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摘要：氢能与多种能源间可高效转化，将可再生能源储存，并实现温室气体和污染物零排放。氢正逐步从工业气体向能源气体转变，被誉为人类“终极能源”、“能源货币”。
关键词：氢能源;产业发展;预测
氢是自然界中最丰富的元素，氢能具有安全高效、清洁丰富的特点，被誉为未来的“终极能源”，受到世界各国政府、科研机构和跨国公司的高度重视，纷纷加大氢能应用的技术开发力度，积极探索加氢业务的发展。
一、未来能源发展方向
目前煤炭、石油、天然气是当前最主要的能源，但资源耗用的速度远远超过我们的想象。当前被普遍看好的锂电池续航里程也仅为200-500公里以内，使用寿命为3-5年，从环保方面讲，锂电池能源不属于清洁能源，在短距离、城市内有一定的优势，但仅仅是交通能源走向“零碳时代”的过渡方案。而氢能是未来的终极解决方案，氢质量占宇宙全体的70%以上，氢能具有储量丰富、清洁高效、安全环保、热值高（是汽油发热值的3倍）等特点，被誉为人类的终极能源。
2015年，国家主席习近平在出席第21届联合国气候变化大会时表示，中国将于2030年左右使二氧化碳排放达到峰值并争取尽早实现，2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右，森林蓄积量比2005年增加45亿立方米左右。在十九大报告中习主席指出，建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计。必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，像对待生命一样对待生态环境，实行最严格的生态环境保护制度，形成綠色发展方式和生活方式。日益严重的雾霾增加了百姓对改善空气质量的呼声，氢能利用可以减少污染物排放、提高空气质量、改善居民环境。
同时，中国石油对外依赖度快速上升， 2015年底已经突破60%，而美国仅为21.3%;中国石油对外依赖度高，且中东进口石油占比51%，假如发生战争，波斯湾封锁而石油运输中断，中国仅能正常供应石油74.8天，即2个半月，与美国相比，差距巨大。从国家能源安全的要求出发，我国亟需发展清洁、安全、可持续的新能源。
二、氢能产业发展的可行性分析
（一）低成本氢气制造技术已经成熟。目前我国的氢气主要来源于工业副产物、化石燃料制氢及电解水制氢等成熟技术。工业副产氢主要来自于氯碱化工副产氢和焦炉煤气纯化制氢，是目前最为廉价的氢气来源，根据产地和产量，利用氯碱化工尾气和焦炉煤气制氢的成本可以低至0.2元/方。利用“弃风、弃光、弃水”电量电解水制氢是目前解决国家电网清洁电力的重要途径。目前我国每年的“三弃”电量达到约1500亿度，这些电量都能充分利用可制氢350亿方，可满足约62万辆公交车辆的加氢需求。
（二）氢气安全储运技术日新月异。由于氢是最轻的气体，如果氢气泄露，它会快速地向上扩散而不会在空气中聚集，氢气上升的速度接近每秒钟20米，减少了氢气爆炸和燃烧的可能性。氢的扩散系数比空气大3.8倍，所以微量的氢气泄漏，可以在空气中很快稀释成安全的混合气，很难达到氢气的爆炸体积浓度区间4.1%～74.2%。此外，氢燃料汽车一般都有氢气泄露传感器，提前进行预警和处理，高压储氢及低温液态储氢均可安全储运。目前除了传统的高压储氢和液态储氢外，利用化学物质储氢也实现了氢气的安全高效储运。中国地质大学开发的常温常压储氢技术，实现了氢气在常温常压下的高密度存储（单台槽车的运氢能力超过3万方，远大于目前高压管束氢气拖车4000方的运载水平），为大规模的推广氢能应用奠定了基础。
