氢作为能源优势显著,符合能源清洁化发展方向。
氢能源的清洁无污染、能力密度高、可 灵活变电并且来源丰富的优势突出,随着技术及产业的快速发展以及相关政策的不断推出, 氢作为二次能源在全球能源转型中的地位不可或缺。 零排放:氢气燃烧的产物只有水,不会产生任何碳排放或其他温室气体排放。随着电 解水制氢和可再生能源的不断发展,氢能在未来能够成为一种完全脱碳的清洁能源; 能量密度高:氢气的燃烧热值比各类化石燃料更高,是汽油的 3 倍、酒精的 3.9 倍、 焦炭的 4.5 倍,能量释放更强; 灵活变电:氢和电通过相互转化,可形成“电-氢”耦合能量系统,由于电力在当前 和未来都将会是应用最广泛的最终能源之一,“氢-电”转化的灵活性使氢能能够广泛 应用于多种场景; 易获取:氢元素分布广泛,约占宇宙物质总量的 81.75%,在地球水体中储量丰富, 并且氢气可以通过电解水的方式制取,电和水这两种物质都较为丰富且容易获取。

氢能的原料、燃料和储能介质等多重属性,支撑其应用场景和发展空间。。支撑新型电力系统建设。氢能既可以作为储能侧的“稳定器”,也可以作为用电侧的 “燃料源”,是未来新型能源系统的重要补充。氢能可成为部分场景下相较于电力更 优的脱碳选择,为能源转型提供更高的灵活转换能力。燃料电池热电联供综合效率高, 是发展综合能源的重要技术手段。针对海岛、边防等偏远地区,可构建分布式电—氢 耦合清洁供能系统,利用分布式电源制取氢气,利用燃料电池进行热电联供,满足用 户多种用能需求。
推动难脱碳领域深度脱碳。在工业领域,钢铁、冶金、石化、水泥的生产过程中需要 大量的高位热能,可利用绿色氢能燃烧热值高的特性,作为工业领域深度脱碳的重要 抓手。在建筑领域,绿色氢能供热将成为未来天然气供热的替代。在现有天然气管道 中掺杂氢气,可满足建筑领域供热需求,同时减少碳排放量,是氢能连接电网和天然 气管网的重要途径,也是氢气大规模普及的重要渠道。在交通领域,主要包括道路、 铁路、航空和船运这四种方式,动力电池特性不适用于重型道路交通和船舶、航空等 场景,上述交通方式需要更多依靠氢能等方式满足脱碳需求。
氢基合成绿色燃料和材料。氢气可合成绿色燃料和材料,构建零碳工业产品体系。随 着氢的能量属性逐渐被重视,作为替代高碳燃料应用于高热值场景的氢基能源,绿氢 合成氨、甲醇、甲烷、煤油等载能燃料进行储运或综合利用成为产业热点,带动了传 统火电、航运、航空等多个行业的基础设施再利用和深度脱碳。此外,绿氢与二氧化 碳合成制取化工产品,提供大规模二氧化碳利用的机遇,有望成为重大颠覆性技术, 对石油化工、煤化工体系产生革命性影响。
随着新能源消纳问题的突出,以及下游领域脱碳到达“深水区”,发展氢能的重要性和迫 切性提升。新能源的波动性和弃电量的快速增长,使发展氢能进行长时、跨区的大规模调节重要 性上升。太阳能和风能共占全国发电装机容量和全社会用电量的比重均创新高,分别 达到 37.3%和 15.3%。但新能源发电存在波动性大、不能连续稳定出力的特点,随着 装机容量的提高,虽然全国弃电率维持相对平稳,但弃电总量在高速增长,造成浪费。 并且利用率偏低区域主要集中在西北 5 省,在“源荷分离”规划下,西北新能源装机 高增而本地电量富余,在外送通道约束下消纳问题突出。氢作为横跨电力和非电力领 域且具备拥有长时间、跨区域和大规模储能能力的角色,将和其他储能方式(抽水蓄 能、电化学储能等)以及特高压等共同发展,以减少新型电力系统的消纳压力和提高 电力系统调节能力。总体看分为两种类型:1)并网制氢:消纳弃电保障电网稳定性, 在下游应用广度和时空上更具备灵活性;2)离网制氢:自发自用,保障能源自主化。
下游脱碳到达“深水区”,氢能可解决“难以减排领域”问题。我国是工业化大国, 石化、煤化工、钢铁等行业,需要使用化石能源作为还原剂或原料等,提取其中的碳 氢组分。由此,每年产生二氧化碳排放接近 15 亿吨,占全国能源碳排放量的 15%左 右。这些领域所消耗的化石能源,很难用可再生能源电力来替代,成为“难以减排领 域”。例如,交通行业目前虽已大规模推广电动化,但仍存在重卡、航运等“难以减 排领域”。需发展氢能协助能源消费侧变革,并且海外碳税政策已出台并开始逐步实 施,出口产品清洁化成为了趋势,发展氢能在石化、煤化工、钢铁等行业降碳迫切性 提升。