2015年被称为氢燃料电池汽车元年，以日系车为首的世界氢燃料电池汽车正式进入了产业化阶段，氢燃料电池汽车作为氢能利用的重要技术，标志着全球商业化应用氢能的序幕正在逐步拉开。氢能是一种新型能源，与传统化石燃料相比，具有零污染、利用率高、危险系数小的优点，在全球应对气候变化的压力下，以及各国加速能源转型的战略背景下，是未来具有巨大发展潜力的能源。氢的利用需要整个产业链的贯通，主要包括氢的生产、储存和运输、应用三个方面。

目前，氢能的主要来源是天然气、煤炭制氢，或是化工副产品制氢，95%以上的氢能来源于化石能源，可再生能源、生物质气化、核能等来源的氢能还非常有限。但有预测表明，2025年全球能源需求中可再生能源比重会提升至36%，其中氢能占11%，2050年可再生能源比重会提升至69%，其中氢能占34%。

目前，氢能及燃料电池技术已经成为有助于实现能源系统转型的清洁技术，并且可以作为绿色能源大量和长期储存的一种重要途径。发达国家将氢能作为重要战略性技术发展，虽然全面商业化利用的阶段尚未到来，但氢能成为未来能源系统重要组成部分的地位不可改变。美国的研究表明，即使氢的来源是化石燃料，使用氢燃料电池汽车也可以减少污染物排放和温室气体排放。还有很多学者从全生命周期的角度分析氢燃料系统的能源效率和温室气体排放。Khan指出，风力发电和燃料电池整合的系统在运行过程中的排放为零，但在生产风机、燃料电池和电解槽等系统组件的过程中有大量的温室气体排放。从生命周期的角度综合来看，该整合系统的温室气体排放量比传统的化石能源系统低得多。

很多发达国家制定了氢能发展的目标、战略规划、研发投入、路线图等相关政策，其中以日本、德国、美国等国家较为领先。德国在2006年出台了“氢及燃料电池国家创新项目”，10年的总预算为14亿欧元，用于氢能基础设施建设、制氢、家庭供能、燃料电池市场等相关领域。日本则在2014年公布了《氢能/燃料电池战略发展路线图》，详细描述了日本氢能技术使用三步走的战略：第一阶段是从当前到2025年，快速扩大氢能的使用范围，包括户用燃料电池装置、燃料电池车加氢站、燃料电池系统的应用等；第二阶段是2025—2030年底，扩大日本商业用氢的流通网络，全面利用海外未使用的能源生产、运输、存储氢，全方位发展氢发电产业等；第三阶段从2040年开始，定位是建立零二氧化碳的供氢系统，旨在通过收集和储存二氧化碳，全面实现零排放地制氢、运氢、储氢。美国非常注重氢能相关技术的研发投入，氢燃料电池技术办公室每年用于支持研发推广的费用都在1亿美元左右，现代汽车途胜的燃料电池版也已经在加州上市。美国还制定了不同年份燃料电池成本下降目标、能量密度目标等。

氢能的主要应用领域

氢能具有清洁无污染、储运方便、利用率高等特点，随着燃料电池技术的不断完善，将使氢能的清洁利用得到最大发挥，主要表现在氢燃料电池汽车、分布式发电、备用电源和储能等方面。

