在應對全球氣候（hòu）變化的（de）戰略背景下，中國提出了（le）“碳達峰與碳中和”（簡稱“雙碳”）目標，展現（xiàn）了其作為大國的責任（rèn）感和（hé）引領全球生態文明建設的決心。這一目標的實現，不僅符合全球可持續發展的趨勢（shì），也對國家（jiā）經濟社會發展模式（shì）和（hé）能源結構產生了深遠的影響。為達（dá）成這一目標，中國政府已（yǐ）經開始實施一係列政（zhèng）策規劃並采取實際行動，以推動能源的綠色低碳轉型。在強化能源結構調整的同時，持續（xù）提升（shēng）能源利用效率（lǜ）和清潔能源的比重成為戰略重點（diǎn）。其中，氫能作為一種清潔、高效的二次能源，其在能源係統中的地位（wèi）和角（jiǎo）色越發凸（tū）顯，已成為實現“雙碳”目標的關鍵性選項（xiàng）之一。2023年，中國氫氣（qì）產量達到（dào）3 500萬t。據估計，氫能在中（zhōng）國能源體係中占比將逐步（bù）提高。到2060年，氫能在終（zhōng）端能源消（xiāo）費占比將達到10%以上。不同於一次性能源（yuán），氫能可（kě）通過電解水、化石能源轉化及生物（wù）質轉化等多種方式獲得，這使得氫能技術的發展和應用成為（wéi）可再生（shēng）能源利用和傳（chuán）統能源轉型的重要路徑。
1 綠氫是實（shí）現“雙碳”目標的重要途徑
作為一種高效（xiào）的（de）潔淨能源，綠氫正在受到越來（lái）越多的重視，特別是在（zài）解決（jué）氣候變化和降低溫室氣體排放的挑戰背景下。綠氫采用可再生能源，如風能、太陽能和水能等，通過電解水或（huò）熱解水產生氫氣，製氫過程不排放二氧化碳，具有零碳排放的（de）特性。因此（cǐ），綠氫成（chéng）為未來能源轉換和存儲（chǔ）的關鍵（jiàn）環（huán）節，對於實現“雙碳”目標起到重要（yào）作用。近年來，中國著眼（yǎn）於綠氫在（zài）推動碳減排方（fāng）麵的潛力，積極推進（jìn）潔淨製氫技術，促進氫（qīng）能（néng）與可再生能源產業的緊密結合。氫（qīng）能在（zài）交通運輸和工業生產領域的廣（guǎng）泛應用，有效地減（jiǎn）少了（le）對化石能源（yuán）的依賴，並降低了碳排放。綠氫在電網調節、能（néng）量存儲和高附加值化工產品中的應用，不僅（jǐn）能夠提高可再生能（néng）源消納能力，避免電力資（zī）源浪費，還可作為化石燃料的補充，用（yòng）以提高（gāo）能源係（xì）統的靈活性（xìng）和可靠性。在國家一係列政策文件支持下，央企帶頭，民（mín）企積（jī）極參與氫能的發展，取（qǔ）得了巨大的成功。
根據高工氫電產業研（yán）究所（GGII）的統計，2023年中國建成的可再生能（néng）源製氫項目（綠氫項（xiàng）目）多（duō）達14個，製氫裝機（jī）規模（mó）合計達（dá）到387 MW，同比2022年實現翻番增長。同時，公開規劃在2024年建成的綠氫項目超過60個，其中已開工綠氫項目製氫裝機規（guī）模高達2.8 GW。
據香（xiāng）橙（chéng）會研究院（yuàn）統計，截至2023年，國內已規劃綠色甲醇項目數量累計達到109個，累計規劃產能（部分項目（mù）含遠期產能）已超過5 037.4萬t。2023年全年（nián），中國氫燃料電（diàn）池車的累計銷（xiāo）量達到了7 760輛，同比2022年的5 009輛增長了55%，刷新了有史以來的年度銷量記錄。截至2023年，中國共建成加氫站407座（zuò），其中（zhōng）2023年共建成加氫站62座。