（三）氢燃料电池关键技术已经突破。目前，武汉地质资源环境工业技术研究院有限公司与瑞典PowerCell公司合作的国际领先的氢燃料电池技术，使用寿命达到25000小时。如果按照每天使用5小时计算，可以使用13.7年。在低温冷启动方面，可以实现零下20度启动，解决了其他电池技术在高寒地区的使用问题。整体燃料电池实现了小型化、轻量化，约电脑机箱大小的燃料电池发动机，可实现50Kw的功率。
（四）基础设施加氢站建设加速。目前，全球已经建设完成了约300座加氢站，其中2/3以上的加氢站实现了商业化运营。全球加氢站主要分布在日本、欧洲和美国。我国现有12座加氢站，在建加氢站数量超过30座。为推动氢能产业的发展，各地均在紧锣密鼓的制定相应规划。湖北省提出了氢燃料电池汽车“十百千”示范应用工程。即：2018年、2019年及2020年氢燃料汽车分别达到10辆、100辆及1000辆，并在武汉市配套建设21座加氢站;《上海市燃料电池汽车发展规划》中，明确上海市2020年前新增加氢站5-10座，2025年前建成投运加氢站50座，全产业链年产值突破1000亿元。为推动加氢站基础设施的建设，国家陆续出台了氢能利用的相关国家标准。GB50516-2010《加氢站技术规范》、GB/T34584-2017《加氢站安全技术规范》等明确了加氢站、油氢以及气氢合建站的安全标准。
（五）氢燃料电池汽车成本大幅降低。氢燃料电池汽车动力主要由燃料电池+储氢装置组成，储氢装置决定行驶里程。氢燃料电池汽车同样具有功率和能量分开的特性，此特性及燃料电池发动机的优点决定了氢能在新能源领域的未来及优势。氢燃料电池汽车整车成本随批量生产，将比燃油汽车、锂电纯电动车价格更低。无论从纵向看还是横向看，氢能产业是未来的发展方向和产业布局的重点。氢能产业目前处于市场导入期，未来3～5年将进入爆发式增长期。
三、未来氢能发展方向及应用研究
（一）国外发展方向及应用。美、日、欧盟等主要国家和地区将氢燃料电池汽车纳入国家或地区战略发展体系进行规划，并制定各种政策抢占先机。美国将氢能上升为国家能源战略，并将氢能确定为维系经济繁荣和国家安全的技术之一。加州立法通过20亿美元补贴法案，支持氢燃料电池汽车和加氢站建设（补贴至2023年），加州能源委员会已资助49座加氢站建设。2015年，欧盟委员会制定发布了“欧盟氢能发展路线图”。挪威、荷兰计划2025年开始停售汽柴油车。德国将氢能上升为交通战略，2030年前禁售内燃机汽车，计划在2023年左右普及10万辆氢燃料电池汽车，建设400座加氢站，宝马等汽车巨头组成联盟进行氢燃料电池汽车商业化协同攻关。英国、法国计划在2040年年底前禁止销售汽油和柴油动力汽车。日本政府2017年12月26日正式发布“氢能源基本战略”，主要目标包括到2030年左右实现氢能源发电商用化，以削减碳排放并提高能源自给率。 （二）国内发展方向及应用。我国氢能利用已上升为国家能源战略，近两年国家相关部委密集出台政策，大力支持氢燃料电池汽车发展。《国家创新驱动发展战略纲要》、《“十三五”国家科技创新规划》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《中国制造2025》、《汽车产业中长期发展规划》、《“十三五”交通领域科技创新专项规划》等纷纷将发展氢能技术列为重点任务，将氢燃料电池汽车列为重点支持领域，并明确提出：2020年实现5000辆氢燃料电池汽车在特定地区公共服务用车领域的示范应用，建成100座加氢站;2025年实现五万辆氢燃料电池汽车的应用，建成300座加氢站;2030年实现百万辆氢燃料电池汽车的商业化应用，建成1000座加氢站。目前，联合国开发计划署支持的氢能公交车商业化示范运行项目参与示范的城市将从前两期的北京、上海进一步扩展到郑州、佛山等四个城市，多个城市正在积极争取氢能城市。武汉市将氢燃料电池汽车产业列入市“十三五”规划和《武汉制造2025行动纲要》，广东和上海更是发布了氢燃料电池汽车发展规划。
