資料來源：Strategy&

圖1 全球未來綠氫供需情景

目前可再生能源電解水制氫包括堿性水電解槽（ALK）、質(zhì)子交換膜水電解槽（PEM）、陰離子交換膜電解槽（AEM）、固體氧化物電解槽（SOEC）等4種主流技術(shù)，其中ALK、PEM技術(shù)的成熟度較高，已經(jīng)開始商業(yè)應用，SOEC技術(shù)處于示范階段，而AEM技術(shù)尚且還處于小樣機試驗階段。

雖然SOEC技術(shù)還處于前期研究階段，但該技術(shù)具有能量轉(zhuǎn)化效率高且不需要使用貴金屬催化劑等優(yōu)點，能夠在大幅提升生產(chǎn)效率的同時顯著降低生產(chǎn)成本，目前全球多國均在積極推進對SOEC的研究和示范，如日本三菱重工、東芝、京瓷等公司對SOEC電極、電解質(zhì)、連接體等材料和部件持續(xù)開展研究；美國愛達荷國家實驗室、BloomEnergy、韓國能源研究所以及歐盟Relhy高溫電解技術(shù)發(fā)展項目也對SOEC技術(shù)開展了研究，研究方向由電解池材料研究逐漸轉(zhuǎn)向電解池堆和系統(tǒng)集成。

其中，美國愛達荷國家實驗室SOEC電堆功率達到15千瓦；德國Sunfire公司在2017年推出SOEC初期產(chǎn)品并在加氫站進行示范；中國也將推進SOEC制氫、光解水制氫、核能制氫等高溫制氫技術(shù)研發(fā)。北京、青島、濟寧、大同、岳陽等地方已出臺相關(guān)氫能專項政策積極推進SOEC技術(shù)關(guān)鍵材料與部件的研究及試點示范。中國科學院大連化學物理研究所、清華大學、中國科技大學在固體氧化物燃料電池研究基礎(chǔ)上，持續(xù)開展對SOEC的探索。

隨著材料技術(shù)的不斷突破，SOEC有望進入實質(zhì)性發(fā)展階段，同時AEM也開始逐步邁進早期市場。另外，各國新型制氫研發(fā)投入不斷增大，可能促進顛覆性技術(shù)的出現(xiàn)，比如生物、陽光水分子裂解技術(shù)等。

長時且大量的氫氣可以被儲存到鹽穴、枯竭油氣層或含水層。作為最輕的氣體，氫易于擴散，因此氫儲能對密閉性有著極為嚴格的要求。鹽穴不僅有良好的氣密性，而且具有不與氫氣反應的特點，使得鹽穴成為地下大規(guī)模儲氫的最佳選擇。目前全球有4個正在運營的鹽穴儲氫項目，其中3個位于美國墨西哥灣地區(qū)，而廢棄油氣田儲氫尚在小型實驗階段。

除正在運營中的4座儲氫庫外，歐美多國積極開展儲氫庫建設(shè)的前期調(diào)研和測試。2020年?，歐盟投入9300萬歐元支持氫能和燃料電池領(lǐng)域24個技術(shù)主題的研究，其中包括小型鹽穴中可再生氫氣存儲的循環(huán)測試、鹽穴進行氫氣循環(huán)存儲的可行性和中試規(guī)模示范。2021年，由歐盟支持的首個鹽穴工業(yè)規(guī)模綠色儲氫項目?HyPSTER?啟動，項目首先進行地下鹽穴和地表工程研究，然后將進入現(xiàn)場試驗階段，旨在測試鹽穴中綠氫的生產(chǎn)、儲存及該方法在歐洲其他地點的可復制性。

德國也十分重視鹽穴儲氫的發(fā)展。2019年開展的“德國東部氫能存儲和解決方案”（Hydrogen Power Storage & Solutions East Germany）項目中包含一個為期?2?年的“洞穴儲氫研究”（H2 Research Cavern）項目，其主要任務是開發(fā)鹽穴儲氫研究平臺。作為該研究項目的一部分，德國中部的地下氫儲存試點項目于2019年5月啟動。

該設(shè)施是歐洲大陸上第一個鹽穴儲氫設(shè)施，也是全球首個存儲可再生綠氫的地下設(shè)施。2020年，德國推進地下儲氫可行性研究，其“儲能資助倡議”將地質(zhì)儲能列為具有戰(zhàn)略意義的資助領(lǐng)域，計劃于2023年建設(shè)3500噸氫氣的鹽穴儲存示范項目。

