氢能产业迎来发展风口-评析《氢能产业发展中长期规划(2021～2035年)》

摘要：位于西澳大利亚的亚洲可再生能源中心计划装机容量为26GW，上周获得了联邦政府的支持。工程预计将于2026年开工。

上周晚些时候，拟议中的26GW-亚洲可再生能源中心(AREH)，从联邦政府那里获得了“主要项目地位”，该项目将使澳大利亚成为全球主要的氢等绿色能源生产国和出口国。

耗资500亿澳元(合356亿美元)的AREH项目，将利用西澳大利亚东部皮尔巴拉地区世界一流的风能和太阳能资源，将高达23GW的产能用于生产绿色氢和绿色氨。它还将为西澳大利亚皮尔巴拉(Pilbara)地区的当地用户提供高达3GW的能源生产，如采矿和矿产加工企业。

“主要项目地位”标志着该项目对澳大利亚的战略意义。在这种情况下，AREH与政府的技术投资路线图相吻合，该路线图强调氢是优先发展的技术。在10年的建设过程中，该项目还将提供2万多个直接和间接工作岗位，2027年开始运营后，还将提供数千个永久性工作岗位。

该项目的主要发展伙伴联盟结合了香港绿色氢气开发商洲际能源公司、CWP可再生能源公司、涡轮机供应商维斯塔斯公司和路径投资公司的专业知识。

CWP可再生能源公司创始人兼主管Alex Hewitt说:“我们很高兴能得到州政府和联邦政府的信任和支持，我们的宏伟愿景是利用澳大利亚的许多自然优势，在澳大利亚建立一个新的绿色氢工业部门。”

AREH公司将利用其可再生能源发电的电解槽从海水中制造氢——全产可产生高达100 TWh的电力——用于大规模生产绿色氢产品，以供应国内和出口市场。

在智利最南端的麦哲伦省，立足于当地丰富的风能资源，西门子能源携手多个合作伙伴共同打造了“Haru Oni”项目，创新了绿氢生产与应用的场景，即利用可再生能源生产气候中立的合成燃料，这不仅能为高碳排放的交通运输行业提供清洁燃料，也将为可再生能源丰富的地区提供清洁能源输出提供巨大商机。

西门子能源首席执行官克里斯蒂安·布鲁赫博士（Christian Bruch）表示，“可再生能源将不仅在有市场需求的地方生产。风能、太阳能等自然资源丰富的地区也将成为可再生能源的产地。因此，新的供应链将在世界各地兴起，支持可再生能源在地区间的运输。”

西门子能源股份公司新能源业务全球首席战略官兼新能源亚太区业务负责人赵作智博士在接受采访时表示，重要行业如交通运输、工业等的??深度脱碳离不开绿氢的使用。未来，氢能在储能和运输方面将扮演越来越重要的角色。

可再生能源的全球化分配

氢气作为能源载体，将在全球能源转型中与电力互为补充。电解水制氢被认为是未来制氢的发展方向，尤其是利用可再生能源电解水制氢。

目前传统的制氢模式，不管是“灰氢”还是“蓝氢”，它们的生产还是使用过程，都存在着高碳排的问题。当电解水制氢过程中使用的电力完全来自风能、太阳能、水能或地热发电等可再生能源时，其产生的氢气才能被称为“绿氢”。

数据显示，2020年，全球交通运输行业二氧化碳排放量高达排放量达到88亿吨，仅次于能源、工业成为第三大碳排放源头，尤其是公路运输占比较高。因此，在二氧化碳减排面临挑战的领域，比如交通运输、炼油和钢铁等行业，绿氢将助力其实现深度去碳化。

“Haru Oni”项目依托智利的风能优势，通过电解槽利用风电将水分解为氢气与氧气，然后利用从空气中捕获二氧化碳与绿氢结合，制取合成燃料。在这个过程中，西门子能源灵活高效的质子交换膜（PEM）电解技术，由于其具有的快速启停，在极短时间达到满载运行的优势，能够很好的解决风能的不稳定性问题。

未来，由绿氢制成的合成燃料，将有着广阔的新应用领域。与传统化石燃料相比，合成燃料的碳足迹显著降低，基于合成燃料的绿色产品，将成为运输、交通或供暖部门深度脱碳的有力选择。

据了解，“Haru Oni”试点项目是全球首个工业级综合性合成清洁燃料商业工厂。预计最早在2022年，工厂将完成第一阶段试点，年产约13万升合成清洁燃料。根据项目规划，，将在2024年和2026年分别实现5500万升和5.5亿升的年产量目标。

