◎《中国科技投资》杂志社 罗冉

导语

为落实《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》，积极拓展清洁低碳氢在工业领域应用，加快技术装备产品升级，促进氢能产业高质量发展，工信部、国家发展改革委、国家能源局2024年12月30日联合发布《加快工业领域清洁低碳氢应用实施方案》（以下简称《实施方案》）。 

工业是清洁低碳氢应用的重要领域。《实施方案》提出以拓展清洁低碳氢在工业领域应用场景为着力点，加快技术装备产品升级，打造产业转型升级新增长点。明确到2027年工业领域清洁低碳氢应用装备支撑和技术推广取得积极进展，培育一批产业生态主导力强的龙头企业和产业集聚区，以及专业水平高、服务能力强的系统解决方案供应商。

《实施方案》从多个方面进行产业的横向氢能整合：鼓励氢能使用，能替代则替代；降低制、用半径，就使用降低储运成本；鼓励氢基耦合，兼顾绿醇、绿氨应用；突出氢燃料电池汽车，加大氢能物流线布局；鼓励氢能交通解决方式，水、铁、空全覆盖；推动氢电融合，构建工业绿色微电网。预计氢能项目在资金、审批、运营等方面的保障支持将得到加强。

从蓝氢到低碳氢

氢能一直有灰、蓝、绿的颜色划分。灰氢是通过化石燃料煤炭、石油、天然气制取的氢气，制氢过程碳排放量大；蓝氢是利用化石燃料制氢，同时通过碳捕捉、利用和碳封存技术，消耗二氧化碳，碳排放强度相对较低；绿氢是采用风光发电等可再生能源电解水制氢，制氢过程完全没有碳排放，但面临消耗电能的问题。

这一分类方法很难对所有制氢工艺进行明确量化的区分，即使针对同一制氢工艺（如电解水制氢）也很难体现为一种颜色。而且仅仅通过对氢能颜色的认知，也会对生产、使用产生误导，认为只要使用绿氢就一定是低碳的。然而，在实际应用中，因为电解水的能量转化效率为72%-79%，如果是使用无法充分上网的绿电制氢，问题不大，但如果在绿电消纳比较好的情况下制氢，则要承受20%以上的能源损失，远远高于电网的能源损失。

2020年12月29日，由中国氢能联盟提出的《低碳氢、清洁氢与可再生能源氢的标准与评价》正式发布实施。通过标准形式对氢的碳排放进行量化在全球尚属首次。该标准运用生命周期评价方法建立了低碳氢、清洁氢和可再生氢的量化标准及评价体系，从源头出发推动氢能全产业链绿色发展。

根据该标准，在单位氢气碳排放量方面，低碳氢的阈值为14.51 kgCO2e/kgH2，也就是，每生产1千克氢气的过程中，二氧化碳排放量低于14.51千克，相当于通俗意义上的蓝氢；清洁氢和可再生氢的阈值为4.9 kgCO2e/kgH2，可再生氢同时要求制氢能源为可再生能源，相当于通俗意义上的绿氢。

该标准的发布实施有利于引导高碳排放制氢工艺向绿色制氢工艺转变，助力交通、工业、建筑等行业深度脱碳；有利于打通碳市场和氢市场，弥补国内制氢环节碳足迹核查的空白，同时对低碳清洁氢气的使用给予市场奖励；有利于形成全球低碳清洁氢气标准，推动氢气作为能源大宗商品实现国际贸易。

此标准既对标欧洲依托天然气制氢工艺为基础推行的Green Hydrogen Certification项目，又立足国情充分考虑我国当前煤制氢为主的客观现实。低碳氢这一过渡区间也将随着“碳达峰和碳中和”愿景的逐步实现而完成历史使命。

目前来看，清洁氢与可再生氢，在工业领域可以直接为炼化、钢铁、冶金等行业提供高效原料、还原剂和高品质的热源，有效减少碳排放；在交通领域可以通过燃料电池技术应用在汽车、轨道交通、船舶和航空器等领域，降低长距离高负荷交通对石油和天然气的依赖；在电力领域既能发挥储能作用，支撑高比例可再生能源发展，也能在局部区域或时段发挥调峰调频作用，保证电力系统稳定；在建筑领域主要应用于分布式发电，为家庭住宅、商业建筑等供电供热，或通过天然气掺氢为园区或居民提供供暖。