同年，德國聯(lián)邦交通和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施部（BMVI）投資近600萬歐元資助“機動性氫氣洞穴”（HyCAVmobil）項目。其中，德國航空航天中心（DLR）負責研究和評估如何將氫儲存在鹽穴中，并計劃在實驗室規(guī)模的測試成功之后，在德國奧爾登堡能源公司（EWE）經(jīng)營的一個鹽穴中進行測試。

英國方面，2020年，英國政府推出“綠色工業(yè)革命十點計劃”，其中提到2030年實現(xiàn)5吉瓦低碳氫產(chǎn)能，并制定了“英國氫能網(wǎng)絡(luò)計劃”，旨在有效推動英國地下儲氫的發(fā)展。

2021年8月，英國發(fā)布首個國家氫能戰(zhàn)略，鹽穴儲氫作為氫氣儲運方案被提及。英國地質(zhì)調(diào)查局（BGS）還強調(diào)了地質(zhì)學在支持英國長期能源轉(zhuǎn)型中的重要性，指出地下儲氫是英國實現(xiàn)凈零排放的四項技術(shù)之一。為了支持更多地使用地下儲能技術(shù)，英國地質(zhì)調(diào)查局正在進行試驗，研究鹽穴的可循環(huán)使用性和安全性。

而美國早在20世紀70年代就已開始研究將氫氣儲于地下的可能性，大型儲罐和地質(zhì)儲氫是美國能源部研發(fā)項目的重要內(nèi)容。2019年，位于美國猶他州的“先進清潔能源儲存”項目啟動，項目計劃2025年前在該州德爾塔鎮(zhèn)附近建立一個大型綠色儲氫中心，并將電解水制取的氫儲存在100個巨大的地下鹽穴中，以平衡季節(jié)性的能源需求。

2020年，美國地質(zhì)儲氫的識別、評估和論證被列為關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)及示范重點。2022年，美國能源部向上述提到的大型綠色儲氫中心提供5億美元貸款，該中心將利用猶他州獨特的地質(zhì)構(gòu)造，通過兩個巨大的鹽穴儲存綠氫，每個鹽穴能夠存儲150吉瓦時的能量，從而形成全球最大的單一儲氫鹽穴。

鹽穴的長時間儲能能力有助于提高可再生資源的充分利用，并降低成本，由其存儲的過?？稍偕茉矗谛枰獣r可調(diào)度回電網(wǎng)。全球能源咨詢公司伍德麥肯茲（Wood Mackenzie）發(fā)布報告稱，由太陽能電解生產(chǎn)的綠氫，到2030年將在澳大利亞、德國和日本實現(xiàn)成本平價，而鹽穴儲氫將為綠氫生產(chǎn)提供儲存設(shè)施。

已有研究表明，鹽穴儲氫成本至少比電池儲氫成本低100倍。另據(jù)彭博新能源財經(jīng)（BNEF）分析，目前鹽穴、廢棄氣田、巖洞及人工容器基準儲平準化儲氫成本在0.19～1.9美元/千克之間，未來可能降至0.11～1.07美元/千克。

目前，以日、美、德為代表的多個國家及其企業(yè)在液氫、有機儲氫等氫能儲運技術(shù)方面進行了諸多探索，利用液化氫運輸和甲基環(huán)己烷運輸已獲得一些成功示范。

液氫儲運效率高，但技術(shù)門檻高，對制、儲、運等各環(huán)節(jié)裝備均有較高要求。現(xiàn)階段，液氫技術(shù)成本持續(xù)下降，日、美、德等國已將液氫的運輸成本降低到高壓氫氣的八分之一左右。目前，美國是全球最大、最成熟的液氫生產(chǎn)和應用地域，其液氫工廠產(chǎn)能全部為5噸/日以上的中大規(guī)模，其中10～30噸/日以上占據(jù)主流。

國外液氫技術(shù)較為成熟的國家大多采用液氫槽車運輸。雖然這種運輸方式單趟可運輸更多的氫，經(jīng)濟性更高，但即便采用運量較大的液氫槽車進行運輸，其單趟氫運量也僅在數(shù)噸以內(nèi)，而采用液氫運輸船進行海上運輸，單趟氫運量可達到百噸甚至更多，這種運氫方式相比液氫槽車可運輸更多的氫能。