交通领域以氢燃料电池汽车为主

氢燃料电池汽车是将氢气的化学能直接转化为电能的装置，具有转换效率高、零排放等特点。氢燃料电池汽车具有环保性能佳、转化效率高、加注时间短、续航里程长等优势，是未来汽车工业可持续发展的重要方向，是应对全球能源短缺和环境污染的重要战略举措。发展氢燃料电池汽车已成为全球汽车与能源产业转型升级的重要突破口。目前，由于氢燃料电池中铂（Pt）用量的下降，100多千瓦的发动机仅使用20克的铂，因此交通用氢燃料电池的批量生产成本已由2002年的每千瓦275美元降低到每千瓦不足50美元。成本的快速下降和技术的不断成熟推动了近几年氢燃料电池汽车发展。在轻型车（乘用车）领域，使用氢燃料电池的现代ix35已经在加拿大和美国上市，丰田Mirai在美国加州、英国、比利时、丹麦和德国上市，本田Clarity在日本和美国上市，奔驰GLC也即将在日本、美国等国投放。为促进氢燃料电池汽车的使用，各国还出台了鼓励政策促进氢燃料电池汽车普及和加氢站建设：丹麦对氢燃料电池车减免征收的180%车辆注册税（普通燃油汽车征收车辆价格180%的注册税）和25%增值税后，使氢燃料电池汽车价格可与普通燃油汽车竞争；日本东京交通局将出资452亿美元建设35家加氢站，并结合2020年东京奥运会建设氢奥运小镇；韩国决定新建80个加氢站并对购买氢燃料电池汽车提供补贴；英国则准备出资970万美元建设12个氢基础设施项目。在公共汽车领域，各国也加快了氢能利用的步伐，特别是加拿大Ballard公司作为全球领先的氢燃料电池生产商，与全球很多国家签订了合作协议，在美国、欧洲和中国都布局了氢燃料电池大巴车，在厦门金龙、云浮等都地建立了规模化的生产线。巴西、日本也建立了公共大巴的示范项目。氢燃料电池还在轻型商用车、物流车、自行车、船舶、潜水艇等领域都有应用。

分布式发电和备用电源

氢燃料电池作为发电设备已经在美国、德国、瑞典、法国、新加坡、阿联酋、印度、非洲等国家和地区应用，规模从100千瓦到1000千瓦不等，氢燃料电池发电还兼具供热功能。发电的燃料来源一般是利用工业副产的氢气，或者生物质气，但目前来看发电成本较高，不适合大规模应用。氢燃料电池作为应急或备用电源具有很大优势，其能源效率高、环境友好、占地面积小、质量轻、运行稳定可靠、寿命长等特点开始受到市场越来越多的青睐。很多大公司都纷纷采用了氢燃料电池作为数据中心的电源，例如微软、苹果、谷歌、摩根大通等知名公司。对于电信、铁路、银行部门，以及没有接入电网或基础设施的偏远地区，氢燃料电池作为备用电源可以规避其成本较高的劣势，一方面重要部门的稳定性和安全性更加重要，所以成本问题可以忽略；另一方面没有接入电网的偏远地区，电网基础设施建设的费用可能高于氢燃料电池发电的费用，所以成本可行。

作为可再生能源消纳的储能载体

近年来，可再生能源特别是风能、太阳能发展迅猛，已成为部分国家和地区的重要能源之一。2016年，我国风电装机1690亿瓦，占全球风电装机的1/3以上，居世界第一位；我国光伏装机780亿瓦，也居世界第一位。然而，风能、太阳能的不稳定性造成了严重的弃电。2016年，我国弃风电量497亿千瓦时，弃风率为17%。发展可再生能源，储能是关键。目前，许多国家已开始借用氢储能技术消纳可再生能源的方式来推动可再生能源发展。以风电场制氢储能技术为例，其核心思想是当风电充足但无法联网需要弃风时，利用风电将水电解制成氢气，将氢气储存起来；当需要电能时，将储能的氢气通过不同方式（内燃机、燃料电池等）转换为电能输送到网上。氢储能技术是智能电网和可再生能源发电规模化发展的重要支撑，并逐渐成为多个国家能源科技创新和产业支持的焦点。

我国氢能发展的政策梳理

从“十五”时期开始，我国将氢能技术和氢燃料电池技术列入重大科技专项，开始取得进展。经过十几年的发展，在2008年奥运会上，我国自主研发的氢燃料电池客车载客运行。为了促进氢能和氢燃料电池汽车的进一步发展，国家也制定了一系列政策措施。