工业是氢能的真正用武之地

数据显示，2022年全球氢气总生产量约9500万吨，大部分氢气通过传统化石燃料生产，其中天然气制氢是最主要大的制氢方法，占产氢总量的62%；其次为煤炭制氢占21%，主要在我国，工业副产制氢占16%。分区域来看，全球氢产量的70%集中在中国、美国、中东、印度和俄罗斯，其中我国由于炼油和化工行业的需求，氢产量约占全球的30%。

截至2023年10月，低碳氢产量仅占0.7%，IEA预计到2030年低碳氢产量可达2000万吨。2022年全球低碳氢产量仅不到100万吨，占氢气总产量的0.7%，其中电解水技术生产的绿氢产量在快速增长，但2022年产量仍不足10万吨。IEA预测，假设已宣布的建设项目全部投产，到2030年，低碳氢产量可达2000万吨，其中主要分布在欧洲（30%）和澳大利亚（20%）。

2023年10月前全球范围内已宣布的低碳氢项目

图片来源：海通证券

从脱碳角度考虑，氢能特别适用于氢冶金、化工原料等领域。我国氢能发展以交通领域作为先导，但氢能源不等于氢燃料，电池不等于氢燃料电池车，而且目前在交通领域使用量并不大，真正使用量大的将是工业领域。我国80%以上的碳排放来自工业，而超过 80%的氢气消费也在工业领域，工业领域拥有最大的氢能脱碳潜力。

工业是氢能应用的重点领域。业内专家认为，低碳氢若能在工业领域实现规模化应用，将带动大功率绿氢制备技术与装备、管道输送以及大规模储氢技术的发展，但当前仍要突破应用规模小、难以获得绿色溢价等困难。

2023年，我国氢气产量超3500万吨，同比增长约2.3%，占全球产量1/3左右。我国可再生能源装机规模全球第一，利用可再生能源制氢潜力巨大。据有关单位测算，截至2024年6月，我国可再生能源制氢产能突破10万吨／年，规划及在建产能约800万吨／年。

电解水制氢技术路线逐步成熟，催化剂、膜电极等核心零部件实现量产，碱性电解槽大型化、高效化发展持续推进。截至2023年底，水电解槽相关企业超300家、产能达到38GW。大功率长寿命质子交换膜燃料电池、高温固体氧化物燃料电池等技术水平快速提升。

我国氢能应用以氢燃料电池汽车示范应用为先导，逐步向冶金、化工、船舶等行业领域拓展。河北张家口、广东湛江百万吨级氢基竖炉冶金，新疆库车万吨级绿氢耦合炼化等项目陆续运行，可再生能源制氢耦合绿色合成氨、合成甲醇、航空煤油等技术快速发展。

但是目前，我国绿色低碳氢在工业中应用较少，大部分还停留在示范阶段。比如，在石化领域，主要有工业碳捕集用于驱油和食品级二氧化碳、工业二氧化碳和副产氢制低碳甲醇、炼厂和煤化工用氢绿氢替代、绿氨绿醇绿色航煤生产；冶金领域，主要有富氢碳循环高炉冶炼、氢基竖炉直接还原铁等；建材领域，主要有窑炉氢能煅烧等。

而且当前氢能产业发展总体仍处于小规模示范向大规模产业化发展过渡的关键期，经济性不足。目前国内灰氢成本最低（煤制氢7-10元/kg、工业副产制氢10-16元/kg），绿氢的生产成本最高（市电生产成本30-40元/kg）。由于低碳氢成本较高，碳减排无法获得绿色溢价，只有少数项目可获得一定收益，其他工业项目采用低碳氢只能额外增加成本，而且工业领域的参照物主要是煤价，因此，清洁低碳氢在工业领域具备经济性的难度更大，亟需政策扶持。

