氢能在碳中和进程中作用有限？我国还要发展吗？

氢在世界范围内日益受到重视，全球主要经济体和企业一直在关注新兴的绿氢行业崛起。越来越多的国家已将氢能视为在能源转型中的重要一环。

氢能还被国际能源署描述为“多功能能源载体”，具有广泛的应用范围，可部署在广泛的行业中。

目前，全球约有40个国家制定了氢能战略。根据高盛预测，低碳氢在 2050 年的全球市场份额将至少达到 10 万亿欧元。

氢能作为清洁无副产物的能源，的确可以为能源系统做出贡献，包括提高能源安全和能源利用的多样性。在COP27气候变化峰会的圆桌讨论中，德国总理奥拉夫·朔尔茨将绿氢描述为“碳中和世界最重要的技术之一”。朔尔茨当时说：“绿色氢是我们经济脱碳的关键，尤其是对钢铁生产、化工、重型航运和航空等难以电气化的行业。”

但是，绿氢或低碳氢，因为生产成本高企，加上储存和运输存在瓶颈。氢能的生产和使用一直受到限制。这也是氢能在碳中和目标中，其作用最具争议的地方。

近日，英国下议院科学和技术委员会发表了一份《氢能实现净零目标的作用》（The role of hydrogen in achieving Net Zero）的报告，认为氢在英国向净零经济转变中可能发挥一定作用，但其作用可能仅限于某些行业。

技术委员会通过在英国调查相关专家和从业者、政府官员、科学家等，来了解关于低碳氢技术发展的计划及其当前进展的适用性，政府如何更好地应对氢能使用和挑战。

该报告得出结论，尽管氢具有“几个吸引人的特征，但我们大多数证据都很清楚，就目前的技术而言，它并不是能源转型的灵丹妙药”。

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为何氢能不是碳中和进程中的灵丹妙药？

根据《氢能实现净零目标的作用》报告，至少到目前，氢能的制取成本、应用场景、转换效率、技术突破方面，还存在很多短板。具体表现在以下几方面：

1/

氢成本不容忽视

采用低碳氢技术至少在最初可能会消耗大量额外成本。

委员会主席格雷格·克拉克（Greg Clark）表示，“将我们的能源输配网络转化为使用氢的网络，存在重大基础设施挑战，以及何时能够以经济成本大规模生产低碳氢的不确定性。”

未来将转向氢使用的行业可能需要开发或改造其分配、加氢、供应等一系列基础设施。如，塔塔欧洲钢铁公司表示：“氢基炼钢不能改造到现有的⽣产路线上”。同样，英国玻璃和玻璃期货有限公司也认为：在玻璃制造中使用氢⽓“可能需要对熔炉进⾏全面改造。

除了最终使⽤的基础设施外，还有与氢⽓运输和储存相关的成本。特别是如果最终用途是氢⽓供给全国范围内车辆的燃料，比如重型货物运输行业，需要额外关注氢气运输储存成本。

剑桥⼤学机械⼯程教授 Cebon 教授警告说，由于灰⾊氢⽐蓝氢或绿氢“便宜得多”，因此在采⽤氢基础设施后可能会引发使用灰氢的危险，“这将⼤⼤增加碳排放量”，即使最终用途上取代了天然⽓的使用。

英国合资企业Acorn Hydrogen经理Tim Dumeni说：“短期内蓝⾊氢是肯定的，但是⻓期会是绿⾊氢胜出。”

注：首图来源于forbes

报告表示，随着英国寻求向净零经济转型，氢可能会在各个行业发挥特定但有限的作用，但在某些领域不可行、不实用或不经济的情况下助力脱碳。

它可能最适合以下应用：

•难以通电的场景，如运输某些环节；

•不需要建立广泛的加氢网络的用途，如在固定数量的停车场运营的本地巴士服务；

•邻近或接近氢生产场所（如工业集群）的用户。

此外，氢气还具有重要的潜在用途：

•储能方式；

•钢铁、玻璃和矿物生产等能源密集型行业的能源。

事实上，目前灰氢已经大规模生产并且在工业中应用，主要用于炼油和化学工业，如氨的生产和化肥。专家表示，在这些领域使用低碳氢作为替代十分必要，尤其是在工业集群中使用蓝氢与CCUS结合，将把蓝氢引入低碳化、规模化。