（三）主要企业发展方向及应用。国际知名车企相继发布氢燃料电池汽车量产计划。2013年2月26日， 现代汽车韩国蔚山工厂正式下线，成为世界上第一辆量产版氢燃料电池汽车。2015年，丰田发布了首款商业化量产的氢燃料电池汽车，拉开了车企进军氢燃料电池汽车领域的序幕。丰田首款氢燃料汽车售价折合人民币不到30万，加一次氢气3-5分钟，可保证600km的续驶里程，驾驶体验和普通电动车基本无差异。2016年，本田发布了量产氢燃料电池汽车车型，与现代和丰田展开竞争。近年，宝马、奔驰等知名汽车企业纷纷发布自己的量产氢燃料电池汽车车型，并展开市场推廣。2017年，全球销售氢燃料电池汽车数量超过6000台，大部分集中在美国、日本和欧洲。从品牌和车型角度来看，丰田遥遥领先，占据了超过四分之三的全球市场份额。剩余的销量则主要被现代途胜氢燃料电池汽车和本田瓜分。为推广中国市场，丰田2017年10月30日在常熟建设投产了首座70MPa加氢站，并开始了氢燃料电池汽车在中国的实证试验。
结束语：目前，全球已经建设完成了约300座加氢站，其中2/3以上的加氢站实现了商业化运营。全球加氢站主要分布在日本、欧洲和美国。我国现有12座加氢站，在建加氢站数量超过30座，主要分布在大力发展氢燃料电池汽车和氢能相关产业的地区。但可以预见的是，氢能产业是未来的发展方向，该产业处于培育导入期，随着技术进步和成本的大幅下降，氢能产业即将进入产业化爆发前夜，正处于投资布局的窗口期，未来收益不可估量。
作者简介：
杜华健（1980.12），汉族，大学学历，男，籍贯四川巴中，中级职称，研究方向为石油石化及新能源。
作者单位：中国石油湖北销售公司
关键词：氢能源;产业发展;预测
氢是自然界中最丰富的元素，氢能具有安全高效、清洁丰富的特点，被誉为未来的“终极能源”，受到世界各国政府、科研机构和跨国公司的高度重视，纷纷加大氢能应用的技术开发力度，积极探索加氢业务的发展。
一、未来能源发展方向
目前煤炭、石油、天然气是当前最主要的能源，但资源耗用的速度远远超过我们的想象。当前被普遍看好的锂电池续航里程也仅为200-500公里以内，使用寿命为3-5年，从环保方面讲，锂电池能源不属于清洁能源，在短距离、城市内有一定的优势，但仅仅是交通能源走向“零碳时代”的过渡方案。而氢能是未来的终极解决方案，氢质量占宇宙全体的70%以上，氢能具有储量丰富、清洁高效、安全环保、热值高（是汽油发热值的3倍）等特点，被誉为人类的终极能源。
2015年，国家主席习近平在出席第21届联合国气候变化大会时表示，中国将于2030年左右使二氧化碳排放达到峰值并争取尽早实现，2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右，森林蓄积量比2005年增加45亿立方米左右。在十九大报告中习主席指出，建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计。必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，像对待生命一样对待生态环境，实行最严格的生态环境保护制度，形成綠色发展方式和生活方式。日益严重的雾霾增加了百姓对改善空气质量的呼声，氢能利用可以减少污染物排放、提高空气质量、改善居民环境。