2022年，日本川崎重工研發(fā)的Suiso Frontier成功從澳大利亞運輸液化氫到日本神戶，是全球首次以液化氫為載體的大型海上氫氣運輸，成功地降低了氫燃料運輸成本。所運氫氣由澳大利亞的褐煤生產(chǎn)，在當?shù)氐囊夯剞D(zhuǎn)化為液化氫，然后運輸?shù)饺毡旧駪舻呢浳镅b卸基地。

此外，川崎重工在神戶機場建成了全球首個液化氫裝卸基地“Hytouch神戶”，專門用于接收經(jīng)由船運而來的液化氫。日本還將港口內(nèi)現(xiàn)有各種設(shè)備的尺寸增加至32倍，以便實現(xiàn)規(guī)?；⒔档统杀?。日本的目標是到2030年將氫供應成本降至30日元/標準立方米。

有機液體儲氫技術(shù)難度高、密度高、安全性好，適合長距離、大規(guī)?？鐓^(qū)域氫氣儲運，未來有望成為重點儲氫技術(shù)之一。有機液體儲氫的關(guān)鍵在于有機物儲氫介質(zhì)的選擇。德國Hydrogenious公司主要研究方向為二芐基甲苯，目前已進展到應用示范階段。

日本千代田公司主要研究方向為甲基環(huán)己烷，于2020年實現(xiàn)了全球首次遠洋氫運輸，于2022年初實現(xiàn)了有機液態(tài)儲氫示范，成功以甲基環(huán)己烷形式接收到來自文萊的氫能源。以甲基環(huán)己烷儲氫儲運是一種潛在的全球清潔能源解決方案，這種方式有助于國際社會脫碳供應鏈的形成與發(fā)展。

雖然管道運輸?shù)那捌谕顿Y非常高，但管道運輸?shù)男?、成本都具?yōu)勢，適用于大規(guī)模、長距離、點對點且氫氣量供需穩(wěn)定的場景。隨著氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大，未來管道運氫有望成為氫氣運輸?shù)淖顑?yōu)選擇，其成本也將進一步降低，而降本核心在于加氫站規(guī)?；ㄔO(shè)，運輸網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋，屆時管道運輸配合氣氫、液氫運輸將實現(xiàn)全面降本。管道儲運氫氣包括純氫管道運輸和利用現(xiàn)有天然氣管道摻氫運輸兩種模式：

目前全球范圍內(nèi)氫氣輸送管道總里程為5000千米左右，主要分布在美國和歐洲。全球近期以投資建設(shè)新的專用氫氣管道為主。如，歐洲開展了“歐洲氫能主體計劃”項目，預計2040年建成近4萬千米的氫氣管道，并且歐洲天然氣網(wǎng)絡(luò)運營商及石油和公用事業(yè)公司正在計劃修建一條130千米長的輸氫管道，為德國西北部的工業(yè)用戶提供電力。到2030年歐盟開發(fā)的輸氫管道容量將超過20吉瓦，其中超過1吉瓦已在建設(shè)中或已承諾投入資金。德國和挪威正在考慮建設(shè)一條連接兩國的氫氣管道，以減少歐洲對俄羅斯能源供應的依賴。非洲國家埃及則正在興建一條可以輸送11.62吉瓦、相當于157萬噸綠氫的輸氫管道。該項目建成后，埃及綠氫輸送管道長度將可躋身全球前三名，僅次于澳大利亞，與毛里塔尼亞持平，項目預計將于2035年前投產(chǎn)。

資料來源：Rystad energy research and analysis

圖2 全球氫能管道容量TOP10國家

由于長距離氣體管道采用的鋼鐵材料面臨著建設(shè)成本高、氫脆等一系列問題，因此，如何降低管道輸氫的成本與安全風險一直是全球討論的熱點問題。荷蘭企業(yè)SoluForce開發(fā)了一種應用于氫氣的可纏繞增強熱塑性工業(yè)管道系統(tǒng)（RTP）。經(jīng)認證，該管道系統(tǒng)可用于高達42巴工作壓力的氫氣。與鋼鐵材質(zhì)管道相比，這種即用型柔性管道解決方案有望極大地促進綠氫規(guī)?；瘧茫撊嵝暂敋涔艿婪桨干形催M行大規(guī)模的驗證，能否被市場接受也未可知。

