绿氢：能源的未来在这里

提到2020年，大多数人首先想到的是新冠肺炎疫情在全球肆虐。但这一年，也是全球能源转型和氢能技术取得进步的历史性一年。许多国家的政府宣布将把氢气作为重要能源来源，尽可能地扩大氢气的制造与应用。与此同时，许多国家、城市和企业宣布了与能源相关的二氧化碳排放净零目标，突显了对氢的需求。

在“双碳”目标下，在太阳能、风能等新能源快速发展之际，氢能作为公认的零碳能源脱颖而出。在2022年的北京冬奥会上，以氢能为燃料的火炬和近千辆氢燃料电池车，是我国首次大规模应用蓝氢和绿氢，也让氢气作为一种能源产品走入大众视野。

氢能作为一种清洁、高效、安全的新能源，被视为21世纪摆脱化石能源依赖、主宰未来世界的主要能源。作为宇宙中分布最为广泛的物质，氢能在地球上主要以化合态的形式出现，因此，氢能不像煤、石油、天然气可以直接开采，需要通过一定的方法利用其他能源制取，是一种二次能源。当前，主流的制氢技术包括化石能源制氢、工业副产氢、电解水制氢等三大类，分别称为“灰氢”“蓝氢”“绿氢”。

灰氢，是通过化石燃料（例如石油、天然气、煤炭等）燃烧产生的氢气，在生产过程中会有二氧化碳等排放。目前，市面上绝大多数氢气是灰氢，约占当今全球氢气产量的95%。

蓝氢，是将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成的氢气。虽然天然气也属于化石燃料，在生产蓝氢时也会产生温室气体，但由于使用了碳捕集、利用与封存（CCUS）等先进技术，温室气体被捕获，减轻了对地球环境的影响，实现了低碳制氢。

绿氢，是通过使用再生能源（例如太阳能、风能、核能等）制造的氢气，例如，通过可再生能源发电进行电解水制氢，在生产绿氢的过程中，完全没有碳排放。绿氢具有更环保、可持续性更强、应用更广泛等特点。因此，绿氢产业链的发展前景非常广阔。

上述制氢方法的成本竞争力是影响其市场渗透和采用的关键因素。蓝氢和绿氢的成本因地点、生产方法和生产规模等因素而异。目前，蓝氢比绿氢更具成本竞争力，因为它利用了现有的天然气基础设施和CCS技术。灰氢制备技术已经比较成熟，成本较低，估计为每公斤氢 1.5～3 美元，蓝氢比灰氢稍贵，而绿氢的成本相对高昂，为每公斤4～9美元。

能源转型是一个过程，不是终点。因此，应同时通过改造CCUS设施、稳步提升效率来减少温室气体（GHG）排放。这是在扩大可再生能源规模的同时，以更少的温室气体排放制造氢气的一种方法。

在能源转型的早期阶段，蓝氢可以促进氢市场的发展。尤其在我国，以工业副产氢为主的蓝氢获取容易，成本相对低廉，规模相对较大。但值得注意的是，大规模的工业活动也需要大量的氢气供给，因此，蓝氢只能作为氢能利用的起点，生产商应持续提高绿氢的生产和储存能力，以满足不断提高的环保需求。

唯一能够支撑完全可持续能源转型的氢是绿氢。从长远来看，由可再生电力驱动的水电解是制造绿氢最可行的技术替代方案。

依赖可再生能源制造氢气的方法多种多样，但除了使用生物气体进行气化，所有技术都尚未达到商业应用的成熟阶段。然而，低成本的太阳能和风能以及其他技术进步正在降低生产绿氢的价格，这提高了人们对水电解生产绿氢的兴趣。

在过去的两年里，这种趋势越来越明显，全球已有超过25个国家通过或宣布其国家氢能战略。据行业投资者预测，到2026年，全球将拥有至少25千兆瓦的绿氢电解槽容量。为了实现将世界平均气温的上升幅度保持在1.5℃以内等气候目标，可再生能源和绿氢产能仍需大幅增长。

