新质生产力发展经典：氢能与储能新业态新领域

发布时间：2024-06-28     来源: 吉林省能源局     作者：佚名    

　　

　　习近平总书记创造性提出新质生产力理论，强调以创新为第一动力，形成高科技的生产力，以战略性新兴产业和未来产业为主要载体，形成高效能的生产力，以新供给与新需求高水平动态平衡为落脚点，形成高质量的生产力。未来产业是新质生产力的主要载体，其中包括氢能与储能、低空开发、类脑智能、量子信息、未来网络、深海空天开发、生物科技、新材料、先进制造、数字经济等领域，而这些领域都是基于前沿科技创新而形成的，具有颠覆性、战略性、前瞻性等特点，符合新发展理念的先进生产力质态，正在或已经成为全球经济发展的新引擎。

　　氢能和储能产业在能源领域都具有重要的地位和作用。氢能作为一种清洁、高效的能源形式，有望在未来能源系统中发挥关键作用；而储能产业的发展则有助于解决新能源并网和稳定输出的问题，推动能源结构的转型和升级，具有广阔市场空间和前景。（文章较长，全文6300字，阅读约需10分钟）

　　

　　一、氢能与储能产业及其特点

　　氢能是指氢和氧进行化学反应释放出的化学能，它是一种高能量密度的清洁二次能源。其主要特点如下：

　　1.清洁无污染：氢燃烧的产物是水，因此它是世界上最干净的能源之一，具有零污染、零碳排放等优势。

　　2.能量密度高：氢具有燃烧热值高的特点，其所含热量约为同质量汽油的三倍。

　　3.来源广泛：氢是自然界存在最普遍的元素，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。

　　4.导热性好：在所有气体中，氢气的导热性最好，因此在能源工业中氢是很好的传热载体。

　　5.储运难度大：由于氢气特殊的物理、化学性能，如重量轻、密度小、液化温度低、性质活泼等，使得它储运难度大、成本高、安全性低。这也是目前氢能应用面临的一大挑战。

　　储能产业是将能量通过不同的介质或方式储存起来进行运用的产业。它能让不稳定的能源输出变得稳定，并更加方便地并入现行的电网。其主要特点如下：

　　1.解决新能源并网问题：储能产业的发展能很大程度上解决新能源（如光伏发电和风力发电）无法大规模运用的问题，使不稳定的发电可以稳定地输出。

　　2.多种储能方式：储能可分为物理储能、化学储能、电磁储能三类。物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能等；化学储能包括铅酸电池、锂离子电池等；电磁储能包括超级电容器储能等。