支持氢能发展的中长期战略

我国高度重视氢能发展，特别是氢燃料电池技术发展。国家战略规划中明确提出：2020年实现5000辆级规模氢燃料电池汽车在特定地区公共服务用车领域的示范应用，其中氢燃料电池商用车占60%，氢燃料电池乘用车占40%，建成100座加氢站；2025年实现5万辆规模的应用，其中氢燃料电池商用车1万辆、氢燃料电池乘用车4万辆，建成300座加氢站；2030年实现百万辆氢燃料电池汽车的商业化应用，建成1000座加氢站，可再生能源制氢达到50%以上。

鼓励氢能利用的中短期政策

中短期来看，燃料电池汽车作为节能和新能源汽车的重要组成部分，享受补贴不退坡政策，补贴额度乘用车20万元/辆，轻型客车货车30万元/辆，大中型客车和中重型货车50万元/辆。并开展氢关键技术的研发，包括氢燃料电池电堆、发动机及其关键材料核心技术研究，重点开展氢燃料电池汽车等关键核心技术研发。继续开展氢燃料电池汽车运行示范，提高氢燃料电池系统的可靠性和耐久性，带动氢的制备、储运和加注技术发展。注重氢开发与利用，例如高效天然气制氢，化工、冶金副产煤气制氢，低能耗电解水制氢，生物质制氢，微生物制氢技术，高压容器贮氢、金属贮氢、化合物贮氢技术，氢加注设备和加氢站技术，超高纯度氢的制备技术，氢燃料发动机与发电系统技术。

地方试点及规划

2016年9月，全国首条氢能源城市公交车示范线路正式开通，由上海重塑能源科技和佛山飞驰客车共同研制的12台氢燃料电池大巴车正式投入运营。由广东国鸿氢能科技有限公司与佛山飞驰汽车制造有限公司、加拿大巴拉德公司、重塑科技共同研制的大巴车，车长11米，载客78人，续驶里程可达到400千米以上，且具有自主知识产权。目前国内运行的加氢站有5座，分别位于北京、上海、佛山、大连和郑州。北京加氢站具备站外供氢、站内天然气重整制氢和站内电解水制氢三种供氢方式，加注压力为35兆帕；上海加氢站采用外供氢方式，以上海地区的工业副产氢气为气源，加注压力70兆帕。从氢能的来源方面，目前我国焦炉气和工业副产气中含有大量的氢，同时可再生能源，如弃风弃电弃水，也可以作为制取氢气的来源。

为了持续吸引国内外整车企业和产业链优势企业落户，发挥上海在氢燃料电池汽车方面产业资源的聚集优势，2016年9月上海市发布了《上海市燃料电池汽车发展规划》。近期目标是打造国内领先的氢燃料电池汽车技术示范城市，形成优质产业链资源聚集效应，氢燃料电池汽车全产业链年产值突破150亿元，建设加氢站5～10座、乘用车示范区2个，运行规模达到3000辆。中期目标是提升氢燃料电池汽车全产业链国际竞争优势，氢燃料电池汽车全产业链年产值突破1000亿元，建成加氢站50座，乘用车不少于2万辆、其他特种车辆不少于1万辆。长期目标是成为具有国际影响力的氢燃料电池汽车应用城市，实现上海氢燃料电池汽车全产业链年产值突破3000亿元，最终形成以上海市氢燃料电池汽车产业链和价值链辐射全国，带动未来社会能源和动力转型。

