南水北调、西气东输、西电东送……资源跨区域调配已经不是什么新鲜事，但你听说过西氢东送吗？
近日，我国首条跨省区、大规模、长距离的“西氢东送”纯氢输送管道示范工程，被纳入《石油天然气“全国一张网”建设实施方案》。中国石油化工集团公司进军氢能领域两年多，终于在2023年见到了更多真金白银的投入与实际项目落地。
这也意味着使用绿氢将对实现碳中和目标起到极大的推进作用。绿氢，将成为构筑低碳社会的重要环节。
成本高制约绿氢发展
绿氢是什么？从广义来说，绿氢是通过光伏发电、风电及太阳能等可再生能源电解水制氢或生物质等其他环保方式制氢。与基于碳基原料生产的灰、蓝氢相比，绿氢在制氢端实现了低碳甚至零碳排放，因为氢气在燃烧时不会排放温室气体，只会产生对环境无害的水。
自2020年9月“双碳目标”提出以来，我国国家层面氢能相关政策导向由燃料电池向能源绿色低碳转型倾斜，绿氢成为我国能源绿色低碳转型的重要载体。2022年，国家发展改革委发布的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》提出，未来要构建清洁化、低碳化、低成本的多元制氢体系，重点发展可再生能源制氢，严格控制化石能源制氢。在此背景下，全国已有20多个省（区、市）陆续发布氢能规划和指导意见等政策文件，企业对发展氢能产业也展现出极大热情，长三角、珠三角、环渤海三大区域氢能产业呈现集群化发展态势。
除了政策方面的支持，近年来我国氢电解槽产能和装机量增长迅速，已布局绿氢项目数量飞速增加。
事实上，我国是世界上最大的氢能生产和消费国，2022年，我国氢气产量达到3781万吨。但目前生产的氢气绝大多数为灰、蓝氢，尽管我国绿氢发展火热程度持续高涨，绿氢依然仅占氢气总产量的不到1%。国家高度重视，市场需求庞大，布局越来越强化，但绿氢为何没有普及？
中国可再生能源学会副理事长蒋利军称，近年我国在绿氢应用上已有了一些探索，主要应用在化工、分布式发电和加氢站等场景，但总体而言，还处于起步阶段。从技术角度看，短时示范，关键装备、元器件和系统集成技术还缺乏长期考核；从技术经济分析的角度看，运行时间短、数据积累少，技术经济性分析还缺乏实际数据支撑。
此外，目前全国范围内已布局绿氢项目超200个，目前多数绿氢项目仍处于前期规划状态，距离投产仍需要很长时间。已建成的项目中，实际运行的项目少之又少，因为当前大量绿氢项目面临的“运行即亏损”的问题依然需要产业共同去解决。
2023年1月23日，中国石化中原油田油气加工技术服务中心制氢车间岗位员工在对制氢装置进行安全巡检。
记者了解到，电解水制氢成本是化石能源制氢的2到3倍，可再生能源制氢成本相比化石能源制氢差距则更大。我国煤炭价格为600~1000元/吨时煤制氢成本为10.5~13元/千克，而绿电价格降低到0.2~0.25元/度时绿氢成本仍然高达13.5~17元/千克，未来煤炭价格继续上涨或者碳排放交易权价格达到160~210元/吨时，绿氢才具备规模推广的条件。
因此，专家认为，可再生能源制氢成本远高于化石燃料制氢，这也许就是绿氢进一步普及发展的最大“绊脚石”。
中国国际经济交流中心科研信息部部长景春梅公开表示，大规模低成本绿氢技术路线尚不明确。具体而言，碱性电解水制氢缺少规模化应用，难以适应风、光电力的间歇性和波动性；质子交换膜制氢成本高，关键技术和核心部件受制于人；阴离子交换膜、固体氧化物电解水、光解水制氢、热化学循环水解制氢技术还处于基础研发或试点示范阶段。
对此蒋利军建议，制定相关政策，鼓励发展可能较快实现经济可持续发展的3个应用方向：资源地绿氢在化工领域的就近利用、工业园区风光氢储微网供能、工业园和物流园绿氢叉车。
绿氢时代，乘势而来
尽管绿氢项目现阶段在经济性、稳定性、寿命等方面仍有提升空间，但2023年项目建设依然火热，市场需求呈井喷式增长。据《势银绿氢产业发展蓝皮书》（以下简称《蓝皮书》），2023年1~3月确定已开标或开建的大规模绿氢项目新增1066MW电解槽需求，对应1000Nm3/h碱性电解槽的需求量超过200套。
目前我国绿氢项目年规划产量都在万吨以上，其中最大的项目年绿氢规划产量达到了25万吨（搭配632台1000Nm3/h的碱性电解槽）。这些项目大多用于大规模绿色合成氨，预计将于2025年逐步开始投产。
根据《蓝皮书》的预测，未来电解水制氢设备的出货量可能在2025年迎来井喷式增长。2023～2025年中国电解水制氢设备预计累计出货17GW，其中2025年中国电解水制氢设备的年出货量预计将超过11GW，占比达到65%，而这将远远高于2023～2024年的年出货量。
