中國儲能網訊：3月20日，由中國產業(yè)發(fā)展促進會氫能分會聯(lián)合30余家氫能產業(yè)龍頭企業(yè)和科研院校共同編寫的《中國氫能技術發(fā)展研究報告2024》（簡稱《報告》）在京發(fā)布?！秷蟾妗分塾谖覈鴼淠苋a業(yè)鏈技術發(fā)展現狀與趨勢，圍繞氫能“制儲輸用”各關鍵環(huán)節(jié)，從技術發(fā)展現狀、不同技術路線對比、核心技術與關鍵裝備水平、國內外技術水平比較等方面進行了全面梳理，并立足全球氫能技術前沿發(fā)展方向與我國氫能產業(yè)發(fā)展實際需要，分析并提出了我國氫能全產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)關鍵技術發(fā)展方向的科學建議。
近年來，我國經濟保持平穩(wěn)較快增長，對于能源的需求也在不斷增加，發(fā)展氫能成為保障我國能源安全、推進能源綠色低碳轉型、破解可再生能源規(guī)?；l(fā)展約束的重要途徑之一。值此“十四五”順利收官與“十五五”揚帆起航的重要節(jié)點，《報告》的發(fā)布為社會各界在氫能產業(yè)相關政策制定、學術研究、產品研發(fā)、企業(yè)經營、金融投資等方面提供科學參考。
根據《報告》，在政策的積極引導與大力支持下，我國氫能全產業(yè)鏈技術不斷突破，大量國產化產品和裝備加速涌現。我國氫能產業(yè)戰(zhàn)略布局正從推動產業(yè)鏈關鍵環(huán)節(jié)技術攻關和成本降低拓展至全產業(yè)鏈技術突破和應用規(guī)模擴大，各領域技術研究也開始從系統(tǒng)及整機制造向核心材料研發(fā)與基礎研究逐步深入?？傮w來看，我國氫能產業(yè)各領域技術已進入工程化向商業(yè)化過渡的關鍵階段，產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)關鍵工藝和技術已基本完成突破或處于突破前夕。核心裝備與材料在性能等方面與國際先進水平的差距正在快速縮小，部分領域已達到國際領先水平。
《報告》顯示，拓展氫能尤其是綠氫在各領域應用規(guī)模，激活跨領域協(xié)同創(chuàng)新能力，提升自主技術與國產產品競爭力與市場認可度，將是推動我國氫能全產業(yè)鏈技術高水平發(fā)展的重要途徑之一。預計到2030年，我國氫能各領域技術將趨于成熟，基本實現全產業(yè)鏈自主可控，國產產品具備一定競爭力，形成一批具有國際影響力的龍頭企業(yè)，中國電解槽、燃料電池等產品在國際市場占據重要地位。
《報告》指出，在氫制取環(huán)節(jié)，可再生能源制氫將成為我國氫氣供應的主要增量，化石能源制氫產量將于2030年前后達峰并進入快速下降通道，工業(yè)副產氣將是我國可再生能源制氫形成規(guī)?；芰η?，保障終端用氫需求的重要方式之一。隨著一大批綠氫項目的陸續(xù)投產，預計2035年前后，我國工業(yè)副產氫與水電解制氫的供應比例將迎來拐點。目前，我國化石能源制氫技術已完全實現國產化，大規(guī)模工業(yè)副產氫提純技術達到國際領先水平，基于可再生電力的水電解制氫技術是氫制取產業(yè)發(fā)展的主要方向。堿性電解槽在能耗等方面達到國際先進水平，單槽產氫量達到國際領先水平，國內企業(yè)在帶壓圓槽和常壓方槽兩條技術路線均有布局，核心材料基本實現國產化替代。PEM電解槽單槽產氫量快速接近國際領先水平，膜電極制備、電堆集成等技術與國外先進水平基本相當，質子交換膜、催化劑等核心材料正在進入國產化替代階段，碳紙等材料完成技術突破，正在向工程化階段邁進。SOEC電解槽系統(tǒng)已達百千瓦水平，從材料到系統(tǒng)設計的技術體系基本成型，YSZ電解質及Ni-YSZ陰極和LSM、LSCF陽極材料等核心材料均已實現突破，目前正處于單槽產氫量放大階段。AEM電解槽完成了500千瓦單槽和兆瓦級集成樣機開發(fā)，整體技術水平處在全球第一梯隊?！秷蟾妗窂娬{，我國電解槽生產制作正在向自動化、智能化與柔性生產轉型。同時，針對可再生能源功率波動性和間歇性的特點，通過與人工智能等數智化技術融合，開發(fā)具備功率分配決策和集群控制等功能的智能管理系統(tǒng)，將成為電解槽的核心指標之一。《報告》預計，到2030年，我國堿性水電解制氫技術將達到國際領先水平；PEM水電解制氫技術具備較高成熟度，核心材料基本完成國產化替代；SOEC水電解制氫技術與AEM水電解制氫技術進入商業(yè)化初期階段。未來我國將形成“以ALK+PEM為主線，SOEC與AEM為補充”的發(fā)展模式。在其他制氫技術方面，甲醇制氫、氨制氫、海水直接制氫、生物質制氫及光催化制氫技術水平處于全球領先地位，天然氫勘察處于早期階段。