我国氢能发展面临的主要问题与对策建议

与发达国家间的差距

总体来看，国外整车企业已在2015年进入氢燃料电池汽车量产阶段；而在我国，氢燃料电池汽车还处于性能改进和小规模示范阶段，材料不完善导致氢气储存压力偏小，缺乏统一的氢能应用顶层设计等。以氢能应用最广泛的氢燃料电池汽车为例，我国与发达国家之间仍存在较大差距，具体与发达国家之间的差距如下：一是关键材料和核心零部件薄弱。与发达国家相比，国内相关企业氢燃料电池的稳定寿命仅为3000小时左右，而国外先进技术已经可以达到5000小时以上。我国氢燃料电池关键材料和部件基础比较薄弱，如氢燃料电池用电催化剂、质子交换膜、炭纸等关键材料的开发多停留于实验室和样品阶段，空气压缩机和氢气回流泵等关键部件没有产品供应，严重影响到我国车用氢燃料电池电堆技术的开发进程。二是氢气储存材料需改进。我国使用的压力为35兆帕的碳纤维缠绕金属内胆气瓶（Ⅲ）储氢密度为3.9%，通过提高压力到70兆帕可达到5%；而采用碳纤维缠绕塑料内胆气瓶（Ⅳ）储氢密度可以进一步提高到5.5%，我国在这方面尚无产品。70兆帕压力的氢气，对材料的要求很高，我国要提升氢气储存压力，需要在材料方面做出改进。三是研发投入差距。“十二五”期间，科技部预算计划投入2亿多元用于氢燃料电池汽车研发，但与发达国家数亿美元的投入相比略显不足。我国氢燃料电池技术和产业基础薄弱，资金和技术力量投入不足，参与机构数量较少，导致我国氢燃料电池技术创新能力不足。四是缺乏完备的发展战略和路线图。日本等发达国家制定了详细的氢能发展战略路线图，并制定了到2040年进入氢能社会三步走的战略，设置了三个阶段的目标，最后建立零二氧化碳的供氢系统，旨在通过收集和储存二氧化碳，全面实现能源系统零排放的制氢、运氢、储氢，全面实现能源转型。我国应高度重视确立氢能源发展的顶层设计，有步骤地实现零碳能源转型。

促进我国氢能发展的政策建议

第一，制定国家层面氢能发展路线图。出台更加细化、分时间节点的氢能发展顶层设计，为氢能发展构建宏观路线图，并将路线图的具体实施路径落实到具体行动中。路线图制定过程中可以邀请利益相关方，提升参与意识与责任意识，竞争性地选择项目。第二，加大氢能相关的研发投入。鼓励对氢能等绿色能源的研发，使用奖励政策，增加政府高校的研发合作项目，加大专利保护力度，加强储氢材料、催化剂、质子交换膜等关键技术的研发推广，将氢燃料电池的稳定寿命提高至5000小时以上。提升氢能存储技术，加快推进氢能燃料电池相关标准制定和检测中心建设，为氢能产业集群集聚提供一流检测平台。第三，鼓励各类资本投入到氢能产业。奖励制造厂商使用氢能和氢燃料电池进行生产，并对该类新兴企业进行政策扶持，如无偿贷款担保、部分税费减免等，继续保持对用户购买氢燃料电池汽车的补贴，扩大氢能汽车市场。扩大氢能分时租赁车、网约车应用规模，研究制定科学合理的投放奖励机制。第四，加快建设加氢站等基础设施。确保氢能用户可以享受到方便快捷的加氢服务，提高氢的供应能力。建议在5年计划里以北京、上海、长三角、珠三角为核心，建立百座以上数量的加氢站覆盖，明确规范政府职责及相关推进部门。第五，创建氢能融入能源系统的试点示范。在边远地区、弃风弃光严重地区、氢能资源丰富地区等建立清洁氢能源系统试点，为未来能源转型提供先进经验。在全国推广氢能小镇试点，以“制氢、储运与加注、转化、应用”产业链为纽带，建设氢能产业园区，构建以“产业＋资本＋技术＋服务”为一体的氢能产业载体体系，覆盖制氢、储氢、氢能交通基础设施、氢燃料电池汽车、可再生能源消纳、电能替代等产业集群的试点示范和产业应用，形成完善的氢能产业配套，构建氢能科技大生态系统，提升核心竞争力。

（伊文婧，国家发展和改革委员会能源研究所；梁琦，国家发展和改革委员会能源研究所、云南省发展和改革委员会；裴庆冰，国家发展和改革委员会能源研究所）