智利享有风力发电的优越气候条件，且电力成本低，具备面向全球市场生产、出口以及在本地应用绿氢的巨大潜力。“Haru Oni”项目产生的经济效益，不仅可以促进可再生能源丰富的地区经济增长，也能通过清洁能源传输机制，令工业国家受益于更加多元化的绿色能源供应和稳定的能源成本，实现双赢的局面。

2021年5月，西门子能源启动了中东和北非地区首个工业级太阳能驱动的绿色氢能生产设施，利用太阳能园区的日光太阳能，该项目能够在1.25MWe的峰值功率下，每小时生产大约20.5公斤的氢气。

该试点项目展示了从太阳能制绿氢到氢气的存储和再电气化。这套系统可以为可再生能源的生产提供缓冲，既可用于针对需求增加的快速响应，也支持长期存储。在该地区太阳能光伏发电和风力发电成本低廉的背景下，氢气有望成为未来能源组合中的关键燃料，并有可能为拥有丰富可再生能源资源的地区带来能源出口的机会。

根据国际氢能委员会预计，到2050年，氢能将承担全球18%的能源终端需求，创造超过2.5万亿美元的市场价值，燃料电池 汽车 将占据全球车辆的20%~25%，每年为交通运输行业贡献至少三分之一的碳减排。

西门子能源正在通过构建电能多元化转化系统（Power-to-X）的基础设施帮助客户实现其去碳化目标，并为全球范围内的跨行业去碳化做出贡献。西门子能源拥有面向可持续的、零碳排放的能源供应所有核心技术，从可再生能源、高效燃气电厂，到输配电和低碳的能源工业应用关键设备和解决方案，再到高效的电解水制氢解决方案。

在中国实施首个兆瓦级绿色制氢项目

氢能产业在整个能源行业的地位已逐渐提高。截至2021年初，全球已有30多个国家发布氢能产业发展路线图。日本和欧盟均已公布氢能战略，对2030年和2050年的绿氢产量和氢能源 汽车 的普及率提出具体目标。

去年，国务院办公厅及国家能源局等颁布了《新能源 汽车 产业发展规划（2021-2035年）》《关于建立健全清洁能源消纳长效机制的指导意见（征求意见稿）》等支持政策，鼓励推广绿氢、分布式能源、燃料电池等重点技术的研发和商业应用，氢能产业将迈入商业化和规模化发展的新阶段。

推广绿氢使用的一大难点在于如何降低成本。对此，赵作智博士以光伏发电成本下降举例对照，一是技术的创新突破，二是规模化应用的效应。“将需求端培养起来以后，能够有效拉动供给端，规模化效应就起来了。”他认为，绿氢的成本在于电解槽设备和用电成本，其中，可再生能源产生的绿电成本高低，以及设备的利用小时数，是最大的影响因素。

今年4月，BloombergNEF发布的氢能平价更新报告，建模预测了15~28个国家未来的绿氢降本路线，表示到2050年绿氢价格将低于天然气、灰氢和蓝氢，届时，绿氢成本将较现在降低85%，低于1美元/千克。报告同时表示，到2030年，从成本上来讲蓝氢项目的必要性将大大降低了。受益于光伏成本的大幅降低，未来绿氢降本有望提速。

在碳达峰、碳中和目标的推动下，广东、上海、浙江、江苏、山东等30个省份将氢能写入“十四五”发展规划，总产值规模将达近万亿元。此外，北京、河北、四川等省份还纷纷出台了氢能产业发展实施方案。

对于国内氢能市场的发展，赵作智博士表示，“中国是很好的一块土壤，我们有政策、有资本，也有??各行各业，一些领军企业也有意愿去尝试一些新技术，有资金、有人才、有市场，未来，随着技术的进步，绿氢的发展潜力十分巨大。”

据了解，西门子能源专注于三大领域的技术创新，一个是低碳或零碳的发电；第二是低碳环保的输电；第三是针对工业领域的去碳化，尤其是油气、化工、造纸等能源密集型行业。

赵作智博士透露，目前，西门子能源在国内布局，主要是通过和领军企业合作，发挥各自优势降低成本，推进技术应用。在实现双碳目标的背景下，业内遵循着需求拉动供给的规律，以技术解决方案节能降本，推动应用规模化的形成。

2019年9月，西门子与国家电力投资集团（“国家电投”）签署《绿色氢能发展和综合利用合作谅解备忘录》。双方计划进一步拓展绿色氢能项目的合作。

2020年8月，西门子能源与中国电力国际发展有限公司（下称“中国电力”）旗下的北京绿氢 科技 发展有限公司签署协议，为中国电力氢能创新产业园提供一套橇装式质子交换膜（PEM）纯水电解制氢系统“Silyzer 200”。这一项目所在的北京市延庆区是将于2022年举行的大型 体育 赛事的三大赛区之一。西门子能源的绿色制氢解决方案将帮助确保赛事期间和赛后的公共交通运营所需的氢能供应。