10月23日，工信部发言人运行监测协调局局长陶青在会上表示，绿色低碳是新型工业化的生态底色，工信部今年以来持续加强政策供给，积极推动清洁低碳氢在工业领域应用。聚焦清洁低碳氢应用的瓶颈制约，进一步推进政策集成创新，加快推动其在冶金、化工、石化等行业规模化应用，在工业绿色微电网、绿色船舶、绿色航空等领域实现多场景应用突破。

工业+氢能，工信部发文要求加快应用实施

习近平总书记强调，“积极有序发展光能源、硅能源、氢能源、可再生能源”，“把能源技术及其关联产业培育成带动我国产业升级的新增长点，促进新质生产力发展”。《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》明确，氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体，是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向，要求逐步探索工业领域替代应用，积极推动试点示范。

12月30日，为落实《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》，积极拓展清洁低碳氢在工业领域的应用场景，加快技术装备产品升级，工业和信息化部、国家发展改革委、国家能源局联合发布实施《加快工业领域清洁低碳氢应用实施方案》。

《实施方案》提出以拓展清洁低碳氢在工业领域应用场景为着力点，加快技术装备产品升级，打造产业转型升级新增长点。明确到2027年工业领域清洁低碳氢应用装备支撑和技术推广取得积极进展，培育一批产业生态主导力强的龙头企业和产业集聚区，以及专业水平高、服务能力强的系统解决方案供应商。

《实施方案》聚焦清洁低碳氢替代，氢冶金，氢碳耦合制绿色甲醇，氢氮耦合制绿色合成氨，氢燃料电池汽车，氢动力船舶、航空、轨道交通装备，氢电融合工业绿色微电网等应用场景，系统提出30项具体工作任务。归纳来看：

一是拓展多元应用场景。结合资源禀赋特点和产业布局，有序发展可再生能源制氢，推动工业副产氢就近消纳，扩大清洁低碳氢供给。支持先进技术装备市场化应用，遴选推广氢能新技术、新装备、新材料。支持工业企业、工业园区开展氢能供给、消纳相结合的一体化应用，推进产业链上下游协同发展，提升氢能综合利用效能。

二是加强技术装备攻关。着力提升高效制氢电解槽、大功率长寿命燃料电池、高压氢气储氢容器等重点产品性能指标和批量化生产能力，推进产品迭代升级。加快突破纯氢冶金、合成氨宽负荷柔性生产工艺、氢电耦合全流程协同控制等关键技术工艺。

三是夯实产业发展基础。研究制定水电解制氢装备制造行业规范条件。培育氢能领域专精特新中小企业和专精特新“小巨人”企业。支持有条件的地区打造氢能产业先进制造业集群和中小企业特色产业集群。加快清洁低碳氢认定、多元化应用等标准制定。

在降低制氢成本方面，《实施方案》明确，对符合条件的氢冶金等低碳前沿技术产业化示范项目给予产能延期置换政策支持。研究建立可再生能源发电就近消纳机制；鼓励各地制定可再生能源电力制氢支持政策，鼓励可再生能源制氢项目参与电力市场，通过削峰填谷等措施降低制氢成本。

在支持保障方面，《实施方案》提出，研究将符合条件的氢能重大技术装备和材料纳入首台（套）重大技术装备推广应用指导目录、重点新材料应用示范指导目录；支持企业、科研院所和高校等组建创新联合体开展关键技术攻关，建设氢能领域科技创新平台、中试验证平台、产业技术基础公共服务平台等；各地方创新管理模式，制氢加氢一体站不再限制于化工园区。

制定实施水电解制氢装备制造行业规范条件，发布符合规范条件企业名单；培育氢能领域专精特新中小企业和专精特新“小巨人”企业；支持有条件的地方打造一批氢能产业先进制造业集群和中小企业特色产业集群；推动制定清洁低碳氢认定、多元化应用等标准，推动相关产品碳足迹国际标准规则互认。

不难看出，在示范项目稳定运行的基础上，我国低碳氢在工业领域应用规模有望提升，氢能项目在资金、审批、运营等方面的保障支持有望加强。