同时，中国石油对外依赖度快速上升， 2015年底已经突破60%，而美国仅为21.3%;中国石油对外依赖度高，且中东进口石油占比51%，假如发生战争，波斯湾封锁而石油运输中断，中国仅能正常供应石油74.8天，即2个半月，与美国相比，差距巨大。从国家能源安全的要求出发，我国亟需发展清洁、安全、可持续的新能源。
二、氢能产业发展的可行性分析
（一）低成本氢气制造技术已经成熟。目前我国的氢气主要来源于工业副产物、化石燃料制氢及电解水制氢等成熟技术。工业副产氢主要来自于氯碱化工副产氢和焦炉煤气纯化制氢，是目前最为廉价的氢气来源，根据产地和产量，利用氯碱化工尾气和焦炉煤气制氢的成本可以低至0.2元/方。利用“弃风、弃光、弃水”电量电解水制氢是目前解决国家电网清洁电力的重要途径。目前我国每年的“三弃”电量达到约1500亿度，这些电量都能充分利用可制氢350亿方，可满足约62万辆公交车辆的加氢需求。
（二）氢气安全储运技术日新月异。由于氢是最轻的气体，如果氢气泄露，它会快速地向上扩散而不会在空气中聚集，氢气上升的速度接近每秒钟20米，减少了氢气爆炸和燃烧的可能性。氢的扩散系数比空气大3.8倍，所以微量的氢气泄漏，可以在空气中很快稀释成安全的混合气，很难达到氢气的爆炸体积浓度区间4.1%～74.2%。此外，氢燃料汽车一般都有氢气泄露传感器，提前进行预警和处理，高压储氢及低温液态储氢均可安全储运。目前除了传统的高压储氢和液态储氢外，利用化学物质储氢也实现了氢气的安全高效储运。中国地质大学开发的常温常压储氢技术，实现了氢气在常温常压下的高密度存储（单台槽车的运氢能力超过3万方，远大于目前高压管束氢气拖车4000方的运载水平），为大规模的推广氢能应用奠定了基础。
（三）氢燃料电池关键技术已经突破。目前，武汉地质资源环境工业技术研究院有限公司与瑞典PowerCell公司合作的国际领先的氢燃料电池技术，使用寿命达到25000小时。如果按照每天使用5小时计算，可以使用13.7年。在低温冷启动方面，可以实现零下20度启动，解决了其他电池技术在高寒地区的使用问题。整体燃料电池实现了小型化、轻量化，约电脑机箱大小的燃料电池发动机，可实现50Kw的功率。
（四）基础设施加氢站建设加速。目前，全球已经建设完成了约300座加氢站，其中2/3以上的加氢站实现了商业化运营。全球加氢站主要分布在日本、欧洲和美国。我国现有12座加氢站，在建加氢站数量超过30座。为推动氢能产业的发展，各地均在紧锣密鼓的制定相应规划。湖北省提出了氢燃料电池汽车“十百千”示范应用工程。即：2018年、2019年及2020年氢燃料汽车分别达到10辆、100辆及1000辆，并在武汉市配套建设21座加氢站;《上海市燃料电池汽车发展规划》中，明确上海市2020年前新增加氢站5-10座，2025年前建成投运加氢站50座，全产业链年产值突破1000亿元。为推动加氢站基础设施的建设，国家陆续出台了氢能利用的相关国家标准。GB50516-2010《加氢站技术规范》、GB/T34584-2017《加氢站安全技术规范》等明确了加氢站、油氢以及气氢合建站的安全标准。
（五）氢燃料电池汽车成本大幅降低。氢燃料电池汽车动力主要由燃料电池+储氢装置组成，储氢装置决定行驶里程。氢燃料电池汽车同样具有功率和能量分开的特性，此特性及燃料电池发动机的优点决定了氢能在新能源领域的未来及优势。氢燃料电池汽车整车成本随批量生产，将比燃油汽车、锂电纯电动车价格更低。无论从纵向看还是横向看，氢能产业是未来的发展方向和产业布局的重点。氢能产业目前处于市场导入期，未来3～5年将进入爆发式增长期。
三、未来氢能发展方向及应用研究
