雙碳背景下，氫能作為一種清潔高效的二次能源，在構建安全高效的現代能源體系、保障能源安全、促進產業升級與推動能源科技革命中具有重要作用。

全球氫能賽道已經開啟

氫能具有儲量豐富、綠色低碳、燃燒熱值高等優點，其產業鏈主要分為制氫、儲運、加氫、用氫等，每個環節都是萬億級“賽道”。氫氣很難從自然界中直接大量獲取，需要依靠不同的技術路徑和生產工藝進行制備。目前，主要的制氫路徑包括化石能源重整、工業副產品提純、電解水制氫。根據生產來源和碳排放量的不同，氫氣可以分為灰氫、藍氫、綠氫3種類型。

氫的儲存主要有氣態儲氫、液態儲氫和固態儲氫3種方式。高壓氣態儲氫已得到廣泛應用，低溫液態儲氫在航天等領域得到應用，有機液態儲氫和固態儲氫尚處于示范階段。目前，儲氫成本居高不下，核心技術突破有限，成為制約氫能發展的關鍵。氫的運輸方式主要有氣態運輸、液態運輸和固態運輸3種方式。氫的主要用途包括燃料用氫、原料用氫、儲能用氫3種。目前，全球氫能發展如火如荼。國家發展改革委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035年)》，確定了氫能是未來國家能源體系的重要組成部分。據中國氫能聯盟預計，至2050年，氫氣管網將密布于城市、鄉村，車載儲氫將采用更高儲氫密度、更高安全性的儲氫技術。全球各國對綠氫的重視程度也越來越高，歐盟發布了《歐盟氫能戰略》，旨在推動氫能在工業、交通、發電等領域的應用;近日，美國能源部宣布，將斥資70億美元在全美各地建立7個區域性清潔氫中心，用于生產氫燃料，打造全新的氫能產業。

氫能與傳統的油氣產業鏈關系緊密，與石油石化行業高度契合。在氫能產業發展上，油氣企業具有強大的制氫能力、成熟的能源安全管理經驗、全面的網絡站點體系，擁有資源規劃、煉化生產、油氣儲運及零售終端建設、運維等多方面技術基礎與優勢。當前，在低碳轉型壓力下，全球各大石油企業不約而同地把目光投向了氫能“賽道”，依據自身的業務布局和發展規劃，探索各自獨具特色的氫能產業發展模式。石油公司發展氫能的主要路徑包括：上游電解水制氫，中游碳捕集、利用與封存(CCUS)，下游氫燃料電池，以及基于可再生能源微網的電氫氨一體化等。

氫能產業鏈發展加速

從制氫端來看，采用光伏、風電等新能源電解水制造“綠氫”已成為全球業界的共識，也是氫能產業化的重點。電解水制備氫氣可以分為堿性電解水(ALK)、質子交換電解水(PEM)、高溫固體氧化物電解水(SOEC)和固體聚合物陰離子交換膜電解水(AEM)制氫。其中，堿水和PEM制氫處于商業化階段，SOEC和AEM制氫還處于研發階段。

化石燃料與CCUS相結合制氫被視為工業高排放領域降碳的希望。為現有的制氫設施配備CCUS是減少排放和擴大低排放氫供應的關鍵舉措。從行業整合來說，國外涌現出包括CarbonClean、IONCleanEnergy等聚焦碳捕集的公司，以及Storegga、SummitCarbonSolutions等聚焦碳運輸和封存的公司。在國內，中國石油、中國石化、延長石油等公司具備全流程垂直一體化整合的能力。例如，中國石油在吉林油田、長慶油田、新疆油田等加大CCUS部署力度，注氣能力明顯提升，二氧化碳年注入量突破100萬噸。需要注意的是，在成本核算方面，國內制氫面臨著政府補貼下降對持續經營帶來的挑戰，因此，快速消納成為氫能產業競爭力提升的關鍵，需要“一盤棋”考慮，算好經濟賬單。同時，在實施過程中還需要綜合考慮管道氫脆等潛在風險因素，做好超前預警與應急管理。

從應用領域來看，燃料電池是氫能的重要應用之一，具有燃料能量轉化率高、噪聲低以及零排放等優點，市場需求空間巨大。氫燃料電池是在電催化劑的作用下，通過氧化還原反應將氫氣的化學能轉換成電能的裝置，在續航里程、加注時間、低溫適應性上有一定的優勢。未來氫燃料電池在重卡和公交等商用車領域有較好的應用前景，但在其他領域的普及尚需時間。目前，氫燃料電池系統的成本已下降到每千瓦3000元，比2020年降低了80%，電堆體積功率密度達到每升4000瓦，比2020年提升了35%。然而，與鋰電和鈉電相比，其轉化效率仍然較低。預計隨著加氫站等基礎設施建設的增加，在船舶、重卡等領域會涌現更多氫燃料電池示范產品。

“氫氨聯動”未來可期

電氫氨一體化是為解決氫氣長距離儲運成本較高問題而衍生出的新型技術，將可再生能源電解水產生的綠色氫氣作為原料氣參與合成氨反應，降低了合成氨工業的碳排放。在下游，合成得到的氨可作為原料，用來制造氮肥、硝酸、銨鹽和氰化物等無機化合物，以及胺和磺胺等有機化合物。同時，氨也可作為氫能運輸的載體。

從運輸領域來看，目前，氫儲運技術尚未解決能效性、安全性等問題，且廣泛采用的高壓氫氣運輸存在儲氫密度低、壓縮能耗高等問題，無法實現氫的大規模遠距離運輸。因此，將氫能變成氨醇等易于運輸的載體，是未來氫能發展的重點方向。

以一個千萬千瓦級海上風電場為例，可采用“宜氫則氫、宜氨則氨、宜醇則醇”的方式，每年產生的海上綠電可合成綠氫、綠氨、綠醇等，帶動形成氫、氨、醇的制、加、儲、運全產業鏈高端裝備集群發展。國際石油公司也看到了氨氫融合的發展機遇。沙特阿美不僅與現代重工簽署了氫能燃料及氨能燃料的相關業務合作協議，還聯合美國空氣產品公司在沙特投資NEOM綠氫/綠氨項目，未來將全部由可再生能源供電，計劃于2026年完成。

氫能的“春天”已來，然而其發展的核心技術和關鍵材料仍存在諸多不確定性。未來，能源行業要充分利用能源“一張網”的優勢，充分發揮大型石油石化企業的帶頭作用和電力系統在電網端的優勢，利用其深厚的技術積累，加強統籌、科學組織全產業鏈的關鍵核心技術攻關，著力解決實際應用中的關鍵難題，避免因研發資源分散而產生低效競爭。