在“双碳”背景下，清洁氢在助力不同行业实现碳达峰，推动能源转型方面将发挥越来越重要的作用。虽然各地正掀起氢能投资热潮，但氢能产业健康发展不得不面对一些现实问题，未来应通过怎样的举措促进清洁氢产业的发展？

清洁氢是“双碳”形势下的重要实现路径

    氢作为二次能源，其清洁低碳属性需结合制氢、储氢、运氢、用氢、加氢等全产业链的各个环节进行评估。

    氢的主要来源包括化石燃料制氢、煤制氢、电解水制氢、光解水和生物质制氢等途径。

    化石燃料制氢和煤制氢过程伴随着大量的碳排放，碳捕获技术（CCS）结合天然气重整，是生产商使用规模化清洁氢气成本最低廉的方式，对于无法为电解制氢提供大量可负担可再生电力的地区和化石燃料价格较低的地区而言，也是成本最低的选择。

    全球CCS项目研究正不断增长以拓宽清洁氢气供应的市场份额，包括新西兰的波瓦凯制氢项目、澳大利亚的氢能供应链项目（试点工厂正在建设中）和亨伯Saltend制氢项目（英国正在开发的许多大型氢项目之一）。清洁氢的碳排放几乎为零，有着广泛的应用，既可以为重工业提供能源，又能为交通领域提供燃料，或者作为季节性储能手段。基于这些丰富的应用场景，清洁氢在助力不同行业碳达峰，推动能源转型上将发挥重要作用。

    可以预见，包括海运在内的交通运输、发电、炼油、钢铁、化工、采矿制造业等各行各业使用清洁氢都将大大降低碳排放。仅在交通运输领域，《国家节能与新能源汽车技术路线图2.0》中提出了2025年累计10万辆，2030之后达100万辆氢燃料电池汽车的发展目标，届时氢燃料电池用氢规模有望突破2百万吨/年。氢能及其各种应用，将是推动未来可持续发展，造福全人类的方案之一。目前如雨后春笋般的试点示范项目若有合适的政策加持，清洁氢有望为碳达峰和碳中和做出重要贡献。

氢能产业发展面临多重挑战

    清洁氢被广泛关注之前，氢气主要应用于石化领域，且因可燃性等属性被列入危险化学品名录，其相应的管理体系严格与危化品管理一致。近年来，氢能的能源属性逐渐凸显，在安全管理的基础之上，将氢参照汽油等类似能源进行管理，还原其能源属性，完善标准体系和安全监管的呼声越来越高。

    氢作为危险化学品列管，因此制氢和加氢装置只能建在化工园区。化工园区通常地处偏远，资源有限，项目审批流程长，极大限制了氢能项目的生产布局。从加氢站建设的角度，针对其安全距离的要求使得加氢站占地面积增加，导致了土地成本飙升，也造成了氢能难以大规模在城市核心区域布局。因制氢和加氢的基础设施不足，直接制约了包括氢燃料电池汽车在内的下游推广应用，从而影响了氢能产业链的发展。

    据长城汽车测算，2030年我国至少需要1400座加氢站以满足主要城市需要。而截至2019年3月底，实际运营加氢站仅24座，在建20座，主要分布在广东、上海、江苏等省市。

    此外，相关标准体系仍待完善。目前在氢能产业链的标准领域，氢气和液氢相关的国家标准如下：

    随着氢能产业规模的不断扩大，GB50516-2010《加氢站技术规范》在加氢站的分级上进行了相应调整，三级站的储氢规格从原来的1000公斤提高到了3000公斤，加氢系统的压力等级分类、加氢速率、温升和ISO19880-1标准保持一致。

    GB50156-2012《汽车加油加氢站设计与施工规范》仅涉及油氢等燃料的混建站。

    关于燃料氢气品质GB/T 37244-2018，因需与ISO 14687-2019保持一致，正在进行修订。虽然该标准不是强制标准，却是财政部补贴政策参考的依据之一。目前氢能标准委员会正在亚洲工业气体协会的协助下开展该标准的修订工作，其中碳足迹量化的方法学也将有所体现。