（一）国外发展方向及应用。美、日、欧盟等主要国家和地区将氢燃料电池汽车纳入国家或地区战略发展体系进行规划，并制定各种政策抢占先机。美国将氢能上升为国家能源战略，并将氢能确定为维系经济繁荣和国家安全的技术之一。加州立法通过20亿美元补贴法案，支持氢燃料电池汽车和加氢站建设（补贴至2023年），加州能源委员会已资助49座加氢站建设。2015年，欧盟委员会制定发布了“欧盟氢能发展路线图”。挪威、荷兰计划2025年开始停售汽柴油车。德国将氢能上升为交通战略，2030年前禁售内燃机汽车，计划在2023年左右普及10万辆氢燃料电池汽车，建设400座加氢站，宝马等汽车巨头组成联盟进行氢燃料电池汽车商业化协同攻关。英国、法国计划在2040年年底前禁止销售汽油和柴油动力汽车。日本政府2017年12月26日正式发布“氢能源基本战略”，主要目标包括到2030年左右实现氢能源发电商用化，以削减碳排放并提高能源自给率。 （二）国内发展方向及应用。我国氢能利用已上升为国家能源战略，近两年国家相关部委密集出台政策，大力支持氢燃料电池汽车发展。《国家创新驱动发展战略纲要》、《“十三五”国家科技创新规划》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《中国制造2025》、《汽车产业中长期发展规划》、《“十三五”交通领域科技创新专项规划》等纷纷将发展氢能技术列为重点任务，将氢燃料电池汽车列为重点支持领域，并明确提出：2020年实现5000辆氢燃料电池汽车在特定地区公共服务用车领域的示范应用，建成100座加氢站;2025年实现五万辆氢燃料电池汽车的应用，建成300座加氢站;2030年实现百万辆氢燃料电池汽车的商业化应用，建成1000座加氢站。目前，联合国开发计划署支持的氢能公交车商业化示范运行项目参与示范的城市将从前两期的北京、上海进一步扩展到郑州、佛山等四个城市，多个城市正在积极争取氢能城市。武汉市将氢燃料电池汽车产业列入市“十三五”规划和《武汉制造2025行动纲要》，广东和上海更是发布了氢燃料电池汽车发展规划。
（三）主要企业发展方向及应用。国际知名车企相继发布氢燃料电池汽车量产计划。2013年2月26日， 现代汽车韩国蔚山工厂正式下线，成为世界上第一辆量产版氢燃料电池汽车。2015年，丰田发布了首款商业化量产的氢燃料电池汽车，拉开了车企进军氢燃料电池汽车领域的序幕。丰田首款氢燃料汽车售价折合人民币不到30万，加一次氢气3-5分钟，可保证600km的续驶里程，驾驶体验和普通电动车基本无差异。2016年，本田发布了量产氢燃料电池汽车车型，与现代和丰田展开竞争。近年，宝马、奔驰等知名汽车企业纷纷发布自己的量产氢燃料电池汽车车型，并展开市场推廣。2017年，全球销售氢燃料电池汽车数量超过6000台，大部分集中在美国、日本和欧洲。从品牌和车型角度来看，丰田遥遥领先，占据了超过四分之三的全球市场份额。剩余的销量则主要被现代途胜氢燃料电池汽车和本田瓜分。为推广中国市场，丰田2017年10月30日在常熟建设投产了首座70MPa加氢站，并开始了氢燃料电池汽车在中国的实证试验。
结束语：目前，全球已经建设完成了约300座加氢站，其中2/3以上的加氢站实现了商业化运营。全球加氢站主要分布在日本、欧洲和美国。我国现有12座加氢站，在建加氢站数量超过30座，主要分布在大力发展氢燃料电池汽车和氢能相关产业的地区。但可以预见的是，氢能产业是未来的发展方向，该产业处于培育导入期，随着技术进步和成本的大幅下降，氢能产业即将进入产业化爆发前夜，正处于投资布局的窗口期，未来收益不可估量。
作者简介：
杜华健（1980.12），汉族，大学学历，男，籍贯四川巴中，中级职称，研究方向为石油石化及新能源。
作者单位：中国石油湖北销售公司