未来10年内，绿氢的制造成本可能会下降到每公斤1～2美元以下，具有一定的竞争优势，为增加制造能力、新的就业机会和经济扩张铺平道路。

但要实现这一目标，就必须形成最佳的商业模式，制定政策强力推动，建立市场，优化供应链，突破氢能储运、加氢站、车载储氢等支撑技术，提高氢能制、储、运各个环节的经济性，让市场对氢能的需求和消费进一步加大，从而使发达国家和发展中国家都能从转向清洁、可靠的能源系统中平等受益。

随着近年来对环境污染问题的高度关注，绿氢作为一种新型绿色能源，具有广阔的发展前景。越来越多的国家和公司逐渐投资于绿氢产业的发展，加快了绿氢的推广和应用。

从世界范围内看，海湾合作委员会俨然已成为全球绿氢革命的中心。阿联酋将于近期启动国家氢能战略，将该国定位为清洁燃料出口国，并挖掘其未来潜力。

与此同时，德国Uniper SE与中东最大的可再生能源公司之一Masdar合作在阿联酋生产绿氢。这两家公司将建造一座装机容量近1.3千兆瓦的太阳能工厂，计划从2026年开始生产氢气。

在沙特阿拉伯，公用事业开发商ACWA Power去年签署了一项85亿美元的融资协议，用于投资大型氢项目，将于2026年投入使用。

在全球范围内，各个国家应从顶层设计制定绿氢政策规划，建构框架，采取积极稳妥的步骤，以及实现绿氢目标的投资水平，为氢能行业运营商提供指导，进而促进更高水平的融资，有效扩大绿氢的应用。

我国绿氢产业链也在不断发展。2019年，国务院发布了《关于促进氢能产业发展的指导意见》，明确提出到2025年建立节能、低碳、优质、高效的氢能产业管理体系，形成氢能产业生态系统。2023年3月，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》，正式将氢能纳入我国能源体系，同时明确了氢能重要的战略地位，相关的氢能产业也将迎来高速发展期，为我国绿氢产业的发展带来政策支持。

绿氢作为一种新型的绿色能源，可用于燃料电池和燃气轮机的生产发电、交通运输、化工制造、合成氨工艺等场合。

以燃料电池为例，燃料电池是将所供燃料的化学能直接转换为电能的一种能量转换装置，是通过连续供给燃料从而连续获得电力的发电装置。由于燃料电池能将燃料的化学能直接转换为电能，因此，它没有像普通火力发电厂那样通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可以避免过程中的能量转换损失。

氢燃料电池是一种利用氢和氧反应释放电能的设备。氢燃料电池可以将绿氢转化为电磁能和热量，同时将污水和有机废气转化为干净的水和二氧化碳。因此，氢燃料电池被认为是一种绿色、环保、高效的发电方式。氢燃料电池汽车的优点是可以有效利用绿氢能，但缺点是目前生产成本高。

燃料电池汽车具有广阔的发展前景，被称为汽车未来的发展趋势之一。我国也在大力推动氢燃料电池汽车的快速发展，引导企业加快项目研发和产业发展进程。

根据相关规划，2025年我国燃料电池车辆保有量将达约5万辆，预计2030年氢燃料电池汽车保有量将达100万辆。根据中国氢能联盟发布的白皮书预测，2025、2030年中国将分别建成300、1000座加氢站。因此，在政策扶持、市场空间广阔的情况下，我国氢能产业有望进入发展快车道。

总之，尽管绿氢产业链的发展面临一些考验，但其发展前景非常广阔。绿氢作为一种新型绿色能源，将成为未来电力能源不可或缺的一部分。同时，绿氢产业链将成为新的增长点，为改善社会经济发展和就业创造新的机遇。

作者：董功 赵冰婷 柳忠学（中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司）