原标题：行业观察｜碳中和背景下氢能利用关键技术及发展现状
💖这是“流程工业”发布的第 7474 篇文章
氢能作为一种二次能源，因其绿色、灵活、来源广泛等特点，将在可再生能源占主导的未来能源体系中发挥重要作用。决定氢能产业大规模发展的核心是实现低廉、高效的原料来源和储运。为此，从可再生能源电解水制氢和储氢运输 2 个方面，对实现氢能清洁和高效利用的关键技术进行了综述。总结了欧洲和日本作为氢能利用的领先国家在氢能发展方面的一些思路与进展，也对氢能的成本因素进行了讨论。分析了我国氢能发展的趋势，对于未来我国氢能产业发展的前景，提出以下建议：建立健全法规与政策体系；重视氢源供应及储运的发展；积极探索发展各类氢能利用方式。
我国力争于2030年前实现二氧化碳排放达到峰值、2060年前实现碳中和。在2021 年全国两会上，碳达峰、碳中和被首次写入政府工作报告。如何高质量实现碳达峰、碳中和目标，已成为中国未来一段时期内能源结构发展与转型的必然要求。为了实现这一目标，能源的生产和消费环节均要走向绿色低碳的道路。
氢能将在全球能源新格局中扮演重要角色，其发展所带来的科技创新、行业竞争和巨量投资机会是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，已让世界主要发达国家趋之若鹜。氢能在我国的碳中和路径中也将扮演重要角色：氢能的利用可以实现大规模、高效可再生能源的消纳；在不同行业和地区间进行能量再分配；充当能源缓冲载体提高能源系统韧性；降低交通运输过程中的碳排放；降低工业用能领域的碳排放；代替焦炭用于冶金工业降低碳排放，降低建筑采暖的碳排放。
我国氢能源发展目前主要集中在氢燃料电池汽车及配套加氢站建设方向。2018年下半年以来，我国氢能产业发展热情空前高涨，在氢燃料电池汽车领域的布局已初见成效。然而，作为一种二次能源，氢能的潜力却远不止于氢燃料电池汽车，利用氢能在电力、工业、热力等领域构建未来低碳综合能源体系已被证明拥有巨大潜力。
我国在氢能技术与产业发展方面开展了许多相关研究，但重点仍主要集中在制氢、储氢技 术及氢燃料电池汽车产业发展方面，对于如何更广泛地利用氢能，以及氢能在改善我国能源结构方面如何发挥作用鲜见报道。因此，本文介绍了氢能在碳中和路径中塑造未来能源结构方面发挥的重要作用，并对实现氢能高效利用的关键技术进行了分析。总结了欧洲、日本等国家利用氢能改善能源结构、提高新能源利用效率的思路以及案例，讨论了氢能现阶段的成本因素变化特征与趋势。最后，分析了我国当前氢能发展的主要思路，并对未来一段时期我国氢能产业发展的前景提出了相关建议。
01
氢能在未来绿色能源结构中的作用
当前世界能源生产和消费结构正在全球碳排放量依旧加剧与可再生能源比例增加、多种新能源共存这2种趋势的共同作用下形成新的未来能源体系。然而，新体系仍面临许多挑战，包括可再生能源装机规模增加所带来的波动性以及能源供需距离过长等问题。
氢能的价值在于可为各种关键性的能源挑战提供应对策略，即为多种能源之间的物质与能量转换提供解决方案，氢能在未来能源结构中的作用如图1所示。《欧洲氢能路线图》中对氢能价值的描述如下：首先，氢是当前交通、工业和建筑等碳排放大户实现大规模脱碳的最现实选择；其次，氢在可再生能源生产、运输、消费过程中发挥着重要的系统性调节作用，可提供一种能灵活地跨领域、跨时间和跨地点的能源流通体系；最后，氢的利用方式更符合当前使用者的偏好和习惯。在未来能源系统中，氢具有替代煤炭、石油、天然气等传统化石能源的潜力。