多個國家推出補貼政策，刺激本國氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。比如德國于2021年11月通過的一項法規(guī)，在全球范圍首次對新建氫氣輸送管道項目的回報率進行保障，將回報率設(shè)為9%，這幾乎是新建天然氣輸送管道現(xiàn)有回報率（4.6%）的兩倍。

基于現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)勢，將氫氣摻混入天然氣管道網(wǎng)絡(luò)也被視為可行的氫氣運輸解決方案。在此方面，歐美國家走在全球前列，相繼開展了天然氣摻氫可行性研究、天然氣管道摻氫輸送示范工程建設(shè)，測試了不同比例的摻氫天然氣對管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、終端設(shè)備的影響。各國開展的項目中天然氣摻氫比例范圍介于5%～30%之間，以不顯著改變管道和終端燃燒設(shè)備為前提，多數(shù)國家的天然氣管網(wǎng)可接受高達20%的摻氫比例。

英、美、德、法等國致力于管網(wǎng)中混合天然氣和氫氣的研究，啟動了摻氫比例達20%的天然氣管道運輸項目。美國南加州天然氣公司利用可再生能源發(fā)電生產(chǎn)氫氣，然后將氫氣注入天然氣管道（主要是聚乙烯管道）與天然氣摻混。

測試結(jié)果表明，在不改造天然氣管道的情況下，20%是能夠保證天然氣管網(wǎng)正常運行的最高摻氫比例。發(fā)電廠及其他工業(yè)中的終端設(shè)備在低于20%的摻氫比例下均能高效、正常運行。德國的目標是到2025年將天然氣管網(wǎng)中的氫混合比例增加到20%，并將升級部分天然氣管道，以滿足未來輸送100%氫氣的需求。英國計劃從2023年起，通過其國內(nèi)天然氣管道網(wǎng)絡(luò)向各地的家庭和企業(yè)用戶提供20%的混合氫氣，以替代目前使用的部分天然氣。

除歐美外，其他國家的天然氣摻氫實踐也在增加。2022年1月，日本三菱和日立動力系統(tǒng)有限公司（MIPS）將比例為30%的氫氣與天然氣混合并用于驅(qū)動大型燃氣輪機。測試結(jié)果表明，燃氣輪機基本實現(xiàn)了穩(wěn)定運行；與單純?nèi)紵烊粴庀啾?，摻混氫氣后的混合天然氣可以減少10%的二氧化碳排放量；燃氣輪機的發(fā)電效率大于63%；在此過程中除了燃燒器以外，其他部件可以不用改動，減少了改造的成本。

澳大利亞目前也在進行混氫試驗，預計到2025年將有9個項目投入運營，目標是到2030年在區(qū)域管網(wǎng)可注入100%氫氣。澳大利亞政府已同意對國家氣體監(jiān)管框架進行修訂，將氫氣納入其中。

中國首個電解制氫摻入天然氣項目“朝陽可再生能源摻氫示范項目”已進入試驗階段，山東、張家口、佛山南海等地亦陸續(xù)開展摻氫天然氣示范項目，全面驗證示范氫氣“制取-儲運-摻混-綜合利用”產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)。

國際能源署發(fā)布的報告指出，如果正在推行的天然氣摻氫項目都能落地，預計項目規(guī)模將增加700多倍，氫氣總摻入量將超過200萬噸。如果要達成2030年全球凈零排放目標，氫氣總摻入量應提升至5300萬噸。天然氣管道摻氫運輸是一個復雜的系統(tǒng)工程，既要考慮技術(shù)可行性，還受安全性、經(jīng)濟性的制約。盡管現(xiàn)階段國際上有很多示范項目，但天然氣摻氫仍存在安全標準不明晰、規(guī)范缺乏、缺乏廣泛數(shù)據(jù)支撐等問題。

表1 三種氫能運輸模式優(yōu)缺點對比

按照氫氣儲存方式，加氫站可分為高壓氣氫站和液氫站。相比氣氫儲運，液氫儲運加氫站占地面積更小、存儲量更大，但是建設(shè)難度也相對更高，適合滿足大規(guī)模加氫需求。