但在一些领域，例如，如果氢要完全取代家用供暖系统中的天然气，那么可能需要一项大规模且成本高昂的更换锅炉、仪表和管网基础设施的计划。看来，未来氢的使用很可能是有限的，而不是普遍的。

并且，电气化的供暖（比如热泵）和供热网络就可以提供具有竞争力的低碳解决方案。这在家庭供暖、储能和公路运输等多个领域对氢技术应广泛推广的程度造成了不确定性。

3/

低碳氢技术创新仍然重要

虽然氢所需的⼤部分技术已经存在，可以通过充分的政策激励措施扩⼤规模，但低碳氢技术的创新仍然很重要。

到2040年，对低碳氢能的需求可能会超过目前对灰氢的需求。

低碳氢气能发挥多大潜力，在很大程度上取决于其关键生产技术的发展。低碳氢气的使用可以来自电解（使用可再生或核能发电）或来自化石燃料与碳捕集、利用及封存（CCUS）。

低碳氢技术创新既包括进⼀步开发已经证明可行的制氢技术，也包括进⼀步开发不太知名的项目并将其推向市场。英国UKRI 这样的资助机构已经确定了对此类研究的需求，并在他们的资助计划中反映这⼀点。

报告表示，为了减少英国的温室气体排放，氢气的生产需要在CCUS部署或可再生能源制氢能力的发展方面取得重大进展。但这些时间是不确定的，因此指望氢能在中短期内为减少英国温室气体排放做出巨大贡献是不明智的。

4/

不急于完全转向绿氢

政府不应在短期内仅依赖蓝氢或绿氢。

虽然在某些应用中，与其他的低碳技术相比，氢能的效率较低，但我们不能否认部署氢能在能源系统中带来一定的好处。国家在实施氢战略考虑的是更广泛的利益，例如能源系统弹性和国家能源安全，以及作为燃料的价格竞争力。

⼀些分析师也认为，随着时间的推移，绿氢可能将变得⽐蓝氢更便宜。但从中长期来看，蓝氢能多大程度在净零经济中发挥作用是不确定的，即使因为一些工业用户已经拥有必要的基础设施，蓝氢可能比绿氢更便宜并更快地在某些工业环境中部署。

报告指出，英国政府是否选择继续使用蓝氢应取决于其对氢气生产中可以捕获多少二氧化碳的期望：到2030年二氧化碳的标准捕获率是否能达到95%，并在2050年之前远远超过99%。

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我国是否还发展氢战略？

中国工程院院士、中国工程院原副院长干勇表示，保守估计，2050年氢在我国终端能源体系占比约10%，2060年占比将达约15%，成为我国能源战略的重要组成部分，氢能将纳入我国终端能源体系，与电力协同互补，共同成为我国终端能源体系的消费主体，带动形成十万亿级的新兴产业。

在中国科学院院士、中国科学院化学所研究员、发展中国家科学院院士韩布兴看来，科学技术的重大进步是实现碳中和的重要保障。“碳中和涉及多学科领域，最核心的科学问题是物质转化和能量转换。”他强调，氢为物质与能量转换提供了有效的解决方案，用可再生能源制氢及其有效应用是利用可再生能源的重要途径。

氢能产业的巨大机遇，得益于其在应对气候变化和推动能源系统转型中的优势。氢能将在未来能源生产和消费中扮演重要角色。正如报告中指出，俄乌冲突导致消费者的能源价格急剧上涨，包括英国在内的世界各国政府重新考虑其能源结构。不断上涨的账单使个人和家庭承受了巨大的压力。

图说：天然气、电力价格急剧上涨

来源：forbes

在这种情形下，大力发展氢能推动能源动力转型和保障能源供应安全，同时助于推动传统能源向低碳清洁能源转型。

我国是世界上最大的制氢国，可再生能源装机量全球第一，在清洁低碳的氢能供给上具有巨大潜力。今年3月发布的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》明确了氢能和氢能产业的战略定位：氢能是未来国家能源体系的重要组成部分、用能终端实现绿色低碳转型的重要载体，氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。

绿氢前景广阔，但是目前存在一些现实经济性问题，主要是成本问题。中国石化经济技术研究院副院长罗大清认为， “从短期来讲，必须要尽快突破资源、效率和规模三大瓶颈，从长远来讲必须要实现内生动力，绿氢才能扛好低碳转型的使命。”为推动产业发展，他建议，加大产业政策支持，加大绿氢技术攻关升级，统筹园区推动融合发展，统筹基础设施推进协同建设。