据介绍，这是西门子能源在中国实施的首个兆瓦级别绿色制氢项目，设备已经运达现场，在安装调试后将很快投入运营。作为该制氢-加氢一体化能源服务站的核心设备，西门子能源提供的PEM纯水电解制氢系统Silyzer 200能够以高能量密度和运行效率实现工业规模的高品质氢气生产。此外，该制氢系统具有快速响应能力，带压启动至稳定运行时间不超过1分钟，并可直接与可再生能源耦合。

展望未来发展，“绿氢方面，我认为中国会引领整个世界。现在领先的是中国和欧洲，这两个市场有他们自身得天独厚的地方，两边一起来、两家火车头一起拉动，这也符合一个整个中欧合作的一个大框架。”赵作智博士说。

化石能源制氢技术比较成熟，可以满足规模用氢需求；制氢技术正向可再生能源制氢转变。

一、工业制氢技术主要有以煤、天然气、石油等为原料的催化重整制氢，氯碱、钢铁、焦化等工业副产物制氢，生物质气化或垃圾填埋气生物制氢，采用网电或未来直接利用可再生能源电力电解水制氢；处于实验室阶段但潜力大的有光催化分解水、高温热化学裂解水和微生物催化等先进制氢技术。

二、氢气发生器电解槽 电解槽类型一般有：碱性电解槽、基于离子交换技术的聚合物薄膜电解槽和固体氧化物电解槽。

1、实验室中使用的碱性电解槽制氢和聚合物薄膜电解槽制氢。

2、碱性电解槽是最常用、技术最成熟、也最经济的电解槽，并且易于操作，在目前广泛使用，但缺点是其效率最低。

3、碱性电解槽制氢的特点是：氢氧根离子（OH-）在阴、阳极之间的电场力作用下穿过多孔的横隔膜。

4、碱液电解制氢工作原理是传统隔膜碱液电解法。电解槽内的导电介质为氢氧化钾水溶液，两极室的分隔物为航天电解设备用优质隔膜，与端板合为一体的耐蚀、传质良好的格栅电极等组成电解槽。

三、聚合物薄膜电解槽制氢 聚合物薄膜电解槽制氢（PEM），一些地方也称之为固体聚合物电解质（SPE）水电解制氢。该种原理不需电解液，只需纯水，比碱性电解槽安全，电解槽的效率可以达到85％或以上，但由于在电极处使用铂等贵重金属，薄膜材料也是昂贵的材料，故PEM电解槽目前还难以投人大规模的使用。 聚合物薄膜电解槽制氢的特点是：氢离子（H+）在阴、阳极之间的电场力作用下穿过离子交换膜。

四、1、目前氢氧呼吸机的功效主要用于肿瘤等疾病的辅助治疗；

2、氢氧呼吸机的原理与构造主要有两种，传统碱性AEC制氢和质子膜SPE制氢，对应的是吸氢机制氢结果。

作为氢能行业的先行者，北京亿华通科技有限公司已形成自主研发氢燃料电池发动机，完成国家技术目标，达到国际先进水平。2019年，加入国际氢能委员会，多次参与国际事务。在最高级别演示和操作重大活动，为主流商用车公司的燃料电池实验室提供完整的支持解决方案。上市时，亿华通被资本市场称为“中国首个氢能股”。据了解，上市首日最高每股261.11元，涨幅240.65%，市值112亿元。

拓展资料：

1、随着人们对低碳减排要求的不断提高，绿色制氢技术受到了广泛关注。在众多氢源解决方案中，利用可再生能源通过电解水生产氢气的过程碳排放量最低。氢在储能、化工、冶金、分布式发电等领域的推广应用已成为控制温室气体排放、减缓全球气温上升的有效途径之一。坚持氢能绿色利用的初衷，积极发展以质子交换膜电解水制氢为代表的绿色制氢技术，实现可再生能源的整合与发展。

2、近日，中国工程院易宝莲院士科研团队在《中国工程科学》杂志上撰文，结合氢能需求与规划进展、电解制氢示范项目现状，重点分析了电解制氢技术。包括技术分类、碱性水制氢的应用和质子交换膜电解水制氢。文章认为，提高电催化剂的活性，提高催化剂在膜电极中的利用率，改进双极板的表面处理工艺，优化电解槽结构有助于提高质子交换膜电解槽的性能，降低设备成本；质子交换膜电解水制氢技术具有工作电流密度高、能耗低、制氢压力高、适应可再生能源发电的波动性特点，且易于与可再生能源消耗相结合。这是一种通过电解水制氢的合适溶液。

导 语:在这个被牛群、苜蓿地和灌木丛生的沙漠公路包围的犹他州小镇上，在未来将会有数百名工人被解雇，他们是环境法规和廉价能源竞争的牺牲品。然而，在煤堆和熔炉对面，另一项变革正在进行当中......