數(shù)據(jù)顯示，截至2021年，全球建成加氫站800多座，其中30%為液氫加氫站，主要分布在美國、歐洲和日本。預計2030年全球加氫站數(shù)量將超過4500座。

德國是液氫儲運加氫站研究、應用和推廣的先鋒，以德國林德公司開發(fā)的罐內(nèi)液氫泵增壓技術(shù)加氫站為代表，液氫高效增壓已在世界主要燃料電池推廣國家地區(qū)的加氫站得到應用。

美國ACD公司、法國Cryostar公司開發(fā)的是臥式管道活塞泵，為美國Plugpower、AP和法國液化空氣集團等公司開發(fā)的液氫儲運加氫站提供核心裝備。日本巖谷產(chǎn)業(yè)公司已建立液氫加氫站16座。中國現(xiàn)階段的加氫站主要為高壓氣氫站，液氫儲運加氫站也得到初步探索，由中科富海和美國空氣產(chǎn)品公司合作的首座液氫儲運加氫站正在建設(shè)中。

（三）應用環(huán)節(jié)

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，氫氣是重要的清潔低碳工業(yè)原料，應用場景豐富。氫可作為還原劑，在冶金行業(yè)替代焦炭，作為富氫原料，在合成氨、合成甲醇、煉化、煤制油氣等工藝流程替代化石能源，實現(xiàn)由高碳工藝向低碳工藝的轉(zhuǎn)變，推進高耗能行業(yè)脫碳生產(chǎn)。彭博新能源財經(jīng)預計，2022年，鋼鐵、制氨、甲醇、化工和煉油五大行業(yè)的清潔氫使用量將超過全球5.1萬輛氫能汽車的總耗氫量。

世界鋼鐵協(xié)會近期發(fā)布的《2022年世界鋼鐵統(tǒng)計數(shù)據(jù)》顯示，2021年全球粗鋼產(chǎn)量同比增長3.8%至19.51億噸。據(jù)了解，全球75%煉鋼所用的能源直接或間接來自煤炭，鋼鐵碳排放量占全球能源系統(tǒng)排放量的7%左右。鋼鐵行業(yè)是低碳化的關(guān)鍵領(lǐng)域，在該領(lǐng)域氫氣有望在十年內(nèi)成為具有成本競爭力的替代品。

2021年，全球首個使用無化石電力和氫氣的煉鋼示范項目在瑞典鋼鐵公司HYBRIT啟動。除HYBRIT以外，瑞典另一家綠鋼企業(yè)H2 Green Steel以可再生能源生成的綠電和綠氫代替煤炭完成鋼鐵冶煉，從2025年到2032年，H2 Green Steel位于瑞典北部的工廠將向德國采埃孚公司供應鋼材25萬噸/年，減少二氧化碳排放約47.5萬噸/年。

中國多家鋼鐵公司都在大力布局氫能冶金，河鋼集團的氫冶金示范工程已啟動建設(shè)，山西晉南鋼鐵集團已經(jīng)形成鋼-焦-化-氫全閉環(huán)低碳生產(chǎn)鏈條。從全球發(fā)展形勢看，氫冶金等新一代鋼鐵冶煉技術(shù)剛剛起步，其代替?zhèn)鹘y(tǒng)技術(shù)的開發(fā)周期長，大規(guī)模應用還需時間和資金。

此外，氫氣也可作為替代燃料用于玻璃、水泥和陶瓷制造等行業(yè)，以取代化石燃料的使用。如，2021年，英國玻璃企業(yè)皮爾金頓（Pilkington）啟動了全球首個使用100%氫氣生產(chǎn)浮法（片）玻璃的試驗，該試驗項目是英國“HyNet工業(yè)燃料轉(zhuǎn)換”項目的一部分，證明了使用氫氣安全有效運營浮法玻璃工廠的可行性，預計到2030年將減少二氧化碳排放1000萬噸/年，相當于減少400萬輛汽車上路。未來英國“HyNet工業(yè)燃料轉(zhuǎn)換”項目還將在食品、飲料、電力和廢物等領(lǐng)域大規(guī)模使用氫氣。