　　3.技术挑战与成本问题：虽然储能技术有多种多样，但每种技术都有其优缺点和适用范围。同时，储能系统的成本也是制约其大规模应用的一个重要因素。

　　4.与新能源协同发展：随着新能源技术的不断发展，储能产业将与之协同发展，共同推动能源结构的转型和升级。

　　二、氢能与储能产业的行业分类

　　氢能与储能产业涵盖了从制取、储运到应用的全产业链环节，并且在不同领域有着广泛的应用前景。

　　氢能产业主要分为以下行业门类：

　　1.氢气制取：

　　-电解水制氢：通过电解水来产生氢气，这是一种常见的制氢方法。

　　-化石燃料制氢：例如通过天然气裂解或含氢工业尾气提取氢气。

　　2.氢气储运：

　　-氢气压缩与液化：涉及将氢气压缩或液化为便于储运的形态。

　　-储运设备与技术：包括氢气储罐、管道输送等相关的储运设备和技术。

　　3.加氢站建设与运营：

　　-加氢站设备：如氢气压缩机、储氢罐、加氢机等。

　　-加氢站服务：为氢燃料电池汽车等提供加氢服务。

　　4.氢燃料电池技术：

　　-燃料电池研发与生产：质子交换膜燃料电池(PEMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)等。

　　-燃料电池系统集成：将多个单电池组合成燃料电池堆，并配备相应的辅助系统。

　　5.氢能应用：

　　-交通领域：氢燃料电池汽车、公交车、叉车等。

　　-发电领域：氢能发电站、分布式发电系统等。

　　-工业领域：作为原料或还原剂用于化工、冶金等行业。

　　储能产业主要分为以下行业门类：

　　1.机械类储能：

　　-抽水蓄能：利用水作为储能介质，通过水泵将水抽到高处储存，需要时放水发电。

　　-压缩空气储能：利用空气作为储能介质，通过压缩空气储存能量，需要时释放能量发电。

　　2.电化学储能：

　　-锂离子电池：目前应用最广泛的电化学储能技术。

　　-铅蓄电池：传统的电化学储能技术，成本较低但能量密度相对较低。

　　-钠硫电池：高温型电池，具有高能量密度的特点。

　　3.电磁储能：

　　-超级电容器：利用电极和电解质之间形成的双电层来储存能量。

　　-超导储能：利用超导材料在低温下电阻为零的特性来储存电能。

　　4.热储能：

　　-显热储能：利用物质的热容进行储能，如熔融盐储能系统。

　　-潜热储能：利用物质相变时吸收或放出的热量进行储能，如冰蓄冷技术。

　　5.氢储能：

　　-利用氢气作为储能介质，通过电解水制氢储存能量，需要时再通过燃料电池或其他方式将氢气中的化学能转化为电能或其他形式的能量。

　　三、氢能与储能产业的地位和作用

　　氢能与储能产业在能源转型、可再生能源发展、能源安全保障以及经济社会发展等方面都发挥着重要作用，是未来能源体系不可或缺的一部分。其地位和作用主要体现为：

　　1.新兴战略产业：氢能与储能产业已被多国视为未来能源体系的重要组成部分。例如，我国已将氢能和储能一同列为未来产业规划的重点发展领域，体现了其在国家能源战略中的重要地位。

　　2.能源转型的关键：氢能作为一种清洁、高效的能源形式，是实现能源转型和碳中和目标的关键载体。储能技术则是构建能源互联网、推动电力体制改革的核心基础和关键支撑技术。

　　3.促进可再生能源发展：氢能可以通过电解水制得，利用富余的新能源电能进行电解水产氢，不仅解决了新能源电力的消纳问题，还能为工业、交通等领域提供清洁廉价的氢能。储能技术则可以解决可再生能源的间断性和波动性问题，提高其利用率。

　　4.保障能源安全：储能技术能够在能源供应不稳定或突发情况下提供能源储备和应急供电，从而提高能源供应的稳定性和可靠性，保障国家的能源安全。

　　5推动经济社会发展：氢能与储能产业的发展将带动相关产业链的完善和创新，包括设备制造、技术研发、基础设施建设等，从而创造更多的就业机会和经济效益。

　　6.助力碳中和目标实现：氢能与储能技术的应用有助于减少对传统化石能源的依赖，降低碳排放，推动绿色低碳发展。例如，通过氢储能技术，可以实现小时至季节的长时间、跨季节储存，运输方式多元且不受输配电网络的限制，有助于电力系统的优化和灵活性提升。

　　四、氢能与储能产业对生活质态的影响

　　氢能与储能产业的发展，将对人们的生活质态产生积极而深远的影响，主要体现为：

　　1.环境质量的改善：氢能作为一种清洁能源，其燃烧产物仅为水，不会产生任何有害物质排放。因此，氢能的广泛应用将有助于减少大气污染，改善空气质量，为人们创造更加健康的生活环境。

　　2.交通出行的变革：氢燃料电池汽车的发展将改变人们的出行方式。这类汽车在行驶过程中不会排放污染物，且续航里程和加注速度相比传统汽车有明显优势。随着氢燃料电池汽车技术的不断进步和成本的持续降低，预计未来将有更多消费者选择这种环保且高效的出行方式。

　　3.能源利用的高效与智能：氢能源具有高效性和智能性，不仅可以应用于交通领域，还可用于家庭供能和航空航天等领域。在家庭中，氢能源可以作为热水器和供暖器的燃料，提供更为方便和舒适的生活条件。在航空航天领域，使用氢能源可以提高飞机的载荷能力和飞行效率，从而为人们提供更加高效和安全的出行选择。

　　4.就业和经济机会的增加：氢能与储能产业的发展将带动相关产业链的完善和创新，包括设备制造、技术研发、基础设施建设等。这将创造更多的就业机会，提高人们的收入水平和生活质量。同时，随着产业的不断发展，相关产品和服务也将更加丰富和多样化，满足人们日益增长的需求。

　　5.能源安全的提升：储能技术的发展和应用将在能源供应不稳定或突发情况下提供能源储备和应急供电，从而提高能源供应的稳定性和可靠性。这将有助于保障人们的正常生活和工作秩序，减少因能源短缺或中断而带来的不便和损失。

　　五、我国氢能与储能产业布局及成效

　　我国在氢能与储能产业布局方面，已经形成完整的产业链和区域集聚，在技术突破、政策支持和市场规模增长等方面取得重要进展。未来，随着技术的不断进步和政策的持续推动，我国氢能与储能产业将迎来更加广阔的发展空间和市场前景。