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在犹他州沙漠的农村，开发商计划在地下古老的盐丘地层中建造洞穴，他们希望在其中以前所未有的规模储存氢燃料。 盐洞将像巨大的地下电池一样发挥作用，可以在需要时储存氢气形式的能量。 该项目可以帮助确定氢在未来在全球提供可靠、全天候、无碳能源方面将发挥多大作用。

6月，美国能源部宣布提供 5.04 亿美元的贷款担保，以帮助资助“先进清洁能源存储”项目——这是自乔·拜登总统重启奥巴马时代以向特斯拉和Solyndra提供贷款而闻名的项目以来的 首批贷款 之一。旨在帮助将一座拥有 40 年 历史 的燃煤电厂的场地转变为到 2045 年燃烧清洁制氢的设施。

在两极分化的能源政策辩论中，该提案对于赢得广泛联盟的支持是独一无二的，该联盟包括拜登政府、参议员米特罗姆尼和组成犹他州国会代表团的其他五名共和党人、农村县专员和电力供应商。拜登定于周三在马萨诸塞州举行的一次活动中宣布应对气候变化的新行动，该活动是在一家前燃煤电厂转向可再生能源中心。

可再生能源倡导者将犹他州项目视为确保可靠性的一种潜在方式，因为未来几年更多的电网将由间歇性可再生能源供电。

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预计到2025 年，该工厂的初始燃料将是氢气和天然气的混合物 。此后，它将在 2045 年之前过渡到完全依靠氢运行。怀疑论者担心这可能是延长化石燃料使用 20 年的一种策略，其他人则说他们支持投资清洁、无碳的氢项目，但担心这样做实际上可能会产生对“蓝色”或“灰色”氢的需求。

“说服每个人用氢气代替（而不是化石燃料）填充这些管道和工厂是天然气行业的一个绝妙举措，”智库新共识专注于能源转型的研究员贾斯汀·米库拉说。

与碳捕获或灰氢不同，该项目将过渡到最终不需要化石燃料。

随着公用事业转型并越来越依赖间歇性风能和太阳能，电网运营商正面临新问题， 冬季和春季发电过剩，夏季发电不足 ， 供需失衡 引发了对潜在停电的担忧，并引发了人们对进一步摆脱化石燃料来源的担忧。

该项目将多余的风能和太阳能转化为可储存的形式。清洁氢的支持者希望他们能够在供应超过需求的季节储存能源，并在后期需要时使用它。

工作原理 ：太阳能和风能将为电解槽提供动力，电解槽将水分子分解以产生氢气。能源专家称其为“绿色氢”，因为生产它不会排放碳。最初，该工厂将使用 30% 的氢气和 70% 的天然气运行。它计划到 2045 年过渡到 100% 氢气。

当消费者需要的电力超过了可再生能源的供应量时，氢气将通过管道输送到山间发电厂的现场并燃烧以驱动涡轮机，类似于今天使用煤炭的方式。从理论上讲，这使其成为可再生能源的可靠补充。

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三角洲农村的许多人希望将该镇变成氢震中心，使其避免衰退影响关闭的燃煤电厂附近的许多城镇，包括亚利桑那州的纳瓦霍发电站。

但有些人担心使用能源来转换能源——而不是直接将其发送给消费者——比使用可再生能源本身或煤炭等化石燃料的成本更高。尽管三菱电力的氢基础设施负责人迈克尔·杜克承认 绿色氢比风能、太阳能、煤炭或天然气更昂贵 ，但他表示氢的价格不应与其他燃料相比，而应与锂离子电池等存储技术相比。

在米勒德县，一个倾向于共和党的地区，当地38%的财产税来自山间发电厂，两名燃煤电厂工人在上个月的共和党初选中罢免了现任县长。比赛看到整个城镇贴满了竞选标志，并引发了对数百万美元计划以及它们如何改变就业市场和农村社区特征的焦虑。

"人们对这个概念和建造它的想法没有意见，"共和党初选获胜者之一特雷弗-约翰逊说，他从煤厂的停车场看向氢气设施的位置。"只是煤电很便宜，而且提供了很多好工作。这就是问题所在。"