2022年北京冬奧會期間，共有1200多輛氫燃料電池汽車投運，并配備30多個加氫站，這是全球最大的一次燃料電池汽車示范。據(jù)統(tǒng)計，2021年，全球氫燃料電池汽車總銷量1.6萬輛以上，增長幅度達到六倍以上。受強勁補貼政策驅(qū)動，韓國市場延續(xù)了2020年的增長勢頭，全年共售出超8000輛氫燃料電池汽車，約占全球總銷量的一半。

資料來源：香橙會研究院

圖3 2021年全球主要國家氫燃料電池汽車銷量

過去幾十年，日美歐等國一直在探索氫燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化之路。豐田、現(xiàn)代、通用等全球主要汽車公司對氫燃料電池汽車的布局也逐步提速。其中，豐田推出第二代MIRAI氫燃料電池汽車，并在北京冬奧會上大量使用。其2021款氫燃料電池汽車Mirai續(xù)航再突破，一次加氫可行駛1000千米以上。

現(xiàn)代汽車方面則表示，其氫燃料電池汽車NEXO中國版在國內(nèi)開放道路首試，預計將于今年上市。與此同時，法國雷諾推出最新款氫混合動力概念車ScenicVision，采用氫燃料作為內(nèi)燃機的動力來源，續(xù)航里程可達497英里，預計2024年實現(xiàn)量產(chǎn)。值得一提的是，ScenicVision使用的材料70%可回收，包括電池。同時，作為混合動力汽車，該車的碳排放比傳統(tǒng)電動汽車低75%。

氫能在交通領(lǐng)域的應用并不局限于燃料電池汽車，還推廣至重型卡車、輪船、飛機等領(lǐng)域。韓國現(xiàn)代汽車的氫燃料電池重型卡車XCIENT Fuel Cel在歐洲正式商用化，以批量出口瑞士的氫燃料重卡為開端，截至2021年6月，在瑞士總行駛里程已經(jīng)超過100萬千米。新西蘭首輛現(xiàn)代Xcient FCEV氫燃料電池卡車已投運。近期新西蘭還與美國氫能商用車開發(fā)商Hyzon Motor簽署了20輛氫燃料電池卡車的交付協(xié)議。

2022年，多種氫動力船舶也取得積極進展。中國首艘氫燃料電池動力工作船“三峽氫舟1號”正式動工建造；荷蘭航運公司Van Dam Shipping與印度鋼鐵公司Tata Steel合作，計劃推出首艘氫動力短途船。

挪威清潔技術(shù)公司TECO 2030與其合作伙伴推出了氫動力概念油輪“Hy-Ekotank”號。概念油輪通過在現(xiàn)有Ekotank船上使用壓縮氫或液態(tài)氫儲存裝置對燃料電池進行改裝，實現(xiàn)航行期間溫室氣體零排放，以及泊位零排放。德國將建造世界上第一艘氫動力零排放拖船。

國際能源署發(fā)布的報告指出，當電網(wǎng)中間歇性可再生能源（以風電、光伏為主）的比例超過15%時，就必須配置相應的儲能設(shè)施。另外由于可再生能源出力在不同時間段、不同季節(jié)之間存在顯著差異，例如歐洲的太陽能發(fā)電在冬季比夏季低60%左右，但冬季電力需求卻增加了40%，為此需要配置大規(guī)模、長時間的儲能設(shè)施才能提高可再生能源利用水平。

在新型儲能路徑中，氫能具有諸多明顯優(yōu)勢。氫儲能是以氫氣的形式進行儲能，方式多樣化，包括液化儲氫、壓縮儲氫以及金屬氫化物儲氫等，存儲規(guī)?？蛇_百萬千瓦級，存儲時間跨度從小時到季節(jié)。

氫儲能除了可以滿足大規(guī)模長周期能量儲存和多元化終端利用需求，自身也具備較明顯的技術(shù)路線、資源潛力及經(jīng)濟性。在大容量長周期調(diào)節(jié)的場景中，氫儲能與電化學儲能相比擁有單位能量存儲成本低的優(yōu)勢。

相對于抽水蓄能而言，氫儲能可擴展性較強，受地理和資源的限制較少。相關(guān)研究表明，當需要大規(guī)模儲能時可以液氫或者氫化物的形式存儲于地下鹽穴，估計每個兆瓦時的成本在50～150美元之間，與受地質(zhì)條件限制較大的抽水蓄能相當，顯著低于其他能量存儲方式。