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氢能作为一种二次能源，因其绿色、灵活、来源广泛等特点，将在可再生能源占主导的未来能源体系中发挥重要作用。决定氢能产业大规模发展的核心是实现低廉、高效的原料来源和储运。为此，从可再生能源电解水制氢和储氢运输 2 个方面，对实现氢能清洁和高效利用的关键技术进行了综述。总结了欧洲和日本作为氢能利用的领先国家在氢能发展方面的一些思路与进展，也对氢能的成本因素进行了讨论。分析了我国氢能发展的趋势，对于未来我国氢能产业发展的前景，提出以下建议：建立健全法规与政策体系；重视氢源供应及储运的发展；积极探索发展各类氢能利用方式。
我国力争于2030年前实现二氧化碳排放达到峰值、2060年前实现碳中和。在2021 年全国两会上，碳达峰、碳中和被首次写入政府工作报告。如何高质量实现碳达峰、碳中和目标，已成为中国未来一段时期内能源结构发展与转型的必然要求。为了实现这一目标，能源的生产和消费环节均要走向绿色低碳的道路。
氢能将在全球能源新格局中扮演重要角色，其发展所带来的科技创新、行业竞争和巨量投资机会是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，已让世界主要发达国家趋之若鹜。氢能在我国的碳中和路径中也将扮演重要角色：氢能的利用可以实现大规模、高效可再生能源的消纳；在不同行业和地区间进行能量再分配；充当能源缓冲载体提高能源系统韧性；降低交通运输过程中的碳排放；降低工业用能领域的碳排放；代替焦炭用于冶金工业降低碳排放，降低建筑采暖的碳排放。
我国氢能源发展目前主要集中在氢燃料电池汽车及配套加氢站建设方向。2018年下半年以来，我国氢能产业发展热情空前高涨，在氢燃料电池汽车领域的布局已初见成效。然而，作为一种二次能源，氢能的潜力却远不止于氢燃料电池汽车，利用氢能在电力、工业、热力等领域构建未来低碳综合能源体系已被证明拥有巨大潜力。
我国在氢能技术与产业发展方面开展了许多相关研究，但重点仍主要集中在制氢、储氢技 术及氢燃料电池汽车产业发展方面，对于如何更广泛地利用氢能，以及氢能在改善我国能源结构方面如何发挥作用鲜见报道。因此，本文介绍了氢能在碳中和路径中塑造未来能源结构方面发挥的重要作用，并对实现氢能高效利用的关键技术进行了分析。总结了欧洲、日本等国家利用氢能改善能源结构、提高新能源利用效率的思路以及案例，讨论了氢能现阶段的成本因素变化特征与趋势。最后，分析了我国当前氢能发展的主要思路，并对未来一段时期我国氢能产业发展的前景提出了相关建议。
01
氢能在未来绿色能源结构中的作用
当前世界能源生产和消费结构正在全球碳排放量依旧加剧与可再生能源比例增加、多种新能源共存这2种趋势的共同作用下形成新的未来能源体系。然而，新体系仍面临许多挑战，包括可再生能源装机规模增加所带来的波动性以及能源供需距离过长等问题。
氢能的价值在于可为各种关键性的能源挑战提供应对策略，即为多种能源之间的物质与能量转换提供解决方案，氢能在未来能源结构中的作用如图1所示。《欧洲氢能路线图》中对氢能价值的描述如下：首先，氢是当前交通、工业和建筑等碳排放大户实现大规模脱碳的最现实选择；其次，氢在可再生能源生产、运输、消费过程中发挥着重要的系统性调节作用，可提供一种能灵活地跨领域、跨时间和跨地点的能源流通体系；最后，氢的利用方式更符合当前使用者的偏好和习惯。在未来能源系统中，氢具有替代煤炭、石油、天然气等传统化石能源的潜力。
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