《報告》顯示，在氫儲運環(huán)節(jié)，我國氫儲運產業(yè)呈現技術路線從單一氣態(tài)向氣液固多相拓展、國產化能力從系統(tǒng)層面向材料與零部件延伸、儲運規(guī)模從近程批次供應向長途穩(wěn)定供應過渡的發(fā)展態(tài)勢。基于壓力容器的氣態(tài)儲運技術成熟度高，是當前我國氫儲運的主要形式。萬標方級中壓球罐、90 兆帕站用儲氫容器、35 兆帕Ⅲ儲氫瓶等裝備基本實現全產業(yè)鏈技術自主可控，產品具備較強國際競爭力，30 兆帕II型長管拖車、70 兆帕IV型儲氫氣瓶已完成技術開發(fā)和工程化驗證，進入小規(guī)模示范應用階段。地下儲氫技術研究進入工程驗證階段。天然氣管道摻氫技術完成多項關鍵技術驗證，摻氫輸送和隨動摻氫技術基本成熟，千公里級純氫長輸管道建設穩(wěn)步推進，大排量壓縮機具備量產能力。低溫液氫技術快速進步，真空冷箱、透平膨脹機、正仲氫轉化器等核心裝備具備國產化能力，大型氫液化裝備已邁上每天10 噸等級。有機液體儲氫技術已進入試點示范階段。固態(tài)儲氫技術位于全球第一梯隊，鈦系、鎂系等儲氫材料研發(fā)與產業(yè)化方面具備領先優(yōu)勢，并已形成從材料研發(fā)到裝備制造的完整產業(yè)鏈。《報告》預計，到2030年，高壓氣態(tài)氫儲運技術仍將占據主導地位；低溫液氫儲運技術在部分長距離運輸場景實現商業(yè)化運營；有機液體氫儲運技術將在部分場景與其他技術形成優(yōu)勢互補；固態(tài)儲氫技術有望在固定儲氫場景和兩輪車等特色場景實現規(guī)?；瘧?；摻氫或純氫管道輸氫技術完成適用性與安全性驗證，各類輸氫管道建成總里程有望突破5000千米。
《報告》顯示，在氫加注環(huán)節(jié)，我國加氫站建設穩(wěn)步推進，據不完全統(tǒng)計，截至2024年6月，我國累計建成加氫站507座，在運加氫站285座，均位居世界第一。高壓氣氫加氫站EPC能力日趨成熟。壓縮機已有較強市場競爭力，加氫槍、控制閥等核心零部件具備國產化能力。目前，我國加氫站以35 兆帕、每天500 千克高壓儲氫加氫站為主，正在積極推進70 兆帕、每天1000千克高壓儲氫加氫站的商業(yè)推廣。近年，在我國新建成站點中，每天1000千克以上大型加氫站占比已逐漸升高至40%左右。在液氫加氫站方面，我國已具備從液態(tài)儲氫到增壓汽化再到高壓氫氣加注的總體技術方案設計能力，45 兆帕級高壓液氫泵等核心裝備完成樣機開發(fā)，初步具備國產化替代能力?！秷蟾妗氛J為，未來我國加氫站將呈現氣液并行的發(fā)展態(tài)勢，加注方式將從高壓氣氫加注向液氫汽化加注和液氫加注拓展。在穩(wěn)定的氫氣供給網絡成形前，制加氫一體站將是保障終端用氫需求的重要方式。通過數智技術實現加氫站智能化和無人化運營，已成為加氫站建設的重點發(fā)展方向。提升高壓與低溫環(huán)境下材料耐氫脆性能，優(yōu)化密封材料與結構，提高使用壽命，是加氫槍、壓縮機和閥門管件等加氫站關鍵裝備與零部件性能提升的主要突破方向。
《報告》提出，在氫應用環(huán)節(jié)，我國氫能應用技術呈現從單一交通領域向能源、冶金等領域加速拓展的態(tài)勢，化工領域用氫需求逐步從灰氫向綠氫過渡。在交通領域，我國采取商用車優(yōu)先的發(fā)展路線。除公路交通外，在軌道交通與航運航空領域氫能裝備方面也取得了積極進展。燃料電池系統(tǒng)與集成水平快速提升，電堆性能接近國際領先水平，核心材料國產化步伐不斷加快。氫內燃機完成多款樣機開發(fā)。在能源領域，我國電氫耦合技術快速進步，“電-氫-電”最高轉化率已達50%左右；燃煤機組摻氨燃燒技術達到國際領先水平；燃氣輪機摻氫或純氫燃燒發(fā)電技術實現重大突破。在化工領域，綠色合成氨技術處于國際先進水平；大規(guī)模二氧化碳加氫制甲醇技術進入中試階段；電氫合成綠色航煤技術完成百噸級驗證。國內綠色產品認證標準體系正在逐步建立。在冶金領域，氫冶金技術整體仍處于試點示范階段，我國已完成了富氫高爐全工藝流程驗證；氫基豎爐技術仍以引進吸收為主?！秷蟾妗奉A計，我國氫能在交通、化工、能源、冶金等領域應用技術將在2030年前后步入成熟期。交通領域燃料電池技術和內燃機技術將達到國際領先水平，交通領域氫能應用將進入全面推廣階段。在能源領域，我國燃料電池分布式供能、煤電機組摻氨燃燒、燃氣輪機摻氫或純氫燃燒技術基本成熟并進入規(guī)模化推廣階段，將有力支撐我國“電氫并行”新型能源體系的建設。在化工領域，隨著綠氫經濟性的明顯改善，合成氨與合成甲醇需求將保持穩(wěn)定增長，煉化領域將從燃料油產品轉向烯烴等非油化工品。在冶金領域。作為我國碳冶金向氫冶金過渡的重要途徑，富氫高爐技術將具備規(guī)?；茝V條件，氫基豎爐技術將完成關鍵技術和國產化裝備驗證?！秷蟾妗奉A測，到2030年，我國各領域綠氫需求總量將達到500萬噸左右。