除了上面提到的以鹽穴為代表的地質(zhì)儲氫外，當前以質(zhì)子交換膜水電解（PEM）制氫為基礎(chǔ)的電-氫-電互變技術(shù)為儲能技術(shù)提供了新思路。該技術(shù)以電制氫為核心，將電能轉(zhuǎn)化成為氫氣、氨氣、甲烷及汽柴油中的化學能，從而進入到后續(xù)的化工、交通、發(fā)電、供熱、儲氣等豐富多樣的終端應用中。

未來，隨著新能源滲透率的提升，系統(tǒng)調(diào)峰周期變長，電化學儲能單位能量成本高的缺陷就會完全顯現(xiàn)，而氫能則恰好相反，大規(guī)模氫儲能邊際成本增速相對較慢，是更具經(jīng)濟性的長周期調(diào)峰技術(shù)。同時，氫儲能與電化學儲能在周期、規(guī)模、空間上可互為協(xié)同、互為補充，二者有機形成的混合儲能可以更好地支撐未來電力系統(tǒng)建設(shè)。

燃氣輪機采用富氫燃料發(fā)電，在降低天然氣使用量的同時，還可以減少發(fā)電領(lǐng)域二氧化碳排放。目前，歐美等國向現(xiàn)有燃氣輪機中摻混氫氣的比例多為20%～30%，以降低5%～10%的碳排放。

全球電力巨頭已開展氫能燃氣輪機的相關(guān)研究，積極提高燃機的摻氫燃燒能力、開拓新的市場空間。如美國通用電氣（GE）在全球已有超過100臺采用低熱值含氫燃料的機組在運行，累計運行時間超過800萬小時，其中部分機組的燃料含氫量超過50%。

2022年4月，通用電氣宣布全球首個HA級摻氫燃燒示范項目成功運行，預計到2030年將具備100%燃氫能力，最終實現(xiàn)零碳排放。日本和歐盟EU Turbines已經(jīng)承諾在2030年前推出100%燃氫重型燃氣輪機。

西班牙第二大天然氣分銷商Nortegas宣布開啟該國首個天然氣摻氫試驗項目，計劃逐步提高天然氣基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備中的氫氣比例，嘗試使用天然氣和氫氣的混合氣體發(fā)電。

2022年初，中國國家電投首個燃氣輪機摻氫燃燒示范項目正式投運，這是全球范圍內(nèi)首個在天然氣商業(yè)機組中進行摻氫燃燒的聯(lián)合循環(huán)、熱電聯(lián)供示范項目，改造后的機組具備了純天然氣和天然氣摻氫兩種運行模式的兼容能力，可行性優(yōu)勢明顯。

需要注意的是，雖然全球氫燃料燃氣輪機發(fā)電項目層出不窮，但要大力發(fā)展氫燃料燃氣輪機，還面臨著燃氫過程中產(chǎn)生的回火和溫度過高等問題。

通過對近期全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展最新動向及趨勢的分析，可以看出，在推動氫能發(fā)展的過程中，全球主要發(fā)達國家逐步形成了各具特色的發(fā)展模式。

借鑒發(fā)達國家氫能發(fā)展經(jīng)驗，進一步探索我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展形態(tài)和發(fā)展路徑，建議從以下四個方面創(chuàng)新突破：一是提高關(guān)鍵核心技術(shù)水平，加快國產(chǎn)化進程；二是推動應用場景多元化，開啟多領(lǐng)域規(guī)模應用示范；三是探索適合我國國情的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑，避免無序競爭和產(chǎn)能過剩風險；四是加強國際開放合作，推動氫能產(chǎn)業(yè)國際化發(fā)展。

（一）提高關(guān)鍵核心技術(shù)水平，加快國產(chǎn)化進程

科技創(chuàng)新是能源高質(zhì)量發(fā)展的第一動力，歐盟、美國、日本等發(fā)達經(jīng)濟體為確保氫能發(fā)展的領(lǐng)先地位，十分重視氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游的相關(guān)技術(shù)培育，涉及氫氣的生產(chǎn)、儲運、燃料電池制造、燃料電池汽車及加氫站基礎(chǔ)設(shè)施等。

