固態(tài)儲氫尚處于示范階段。目前，儲氫成本居高不下，核心技術(shù)突破有限，成為制約氫能發(fā)展的關(guān)鍵。氫的運(yùn)輸方式主要有氣態(tài)運(yùn)輸、液態(tài)運(yùn)輸和固態(tài)運(yùn)輸3種方式。氫的主要用途包括燃料用氫、原料用氫、儲能用氫3種。目前，全球氫能發(fā)展如火如荼。國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》，確定了氫能是未來國家能源體系的重要組成部分。據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)計(jì)，至2050年，氫氣管網(wǎng)將密布于城市、鄉(xiāng)村，車載儲氫將采用更高儲氫密度、更高安全性的儲氫技術(shù)。全球各國對綠氫的重視程度也越來越高，歐盟發(fā)布了《歐盟氫能戰(zhàn)略》，旨在推動氫能在工業(yè)、交通、發(fā)電等領(lǐng)域的應(yīng)用；近日，美國能源部宣布，將斥資70億美元在全美各地建立7個區(qū)域性清潔氫中心，用于生產(chǎn)氫燃料，打造全新的氫能產(chǎn)業(yè)。

氫能與傳統(tǒng)的油氣產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)系緊密，與石油石化行業(yè)高度契合。在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展上，油氣企業(yè)具有強(qiáng)大的制氫能力、成熟的能源安全管理經(jīng)驗(yàn)、全面的網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)體系，擁有資源規(guī)劃、煉化生產(chǎn)、油氣儲運(yùn)及零售終端建設(shè)、運(yùn)維等多方面技術(shù)基礎(chǔ)與優(yōu)勢。當(dāng)前，在低碳轉(zhuǎn)型壓力下，全球各大石油企業(yè)不約而同地把目光投向了氫能“賽道”，依據(jù)自身的業(yè)務(wù)布局和發(fā)展規(guī)劃，探索各自獨(dú)具特色的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。石油公司發(fā)展氫能的主要路徑包括：上游電解水制氫，中游碳捕集、利用與封存（CCUS），下游氫燃料電池，以及基于可再生能源微網(wǎng)的電氫氨一體化等。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展加速

從制氫端來看，采用光伏、風(fēng)電等新能源電解水制造“綠氫”已成為全球業(yè)界的共識，也是氫能產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)。電解水制備氫氣可以分為堿性電解水（ALK）、質(zhì)子交換電解水（PEM）、高溫固體氧化物電解水（SOEC）和固體聚合物陰離子交換膜電解水（AEM）制氫。其中，堿水和PEM制氫處于商業(yè)化階段，SOEC和AEM制氫還處于研發(fā)階段。

化石燃料與CCUS相結(jié)合制氫被視為工業(yè)高排放領(lǐng)域降碳的希望。為現(xiàn)有的制氫設(shè)施配備CCUS是減少排放和擴(kuò)大低排放氫供應(yīng)的關(guān)鍵舉措。從行業(yè)整合來說，國外涌現(xiàn)出包括CarbonClean、IONCleanEnergy等聚焦碳捕集的公司，以及Storegga、SummitCarbonSolutions等聚焦碳運(yùn)輸和封存的公司。在國內(nèi)，中國石油、中國石化、延長石油等公司具備全流程垂直一體化整合的能力。例如，中國石油在吉林油田、長慶油田、新疆油田等加大CCUS部署力度，注氣能力明顯提升，二氧化碳年注入量突破100萬噸。需要注意的是，在成本核算方面，國內(nèi)制氫面臨著政府補(bǔ)貼下降對持續(xù)經(jīng)營帶來的挑戰(zhàn)，因此，快速消納成為氫能產(chǎn)業(yè)競爭力提升的關(guān)鍵，需要“一盤棋”考慮，算好經(jīng)濟(jì)賬單。同時，在實(shí)施過程中還需要綜合考慮管道氫脆等潛在風(fēng)險(xiǎn)因素，做好超前預(yù)警與應(yīng)急管理。

從應(yīng)用領(lǐng)域來看，燃料電池是氫能的重要應(yīng)用之一，具有燃料能量轉(zhuǎn)化率高、噪聲低以及零排放等優(yōu)點(diǎn)，市場需求空間巨大。氫燃料電池是在電催化劑的作用下，通過氧化還原反應(yīng)將氫氣的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，在續(xù)航里程、加注時間、低溫適應(yīng)性上有一定的優(yōu)勢。未來氫燃料電池在重卡和公交等商用車領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景，但在其他領(lǐng)域的普及尚需時間。目前，氫燃料電池系統(tǒng)的成本已下降到每千瓦3000元，比2020年降低了80%，電堆體積功率密度達(dá)到每升4000瓦，比2020年提升了35%。然而，與鋰電和鈉電相比，其轉(zhuǎn)化效率仍然較低。預(yù)計(jì)隨著加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的增加，在船舶、重卡等領(lǐng)域會涌現(xiàn)更多氫燃料電池示范產(chǎn)品。

“氫氨聯(lián)動”未來可期

電氫氨一體化是為解決氫氣長距離儲運(yùn)成本較高問題而衍生出的新型技術(shù)，將可再生能源電解水產(chǎn)生的綠色氫氣作為原料氣參與合成氨反應(yīng)，降低了合成氨工業(yè)的碳排放。在下游，合成得到的氨可作為原料，用來制造氮肥、硝酸、銨鹽和氰化物等無機(jī)化合物，以及胺和磺胺等有機(jī)化合物。同時，氨也可作為氫能運(yùn)輸?shù)妮d體。

從運(yùn)輸領(lǐng)域來看，目前，氫儲運(yùn)技術(shù)尚未解決能效性、安全性等問題，且廣泛采用的高壓氫氣運(yùn)輸存在儲氫密度低、壓縮能耗高等問題，無法實(shí)現(xiàn)氫的大規(guī)模遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。因此，將氫能變成氨醇等易于運(yùn)輸?shù)妮d體，是未來氫能發(fā)展的重點(diǎn)方向。

以一個千萬千瓦級海上風(fēng)電場為例，可采用“宜氫則氫、宜氨則氨、宜醇則醇”的方式，每年產(chǎn)生的海上綠電可合成綠氫、綠氨、綠醇等，帶動形成氫、氨、醇的制、加、儲、運(yùn)全產(chǎn)業(yè)鏈高端裝備集群發(fā)展。國際石油公司也看到了氨氫融合的發(fā)展機(jī)遇。沙特阿美不僅與現(xiàn)代重工簽署了氫能燃料及氨能燃料的相關(guān)業(yè)務(wù)合作協(xié)議，還聯(lián)合美國空氣產(chǎn)品公司在沙特投資NEOM綠氫/綠氨項(xiàng)目，未來將全部由可再生能源供電，計(jì)劃于2026年完成。

氫能的“春天”已來，然而其發(fā)展的核心技術(shù)和關(guān)鍵材料仍存在諸多不確定性。未來，能源行業(yè)要充分利用能源“一張網(wǎng)”的優(yōu)勢，充分發(fā)揮大型石油石化企業(yè)的帶頭作用和電力系統(tǒng)在電網(wǎng)端的優(yōu)勢，利用其深厚的技術(shù)積累，加強(qiáng)統(tǒng)籌、科學(xué)組織全產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，著力解決實(shí)際應(yīng)用中的關(guān)鍵難題，避免因研發(fā)資源分散而產(chǎn)生低效競爭。