　　1.形成完整的氢能产业链：我国已经形成了包括制氢、储运、加注和应用等环节的完整氢能产业链。在制氢方面，我国已初步掌握氢能制备的主要技术，并且电解水制氢规模正在快速攀升。在储运环节，氢能基础设施建设已取得关键突破，但仍需加快加氢站及输氢管道等基础设施的建设。在应用方面，氢燃料电池汽车已形成先导示范场景，保有量超过万辆，同时绿氢耦合化工经济性逐渐显现，氢冶金技术示范项目也已启动。

　　2.形成氢能产业区域布局：我国的氢能产业主要集中在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域，这些地区已经形成了氢能产业的集聚效应，拥有大量的氢能相关企业和研发机构。如，广东省在氢能产业发展方面处于全国领先地位，为推动氢能产业发展起到带头作用；截至2023年9月省内的加氢站57座（居全国第一），广泛分布在广州、深圳、佛山、云浮等城市，其中佛山的在运加氢站数量较多；省内的加氢站加氢能力多在500kg/d及以上，部分加氢站的加氢能力可达到1000kg/d；到2025年全省将建成超200座加氢站，推广燃料电池汽车超过1万辆，年供氢能力超过10万吨。上海市致力于形成氢能源产业布局，并计划大幅度提升科研创造能力，扩大氢能源产业的发展规模；根据规划，到2030年，上海预计将建成加氢站100座，运行超过30座，到2050年规划建成运行超过70座加氢站。江苏省氢能源产业规划较为完备，计划到2025年基本建立完整的氢燃料电池汽车产业体系；规划建设加氢站50座以上，形成布局合理的加氢网络，产业整体技术水平与国际同步。四川省对氢能产业采取超常规最大力度精准支持，旨在推动绿氢全产业链的高质量发展，计划加强氢能在交通等领域的示范应用，并有可能探索氢能源汽车通行高速公路费用全免的政策。此外，还有多个省份如内蒙古、山西等也在积极布局氢能产业，出台相关支持政策，并规划建设加氢站等基础设施。

　　3.技术取得突破：我国在氢能领域已经取得系列技术突破。如，燃料电池电堆国产化程度大幅提高，培养了一大批具备核心技术的企业。同时，我国在氢储能研究方面也取得了重要突破，国内已研制出百千瓦级制氢及氢利用设备，并启动兆瓦级示范应用。

　　4.政策支持加大：国家中长期规划为氢能产业提供了战略引领，包括氢能产业的定位、发展目标和应用方向。五大示范城市群引领氢燃料电池汽车政策布局，推动了氢能产业的区域发展。此外，地方政府也出台了一系列政策措施，驱动氢能产业技术创新和规模化发展。

　　5.市场规模扩大：随着全球能源绿色转型的加速和我国对双碳目标的追求，氢能市场规模持续增长。据统计资料，2018年至2022年全球氢能市场规模的复合年增长率（CAGR）为5.43%， 2023年全球氢能市场规模达到1401亿美元。我国氢能市场规模近年来也呈现出整体增长的趋势，2022年中国氢能市场规模约为3329亿元人民币，同比增长6.2%；随着国家对新能源产业的大力扶持和氢能技术的不断发展，我国氢能市场规模将持续扩大。

　　储能产业方面，2023年底我国电力储能项目累计装机规模已跃升至86.5GW，接近全球市场总规模的1/3，其中新型储能技术占比达到39.9%，累计装机规模达到了34.5GW，随着技术的不断进步和成本的降低，储能产业将迎来更广阔的发展空间，尤其是在可再生能源并网、电动汽车充电站建设等领域，储能技术将发挥越来越重要的作用。

　　

　　六、氢能与储能产业的发展趋势与前景

　　氢能与储能产业的发展呈现出技术进步、成本降低、政策推动和市场需求增长的发展趋势；其发展已经成为能源转型的重要方向，并拥有广泛的应用领域，以及国际合作与标准化建设的发展空间。

　　其发展趋势主要体现为：

　　1.技术进步与成本降低：氢能方面，随着科研投入的加大和技术的不断突破，氢燃料电池的成本在持续下降。根据相关数据，氢燃料电池的市场价格已经在逐年下降，并且预计未来将继续保持这一趋势。这将使得氢能的应用更加广泛，特别是在交通领域，氢燃料电池汽车的成本将逐渐接近甚至低于内燃机汽车。

　　储能方面，新型储能技术也在不断发展和完善。除了抽水蓄能这一成熟技术外，其他新型储能方式如锂离子电池、液流电池、压缩空气储能等也在不断进步。这些技术的发展将推动储能产业的多样化和高效化。