    总体来说，虽然我国的氢能标准体系正在发展中，可喜的是整个产业链涉及的国家标准近年来正在快速完善。2021年4月30日，国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会发布了GB/T40045-2021《氢能汽车用燃料 液氢》、GB/T40061-2021《液氢生产系统技术规范》和GB/T40060-2021《液氢贮存和运输技术要求》，这三项标准由氢能标准化技术委员会归口上报，将于2021年11月1日正式实施。这些标准的发布实现了民用领域液氢标准从零到一的突破，覆盖了对液氢生产系统的基本技术要求，包括对氢液化装置，液氢的贮存，氢气排放、自动控制等环节的要求。尤其提到液氢生产系统的安全距离，应远离人员密集地段和交通要道相邻处，并应符合GB50177的相关规定。

氢能热潮下的冷思考

    目前，我国各利益相关方主要关注在氢燃料电池领域。事实上，氢能除了交通领域，还有多种应用场景，在发电、储能、农业、建筑等多种领域都有广泛用途。日本将家用分布式热电联供系统和氢燃料电池作为发展重点，欧美也将氢能的应用拓展到了船舶、列车、无人机或者综合应用场景。例如美因茨能源示范园建设了风电制氢-管网输送-电网服务的全产业链示范。未来需要以更广阔的视野、更全面地发展氢能产业，主要包括以下几个方面。

    加强产业链技术创新。氢能产业链从制氢、储氢、运氢、用氢等不同环节都需要科技创新。清洁氢制备的经济性需大幅提升，储氢密度、安全性和成本之间的平衡仍需优化，尤其是各环节涉及的关键材料、工艺、零部件。例如，用于液氢高压钢瓶的内胆碳纤维材料的创新，钢瓶阀门承压的开发。尤其是氢燃料电池包括催化剂载体、质子交换膜和炭纸等材料大多需要进口，关键组件制备工艺亟需提升，膜电极、双极板、空压机、氢循环泵等与发达国家有不小的差距。这些都需要利益相关方统筹协作，通过科技创新解决挑战，突破瓶颈。

    防范无序竞争和安全风险。近年来各地布局氢能的热度持续升温，由于我国的氢能顶层设计尚未形成，氢能产业正在发展中，全国有20多个省市、40多个地级市出台氢能规划，建成了30多个氢能产业园区，规划的燃料电池车和加氢站的数量远超市场容量，产业趋同和产能过剩风险加大。此外，氢能产业在发展过程中，配套的法规、规范、标准，以及市场监管都不完善，对进入行业的企业和人员还没有明确的要求，必须防范氢在运输和使用过程中的安全风险。

我国氢能产业健康发展的建议

    一是工业减排或交通减排的具体目标及时间节点应具有可预见性，这样行业相关的投资者可以据此来设定投资计划。例如石化、钢铁和建材等行业减排的量化指标和时间节点，各重点城市群交通领域，特别是重卡陆路运输碳排放减排指导等。可喜的是，目前发改委正在抓紧制定完善碳达峰、碳中和“1+N”政策体系，制定出台三年工作方案，该方案将明确重点行业减排的路线图。

    二是加大清洁氢的投资规模，寻找适合的应用场景、构建高效的输配管网，以此构建健康可持续的商业模式，建立生产端和应用端经济有效的生态联系。对石油化工行业来说，需制定清洁氢尤其是绿氢的评价规范，引导行业在绿氢的生产、储运、应用等全产业链的投资和应用；结合科研创新，税收激励等政策配套机制；同时协调现有管网的使用或布局建设新管网等基础设施。推动清洁氢产业的发展需要全社会利益相关方的共同协作。

    三是与时俱进地调整相关规则、规范和标准以适应清洁氢的推广，特别是协调因生产和使用环节出现的新型应用引起的和现有管理体系不匹配的矛盾。氢能产业发展尚不成熟，相应的管理规范、法规和标准有些出台时间久远，与现有的产业情况并不匹配，还存在一定的缺失情况。随着氢能项目的不断建设，及时更新或完善相应的规则、标准和规范体系才能跟上产业的发展步伐。

    四是构建高效的合作平台，拓展各行业及各企业间的横向合作，结合清洁氢生态链长、耦合的特性，共同促进清洁氢的大规模应用。针对行业的诉求，石化联合会经民政部批准，专门成立了氢能产业专委会，结合行业特点专门推动氢能产业的健康高效发展。

   （石化联合会国际交流与外企委员会氢能产业链课题组专家对本文亦有贡献。）