2021年6月17日-18日，2021中国绿色氢能发展大会在大会上国家发改委能源研究所博士刘坚做演讲报告，其中对绿氢发展前景？氢能发展现状?绿氢的制备技术？三方面发表了自己的看法。

绿氢发展前景

在2060年之前要实现碳中和现在的思路主要是从能源入手，因为能源占到100亿吨二氧化碳排放的80%以上。

第一方面在能源生产侧要引入更多非化石能源。目前从2020年来讲是15.9%，要实现碳中和的前提下60年非化石能源占比要达到80%以上。

第二方面能源网络结构的优化。未来的能源消费可能会产生巨大变化，因为未来的新能源发展主要是通过风能和太阳能这些新能源电力实现，所以如果想为新能源的发展提供更多的发展空间，能源终端消费就是需要有更多的电气化的一个实现。比如到2060年左右能源消费电气化的水平可能需要达到70%-80%,但是就算技术达到了这样一个高水平，可能还是会有相当一部分的终端能源消费是没有办法直接通过电来实现的。这时候就可以通过氢这种间接方式，简单来讲即利用新能源进行电解水制氢，然后终端能源利用的时候用氢来实现更高比例的新能源覆盖。

第三方面就是通过氢实现物质网络的协同优化。未来更多是通过非化石时的风电和太阳能来实现发电，电力可以直接通过电力技术设施来提供中端能源的利用，比如对于氢能车和建筑的用能相对来说是比较直接的。除此之外，未来也可以通过电解水的方式，新建氢能技术设施网络来实现其他一些相对比较难减碳的领域比如说道路交通里面的重卡、船舶、航空等领域的减碳化。同样的基于绿氢也可以实现一些合成燃料和合成原料的产品，比如合成氨、合成甲醇和一些油、气等的生产，均可以兼容现有的化石能源网络基础设施来实现工业原料这一部分的替代。

基于氢基燃料的介质也可以去耦合二氧化碳的元素。碳氢元素可以直接形成很多的化工原料，从这一块来讲，二氧化碳除了可以通过自然界捕获，还可以通过生物制间接的方式来进行获取。也可以利用化石能源通过CCS或者CCUS的方式来进行获取，如果为了实现自然界二氧化碳的直接循环，那二氧化碳总排放可能接近于零；另一方面如果通过CCUS利用化石能源，以氢的角度来说，它可以实现耦合化石能源所排放的碳，最终实现负碳的技术。从整体来看，虽然没有办法实现真正的零碳，但是也可以大幅度降低化石能源的利用部分的二氧化碳消费。氢作为这样一个能源，介质以及它产生的通过电解水制氢合成的比如氢气燃料，是在未来碳中和整体框架中的核心角色。

氢能发展现状

根据氢能联盟2019年的统计数据，目前氢气的产能是4100百万吨，实际产量是3300万吨，其中煤制氢、天然气制氢占到60%以上，电解水制氢占比极少，大概只有1.5%左右，而且里面相当一部分还是从电网直接获取的，就电解水直接制氢的执行方式。真正的绿氢在未来的技术是希望直接通过风能、太阳能、水能可再生能源与电力结合。

消费层面来说，目前的主要在化工领域，合成氨占比最高，合成氨、合成甲醇这两类加起来占比达到60%以上，而目前像燃料电池等氢能消费占比非常低，在1‰以下。未来不论是氢能的生产还是氢能的能源化利用，还是有很长的一段路要走的。根据中国氢能联盟的数据，氢的能源化利用主要还是从交通这个方面来首先突破，国内燃料电池汽车主要是商务车，数量规模大约是接近8000辆，但是未来会更多关注的是重卡，因为在中国，电动汽车发展迅速，特别是在乘用车和氢型的商务车来讲，未来电动化可能是一个非常有竞争力的技术路线。

相比之下，对于一些长距离的重卡运营场景来讲，电动汽车可能会存在一定的技术挑战，虽然也会通过一定的技术比如说通过电池换电的方式来实现一些短距离高频运行，包括部分矿区、港口已经在这方面有示范点，但是未来更长距离的重载车辆的电气化还是存在难题的，这个时候以氢能来讲，它的能量密度较高，未来在重在货运方面比较有发展前景。

交通可能只是未来氢能发展的一个部分，但是更大的一个问题就是如何降低氢能成本？为什么说交通是首先能够接受氢能的一个领域？特别在新能源执行低碳氢的条件下，它的价格成本相对较高。首先从交通做一个突破口，未来如果氢能成本持续下降的话，就可以进一步推广到工业领域部分的应用。

绿氢制备技术

目前制绿氢的主流技术包括碱性电解水、质子交换膜电解水(PEM)和固态氧化物电解水(SOEC)。前两类技术在中国和欧洲都有较多的应用，特别是碱性电解水在国内来讲产业已经相对成熟，工业规模较大，成本也较低，国内有很多产业基础，但是它的问题在于目前碱性电解槽的槽的性能灵活性相对较差。

那如果未来耦合风能、太阳能的波动性电能源来讲，效率相对来说会受到一定的限制，这部分来讲的话，目前工业领域的电解水制氢并没有很强的波动性电源适应的需求。未来如果有很大的这种风能和太阳能的制氢场景的话，碱性电解水技术灵活性有比较大的提升空间。

第二类质子交换膜的技术来讲的话，欧洲应用较多技术相对成熟，问题在于成本较高，目前的单位千瓦的电解槽成本接近1万元，远高于电解水制氢，优势在于它灵活性比较高，爬坡和体型的速度都会比较快。

第三类技术固态氧化物电解水(SOEC)技术来讲最大的优势在于转换效率比较高，可以实现80%以上电解水制氢的能源转换效率。但是问题在于它需要高温的运行环境，成本和技术都还存在一定的技术难题，包括材料的循环寿命等等。

总的来说，从关键的效率、成本、灵活性三个指标来看的话，碱性电解水和质子交换膜这两类技术是比较接近的。因为成本和灵活性只要有足够的应用规模都有很大的一个提升空间，但是效率转换方面是这两类技术的一个比较大的瓶颈。

除了以上几个方面来讲的话，制备可能更重要的一部分就是电价。目前工商业的电价比如在六毛到八毛的水平话，制氢成本可能会高于40块钱以上，未来电价有进一步下降的话，推动力就可能进一步来源于新能源，有风能和太阳能。预计未来如果波动性的可再生能源，它的发电成本是在一毛五左右的话，差不多2000块钱以内每千瓦的电解水制氢设备成本。

再一个新能源制氢预计成本可以降到十块钱每公斤，这样一个水平可以应用于很多方面，特别是很好地促进工业领域的应用。

下期预告：

刘博士在储氢、运氢和绿氢未来应用需求方面进行阐述，讲解国家目前的研究并表述了自己的看法，敬请期待......