据统计，国内已有一百五十多家企业布局或规划碱性电解槽的研发或生产，其中包括在碱性电解水制氢行业深耕多年的传统企业、近几年入局的新能源企业和装备制造企业，以及科研院校背景的氢能初创企业。
而在产品方面，2022年全年，共有14家企业发布了碱性电解槽新品；2023年第一季度，发布碱性电解槽新品的企业数量已达8家，超过2022年全年的一半。值得一提的是，国内主流的碱性电解槽企业，均具备单体大型化电解槽的生产能力，负载可调节范围广，产品成熟度高，新品研发重点在于实现“大规模、低能耗、高稳定性”三者的统一。
政策的支持说明我国对绿氢“技术”方面的重视程度显著增加。从空间布局上来看，我国鼓励山西、内蒙古、河南、四川、陕西、宁夏等省区绿氢生产，加快煤炭减量替代。
当前，绿氢已经具备产业爆发基础。
根据国际能源组织的预测，到2050年全球的绿氢产量将远远高于蓝氢。2030年电解水制氢及生物质制氢等绿氢产量占比将达34%，2050年全球绿氢产量将达3.23亿吨，较蓝氢产量高58%。至2060年，几乎全部的氢气需求都将由低排放技术满足，其中近80%是电解水制氢，届时电解水制氢将成为具有成本竞争力的制氢工艺。
“随着风光电成本的进一步下降，以及碳排放成本的上升，绿氢将逐步展现其价值，尤其是风光电基地调整项目投产后将极大促进绿氢产业发展。”石油和化学工业规划院新能源发展研究中心副主任杨铮、石油和化学工业规划院新能源发展研究中心田桂丽分析称，未来绿氢是我国绿色低碳社会实现的重要载体，预计小规模工业用氢储运、绿氢制化学品、氢冶金、交通用氢能、氢储能和发电、天然气掺氢领域将成为氢气新的增长点。
国际社会如何推动绿氢发展？
绿氢引领着全球变革，一些国家尚在观望，一些国家早已入局。政策不断加码推动国际社会绿氢加速发展，其中美国、日本等国家的绿氢项目发展或许可以带给我们一些启示。
美国的绿氢项目布局，倾向于稳健，政策导向更倾向于提高绿氢经济性。2022年美国推出的《通胀削减法案》提出对绿氢实行税收抵扣，使其价格仅为0.73美元/千克，成为世界上最便宜的绿氢，自此以后绿氢的经济性大幅提升。
2020年，美国推出《氢能发展规划》，提出了氢能关键技术指标，旨在从技术层面降低氢能成本。美国并不急于推动绿氢大规模应用，它另辟蹊径，将氢能的制、储、运、用过程中的成本和性能列为主要目标，通过技术优势实现氢能的经济性和国际竞争力。
至于绿氢成本高的难题，美国则出台了一系列优惠政策刺激其发展。2021年6月，美国能源部宣布拨款5250万美元资助31个项目，以推进下一代清洁氢技术并支持其氢能全球计划，预计在10年内将清洁氢成本降至1美元/kg。2021年11月，美国签署的《两党基础设施法》计划投资80亿美元用于大型区域性清洁氢能中心建设，投资10亿美元用于清洁氢电解计划和5亿美元用于清洁氢制造和回收计划。而上文提到的《通胀削减法案》则提出，对碳封存和清洁氢生产商进行税收抵免，使用CCS制备蓝氢和电解水制备绿氢的成本进一步降低。
日韩在氢能源的整体应用上有着比较先进的技术。日本通过完善的法律法规和政府的资金扶持以及密切广泛的国际合作，以实现在2030年前后建立商业规模的供应链，制氢成本降低到30日元/Nm3，并达到300万吨/年，到2050年实现2000万吨/年；韩国则采取多项激励措施推动氢经济发展。2020年2月，韩国颁布全世界首部《促进氢经济和氢安全管理法》，围绕氢定价机制、氢能基础设施以及氢全产业链的安全管理提出了系统的法律框架。政府计划2030年构建100兆瓦级绿氢量产体系，2040年建立海外制氢基地，通过进口满足绿氢需求，成本下降到3000韩元/kg，2050年氢进口代替原油进口、氢能覆盖大型工业用能的发展目标。
至于欧盟，则是通过“碳关税”（碳边境调节机制，CBAM）推动绿氢进入实质发展阶段。提出将在2030年达到1000万吨绿氢产能，本土至少安装40GW的电解槽产能（至2024年达到6GW），CBAM碳关税范围扩展至氢气，灰氢和蓝氢将收取关税，其中绿氢更具经济性，以此推动绿氢发展。
伴随新能源装机规模高增和发电成本下降，绿氢招标初具规模，技术降本不断推进。全球绿氢市场方兴未艾，我国须从价值链、技术链和产业链三个方面做全盘考虑。
编辑：刘良伟
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