而氫能技術(shù)鏈條長、難點多，我國氫能產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期，與國際先進水平存在一定差距，同時我國部分關(guān)鍵核心零部件和基礎(chǔ)材料嚴重依賴進口，例如，影響燃料電池壽命和使用成本的質(zhì)子交換膜，該技術(shù)在國內(nèi)還不夠成熟，只有少數(shù)公司和設(shè)備制造商參與其中。核心材料缺失制約著我國氫燃料電池行業(yè)的發(fā)展。

為此，亟需從氫能制備、儲運、加注、燃料電池、氫儲能系統(tǒng)等主要環(huán)節(jié)創(chuàng)新突破，面向氫能科技前沿開展基礎(chǔ)研究和應用基礎(chǔ)研究，重點突破關(guān)鍵核心技術(shù)，加快國產(chǎn)化進程。

（二）推動應用場景多元化，開啟多領(lǐng)域規(guī)模應用示范

從國際經(jīng)驗看，發(fā)達國家多以試點示范帶動氫能多元應用，氫能可以在交通、冶金、化工等領(lǐng)域替代化石能源使用，應用潛力較大。目前我國氫能示范應用主要集中在交通領(lǐng)域，氫燃料電池汽車是現(xiàn)階段實現(xiàn)氫能在交通領(lǐng)域應用的切入點和關(guān)鍵點。

為穩(wěn)步推進我國氫能多元化示范應用，除了有序推進氫能在交通領(lǐng)域的示范應用，還應拓展其在儲能、分布式發(fā)電、工業(yè)等領(lǐng)域的應用，推動規(guī)?；l(fā)展，加快探索形成有效的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展商業(yè)化路徑。

（三）探索適合我國國情的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑，避免無序競爭和產(chǎn)能過剩風險

從全球主要國家氫能產(chǎn)業(yè)實踐來看，各國在出臺氫能戰(zhàn)略和明確氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位上各有側(cè)重，均考慮了國家能源資源稟賦、能源轉(zhuǎn)型壓力和國內(nèi)市場空間等情況。

例如，以歐盟國家為代表的能源轉(zhuǎn)型先行者將氫能產(chǎn)業(yè)視為重點行業(yè)深度脫碳的重要推動力；以美國為代表的能源技術(shù)引領(lǐng)國更加關(guān)注氫能技術(shù)研發(fā)，在綠氫規(guī)?；瘧梅矫鎰t較為審慎；以俄羅斯、沙特、阿聯(lián)酋、澳大利亞為代表的傳統(tǒng)能源出口國積極加大氫能出口能力，著力實施以出口為導向的氫能項目；以日、韓為代表的能源對外依存度較高的國家，發(fā)展氫能主要為保障本國能源安全。

我國資源能源稟賦多樣，對能源的選擇及經(jīng)濟調(diào)控的回旋空間較大。在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中應統(tǒng)籌考慮氫能供應能力、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和市場空間，與技術(shù)創(chuàng)新水平相適應，有序開展氫能技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)應用示范。

各地方在研究制定氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)規(guī)劃、支持政策時，應對本地區(qū)發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的比較優(yōu)勢進行客觀分析，充分考慮本地區(qū)發(fā)展基礎(chǔ)和條件，統(tǒng)籌謀劃、合理布局，在鼓勵多元示范的同時，避免盲目布局、一擁而上。

（四）加強國際開放合作，推動氫能產(chǎn)業(yè)國際化發(fā)展

美日歐等國家和地區(qū)在積極推動自身氫能發(fā)展的同時，積極推進相互合作。開放合作是全球氫能產(chǎn)業(yè)長期發(fā)展的主旋律，尤其是目前全球氫能市場仍處于導入期，亟需各國協(xié)作培育開發(fā)國際市場，突破產(chǎn)業(yè)瓶頸，合力打通產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

在此背景下，我國應積極開展氫能技術(shù)創(chuàng)新國際合作，鼓勵開展氫能科學和技術(shù)國際聯(lián)合研發(fā)，推動氫能全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵核心技術(shù)、材料和裝備創(chuàng)新合作，積極構(gòu)建國際氫能創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈。探索與共建“一帶一路”國家開展氫能貿(mào)易、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、產(chǎn)品開發(fā)等合作。同時還要加強與氫能技術(shù)領(lǐng)先的國家和地區(qū)開展項目合作，共同開拓第三方國際市場。