　　2.政策推动与市场需求增长：各国政府都在加大对氢能和储能产业的支持力度，通过提供财政补贴、税收优惠等政策措施来推动产业的发展。同时，随着全球气候变化问题的日益严峻，减少碳排放、实现绿色低碳发展已成为全球共识，这也将进一步推动氢能和储能市场的需求增长。

　　3.产业链完善与协同发展：氢能与储能产业的发展将带动相关产业链的完善和创新。从设备制造、技术研发到基础设施建设等各个环节都将得到进一步发展。此外，随着产业的不断壮大，各相关企业之间的合作与协同也将更加紧密，推动整个产业链的协同发展。

　　其发展前景主要体现为：

　　1.能源转型的重要方向：氢能和储能技术是未来能源转型的重要方向之一。随着可再生能源的大规模开发和利用，氢能和储能技术将在能源系统中发挥更加重要的作用。它们可以解决可再生能源的间歇性和波动性问题，提高能源利用率和稳定性。

　　2. 拥有广泛的应用领域：氢能和储能技术的应用领域将不断扩大。在交通领域，氢燃料电池汽车将逐渐成为新能源汽车的主流选择之一。此外，在工业、发电和储能等领域也将得到广泛应用。这将为相关产业带来巨大的商业机会和发展空间。

　　3.国际合作与标准化建设：随着氢能和储能技术的不断发展，国际合作也将更加紧密。各国将共同推动相关技术的标准化建设，促进产业的健康发展。同时，跨国企业之间的合作也将更加频繁，推动全球氢能和储能市场的繁荣和发展。

　　七、氢能与储能产业的面临挑战与对策

　　目前，氢能与储能产业面临诸多挑战，但通过加大技术研发、完善标准体系、降低成本和加强安全管理等对策的实施，有望实现产业的可持续发展和广泛应用。

　　其面临的挑战，主要体现为：

　　1.技术挑战：氢能技术尚未完全成熟，存在转换效率低、成本较高等问题。例如，氢需要二次转换，且目前综合成本较高，不符合经济性要求。国内氢能技术尚有短板，材料、设备等方面仍存在依赖进口的情况。

　　储能技术的研发和商业化进程相对较慢，尤其是与可再生能源的发展速度相比。虽然锂离子电池等成熟储能技术已广泛应用，但在大规模应用和经济性方面仍存在限制。其他新兴储能技术如液流电池等仍处于研发阶段。

　　2.标准体系不完善：目前，氢能与储能产业的标准体系尚不完善，特别是在关键技术和管理系统方面还存在标准空缺。这种不完善的标准体系给行业的发展和应用带来挑战，如缺乏统一的设计、制造和运行标准，导致系统的互操作性和整体性能降低。

　　3.成本高昂：氢能技术的商业化应用面临应用成本高昂的挑战。目前，氢能的生产、储存和运输成本都相对较高（即使可再生能源电价降到较低水平，制氢成本仍可能在每公斤30元左右；氢能的储运成本可能高于燃油的4倍），限制了其广泛应用。储能技术的成本也较高，尤其是在大规模应用中，经济性问题更加突出。

　　4.安全风险：氢能和储能技术涉及能量的储存和释放，存在一定的安全风险。然而，目前缺乏完善的评估体系来全面准确地识别和评估这些潜在风险。

　　主要对策与建议：

　　1.加大技术研发力度：政府和企业应加大对氢能和储能技术研发的投入，推动技术创新和突破，降低生产成本，提高能量转换效率。加强与国际先进企业和研究机构的合作，引进先进技术和管理经验。

　　2.完善标准体系：加快制定和完善氢能与储能产业的相关标准，包括电池管理系统、能量管理系统、并网验收、电池回收等方面的技术标准。推动建立统一的国家或国际标准，促进不同厂商和项目之间的互操作性和整体性能提升。

　　3.降低成本：通过规模化生产、技术优化和产业链整合等方式降低生产成本。政府可以提供财政补贴、税收优惠等政策措施来支持产业发展，并鼓励企业加大投资以扩大生产规模。

　　4.加强安全管理：建立健全的安全监管制度和标准规范，确保氢能与储能系统的安全运行。加强安全技术研发和应用，提高系统的安全性和稳定性。同时，加强应急管理和事故预防能力，及时应对各种安全风险。

　　（原创 杨文志）

原文链接：http://nyj.jl.gov.cn/xwdt/nyyw/202406/t20240628_3250801.html
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