『能源年见』| 电氢闭环：零碳循环的未来图景——从“不可能三角”到“电氢共生”（八大演讲话题之一）

2月10日，由国际能源网、国能能源研究院联合出品的『能源年见』·新年演讲在北京隆重举行。

这场以“价值变革——3年、5年、10年能源图景”为主题的演讲，由国际能源网总裁、国能能源研究院院长张福龙亲自主讲，立足能源的基础性、公共性与战略性，多维度向行业呈现了一场"看见当下"与"发现新生"的能源图景。

其中，在以《电氢闭环：零碳循环的未来图景一一从“不可能三角”到“电氢共生”》的话题分享中，张福龙更是为行业勾勒出氢能产业链发展的清晰蓝图，让零碳循环的未来不再遥远。

全球能源系统

从“不可能三角”到“电氢共生”

张福龙坦言，过去十年，全球能源系统被“安全稳定、经济可行、绿色环保”的不可能三角反复拉扯。尽管风光装机占比已过半，却仍只能贡献不足四分之一的电量。其中，电网有六成是依赖火电，削峰填谷靠抽蓄和化学储能，简直就是“杯水车薪”。

而氢，以其跨季节、大容量、长周期的储能属性，成为打破僵局的“第二电网”。

当绿电制氢、氢再发电的闭环跑通，能源系统第一次拥有了“把夏天风光存到冬天”的能力，零碳循环也由此从理想照进现实。

张福龙强调，“电-氢-电”并非简单往返，而是一场水、氢、热、电的多角色协奏。

在绿电制氢环节，风光富余时段，PEM或碱性电解槽将纯水裂解为绿氢与氧气，氢被高压（35–70 MPa）或液氢（–253 ℃）方式储存，氧气则直供园区高耗氧工序，实现“一电两产品”的资源高效利用。

在氢再发电环节，用电高峰或风光出力骤降时，质子交换膜燃料电池（PEMFC）或固体氧化物燃料电池（SOFC）把氢转为电、热。榆林示范站数据显示，当系统发电效率52%，余热回收40%，综合能效将突破92%，远高于单纯电池放电阻尼损耗。

在水热循环环节，燃料电池每发1kWh电力，约产出0.35kg纯水，经收集后再次回到电解槽，形成“水-氢-水”的零碳闭环。回收的60℃以上余热通过热泵升温，为园区提供45℃采暖与7℃供冷，实现“电-热-冷”三联供。

氢能场景纵深

从孤岛零碳到产业大陆

氢能的价值，早已在各类场景中落地生根，从孤岛零碳到产业大陆，张福龙结合多个实践案例，详细阐述了氢能的广泛应用。

零碳智慧园区方面，沧州30MW屋顶光伏与码头风电互补，日间绿电直供产线，余电制氢；夜间氢燃料电池反向供电，全年24h绿电覆盖率100%。副产氢提纯后驱动120辆氢能重卡，年减碳1.2万吨，物流成本逼近柴油车。

传统油田“绿电-绿水-绿氢”方面，冀东油田利用采出水制氢，电解电源来自137.5MW渔光互补电站；制氢后废水回注地下，实现“零排放”。氢掺入天然气管网降低碳强度，并计划改造300台柴油抽油机为氢燃料机，年减碳可达10万吨级。

氢能高速走廊方面，京沪、西部陆海两条氢走廊已常态化运营，重卡每150km就一座1000kg级液氢加氢站，单车8分钟即可完成加注，续航里程达600km，路段配套500kW风光互补制氢微网，实现“路段自给、余氢上网”。

出口型制造基地方面，面对欧盟CBAM 2026起征碳关税，陕西榆林零碳能源站为外向型数据中心提供物理可追溯的绿电、绿热，凭借I-REC与GO证书双认证，可以助力光伏组件企业出口欧洲提前锁定零碳溢价。

氢能技术

从成本拐点迈向系统级智能

在技术方面，氢能已实现从成本拐点迈向系统级智能，张福龙总结为以下几点。

第一是电解槽进入“平价通道”。内蒙古、宁夏风光洼地已将PEM槽成本压至300美元/kW，仅为欧盟的1/4；宝丰宁夏项目绿氢价格达2美元/kg，已接近欧盟2030年目标。

第二是液氢储运“破垄断”。中集圣达因52m³液氢罐车下线，蒸发率≤1%/d，打破欧美垄断；中材70MPa IV型瓶上车路试，续驶里程突破800km，为重卡长途提供“液氢+高压”双路径。

第三是燃料电池向高温、模块化跃迁。管晓宏团队120 kW SOFC模块，工作温度750℃，发电效率62%，可与燃气轮机顶循环叠加至70%，模块化设计支持1–50MW积木式扩容，替代园区燃煤燃气锅炉。

第四是AI-驱动的能碳协同。榆林能源站植入“感知-通信-计算-优化”一体化算法，对风光功率、氢储液位、热网温度进行5秒级滚动预测，氢电切换响应时间<100ms，年削峰电量15%、节省氢耗8%。

第五是碳捕集与氢耦合，德国柏林零碳科技园将建筑微藻反应器捕集的CO₂与绿氢催化合成甲醇，形成“电-氢-甲醇”液态闭环，能量密度达15.8MJ/L，常温常压储运，兼容现有船舶与化工罐，园区实现负碳。

政策护航

为氢能产业发展注入强劲动力

中国“十四五”氢能规划明确，2025年绿氢达10–20万吨/年，加氢站数量达1000座；山东、广东、河北三地率先出台液氢补贴30元/kg、高速免费、碳普惠交易等政策，单站最高奖励1000万元。

同时，油气田微电网、液氢公路运输、PEM电解槽安全三项国标于2025年起实施，填补了国内空白。中欧“氢能互认”谈判启动，绿氢认证有望在2026年实现与I-REC及欧盟GO同步。

此外，2024年中国燃料电池装机达807MW，位居全球第一。2025年电解槽招标已超3GW，风光氢一体化项目投资强度降至3.5元/W，低于海上风电，进入“平价赛道”。

零碳循环的三重跃迁

展望未来，零碳循环将实现三重跃迁，开启能源变革的全新阶段。

空间跃迁上，从园区到城市。“氢能+地热+光伏”多能枢纽将在京津冀、长三角、珠三角复制，2028年预计建成100座零碳城市能源站，替代5%的城市用能。

产业跃迁上，从能源到原料。绿氢与captured CO₂合成绿色甲醇、绿氨，成为航运、化工原料，2030年绿色甲醇需求有望突破3000万吨，形成“电-氢-材”第二增长曲线。

系统跃迁上，从并网到离网。随着SOFC+PEM双单元模块化，园区微网将具备“孤岛运行”能力，完全脱离主网仍保持99.99%供电可靠性，为芯片厂、数据中心提供“零碳+高可靠”终极解决方案。

结语

最后，张福龙深情寄语：“当‘电-氢-电’的的循环滚动起来，能源不再是一次性的消耗，而是一场可以无限回放的自然交响乐。”

他表示，电氢闭环不仅是一项技术组合，更是工业文明与生态文明的握手言和。它能让风光的间歇不再成为短板，让碳排放大户转身成为碳循环枢纽，也让“零碳”二字从政策口号变成可计量、可交易、可盈利的市场常态。

未来十年，谁率先把自己的产业链嵌入这条闭环，谁就能在全球零碳竞赛中掌握主动权。

电氢闭环，正在把“双碳”目标从倒计时变成新赛道的发令枪。

来源：氢能汇

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