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制氢
来源:国家能源局
作者:中国科学院院士 郑南峰
时间:2025-06-03
作为能源转型的核心载体,氢能产业的发展离不开技术创新的深度驱动与全球合作的广度拓展。日前,国家能源局发布《中国氢能发展报告(2025)》,2024年中国氢能产业在技术攻关与国际协作上获得诸多进展,已进入持续技术创新、加强试点示范、破局产业规模的关键阶段。
一、技术创新:从全链条技术突破到产业竞争力构建
(一)制氢技术:从“灰氢主导”到“绿氢突围”
在可再生能源制氢领域,中国已形成规模化集群优势。截至2024年底,可再生能源制氢产能超12万吨。新疆库车、宁夏宁东等电解水制氢项目的投产,标志着碱性电解槽技术逐步实现工业化实证验证。与此同时,质子交换膜(PEM)电解槽关键技术取得实质性突破,海水电解制氢中试装置实现试运行,为沿海地区海上绿氢供应提供了创新方案。相关技术有望推动绿氢生产成本持续下降,逐步接近与灰氢竞争的经济性拐点。
(二)储运技术:构建“气—液—固”多形态储运体系
高压气态氢储运领域,70 MPaIV型储氢瓶实现批量生产,掺氢天然气管道在内蒙古、宁夏示范运行,验证了现有天然气管网掺氢改造的可行性;液态氢储运方面,5吨/天氢液化系统成功下线,技术指标接近国际先进水平;固态氢储运技术同步推进,镁基储氢材料储氢密度持续提升,在叉车、无人机等场景开展了示范应用。相关突破形成了“气—液—固”多形态储运技术体系,将有效降低氢气运输成本,为近期氢能区域内优化调度和远期跨区域资源配置奠定基础。
(三)应用技术:多元场景催生商业模式创新
工业领域,氢基竖炉直接还原铁技术实现吨钢减排CO2超70%,宁夏宁东绿氢耦合煤制合成氨项目实现100%绿电供氢;交通领域,燃料电池重卡续航突破1000公里,2400千瓦氢动力调车机车完成万吨装车试验,标志着重载运输领域技术的成熟;能源领域,兆瓦级纯氢燃气轮机完成整机试验,固体氧化物燃料电池(SOFC)热电联产效率持续提升,为分布式能源与电网调峰提供了高效解决方案。相关应用创新不仅拓展了氢能的市场空间,更推动其从工业原料向多元化能源载体角色转型。
(四)创新生态:平台赋能与专利布局双轮驱动
国家层面,依托“氢能技术”重点专项、企业绿色氢能制储运创新联合体等平台,持续加大科研投入,推动可再生能源高比例消纳、电解槽离网波动运行、绿氢高效转化、氢氨燃烧等关键技术攻关。地方实践中,京津冀、长三角、珠三角等地创新载体加速技术落地转化,在制氢装备、燃料电池等环节专利布局实现突破。标准化建设同步推进,多项能源行业标准发布,逐步构建“技术研发—中试熟化—标准认证”的创新闭环。
二、国际合作:从“引进吸收”到“协同拓展”
(一)项目合作:构建全球绿氢供应链
在“一带一路”沿线,中国企业承担多个标志性氢能项目的工程设计与装备供应落地,持续开拓电解槽装备市场。区域合作中,中法双方规划在江苏东台共同建设“风光氢储”绿色能源协同融合的海上智慧能源岛示范项目;中德机构依托国家重点研发计划“政府间国际科技创新合作”重点专项,开展绿色能源低碳发展和标准互认探索。这些项目不仅实现了技术与装备的输出,更推动全球氢能供应链的构建。
(二)技术协同:突破全球共性技术瓶颈
在核心技术攻关方面,中法联合开展跨洋液氢运输安全技术研究,解决了液氢罐箱海运工艺控制与风险识别难题;中德合作开发氢气内燃机发电技术,为分布式能源提供了新路径;中日韩相关企业在燃料电池领域实现合作,推动了产业链供应链的深度绑定。国际标准制定上,中国在《燃料电池汽车动力性试验方法》等多项国际标准中贡献“中国方案”,推动技术话语权从“跟跑”向“并跑”跨越。
(三)装备贸易:打造全球制造高地
凭借完整的产业链配套,中国已成为全球最大的电解槽出口国,占据国际市场近半份额。在加氢站装备领域,国产70MPa加氢机通过欧盟相关认证并进入相关市场;储氢容器为澳大利亚、智利等国的氢能项目提供关键设备。更值得关注的是,中国企业正从单一设备出口向“技术+工程+服务”总承包模式转型,提供“制储运用”全链条解决方案,带动国内装备、材料、工程服务一体化出海,树立“中国氢能制造”的国际品牌。
三、应对挑战:未来发展的战略锚点
技术创新是氢能产业发展的核心驱动力,国际合作是拓展发展空间的必由之路。氢能产业正站在“技术突破”与“全球布局”的历史交汇点,但总体看,全球氢能产业仍未成熟,我国需克服氢能技术成果转化、创新资源协同、政策市场统筹等障碍,支撑氢能技术创新和产业高质量发展。
一是强化“场景导向”的技术攻关。针对工业、交通、能源三大主战场,开展定向研发,持续降低应用成本。通过场景需求倒逼技术创新,形成“研发—示范—迭代”的良性循环。
二是构建“双循环”的合作格局。“引进来”方面,创新国际氢能人才机制,引进海外顶尖团队;“走出去”方面,依托“一带一路”倡议,建立氢能合作伙伴网络,输出中国技术标准与项目管理经验,布局海外研发中心,实现技术本地化创新。
三是完善政策赋能和市场协同机制。将氢能纳入“新型能源体系”规划,创新绿氢优先消纳机制,推动绿色价值实现;优化市场准入机制,推动各地完善氢能项目管理政策。通过政策精准赋能,降低市场主体风险,加速产业规模化进程。
中国氢能产业通过技术创新突破与国际合作拓展,已进入关键发展阶段。未来需以场景驱动技术、以政策赋能市场,推动氢能成为能源转型的核心支柱,为全球能源转型贡献中国智慧与解决方案。
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