根據智研谘詢的數（shù）據，截至2024年6月底，全球累計建成加氫站1 262座，其中中國456座，全球占比達到36.1%，成為全球最大的（de）加氫站保有量國家。中國500 kW氫燃料電池（chí）動力示範船“三峽氫舟1號”在湖北實現（xiàn）首航；全球最大（dà）功率氫能機車“寧東號（hào）”在山西下（xià）線。根（gēn）據華經產（chǎn）業研究院的數據（jù），2022年中國電解水製氫設備出貨量為722 MW，同比提升106%。此外，國內電解槽單體規模加快向大標方邁（mài）進，單體5 000 Nm3堿性電解槽在雙良集團有限公司下線，兆瓦級質子交換膜（Proton Exchange Membrane, PEM）電解槽成為主流。海上風電製氫也取得突破（pò），海（hǎi）上風電無淡（dàn）化（huà）海水原位直接電解（jiě）製氫技術（shù）完成中試。
2 氫能發展的主要矛盾探討
在深（shēn）入（rù）推進氫能技術與應用的過程中，氫能發展麵臨的矛盾日益凸顯。當前氫能發展的主要矛盾是用氫成（chéng）本過高。因此必須將用戶的（de）用氫總成本（běn）（即用戶的氫氣到手價）降下來。用戶的用氫總成本包括（kuò）製氫成（chéng）本、儲氫成本、運氫成本和加氫成（chéng）本。
灰氫主導當前氫源。目前全球氫氣產量中超95%為灰氫，即通過（guò）化石（shí）能源或工業副產製（zhì）備的氫氣（qì），成本較低，煤製氫或51吃瓜网製氫成本為10~15元/kg。工業副產氫的成本為9.29~22.40元/kg，具有一定的成（chéng）本優勢和規（guī）模優勢。受限於電價水平（píng）和初始（shǐ）固定投資成本較高，現階段電解水（shuǐ）製氫的成本較高。工業用（yòng）電價格為0.4元/kWh時，堿性電解水製氫（qīng）成本為（wéi）29.9元（yuán）/kg，PEM電解水製（zhì）氫成本為39.87元/kg。綠氫項目成本：內蒙古綠（lǜ）氫項目成本最低，為21.06元/kg，而重慶則高達46.28元/kg。
氫氣的運輸（shū）成本高昂。在50~500 km範圍內，長管拖（tuō）車的氫（qīng）氣運（yùn）輸價格為5.43~20.18元/kg；在25~500 km範圍內，管道的氫氣運輸價格為（wéi）0.86~3.02元/kg；在50~500 km範圍內，液氫槽車的運輸價格在13.51~14.01元/kg範圍內小幅提升。液（yè）氨運輸方式按（àn）采用“槽車+鐵路”運輸，運輸成本為0.2~0.3元/kg。根據（jù）中國汽車百人會低碳院的測算，當運輸（shū）距離達到（dào）400 km時，甲醇的管道（dào）運輸成（chéng）本為0.15元/km。
通常，運輸同樣質量的物品，其運輸成本排序是氣體運輸（shū）成本＞液（yè）體運（yùn）輸成本＞固體運輸成本（běn）。因此，可以生產綠（lǜ）色合成氨、綠（lǜ）色合成甲（jiǎ）醇（chún）、綠色（sè）人（rén）工51吃瓜网等，用儲運液體氫基化合物代替（tì）氫氣的儲運，進而改善氫能產業鏈的成本。2024年7月，筆者團隊提出利用可再生能源直接製造綠（lǜ）色金屬，儲運（yùn）固體（tǐ）金屬，就地構建金屬水蒸氣熱化學製氫的氫產業鏈。通過輸（shū）送（sòng）產氫金屬固體，極大地降低了輸氫（qīng）費用（yòng），從而達到降低用戶用氫總成本的目的。一些（xiē）工業示範項目的成功運行，揭示（shì）了新的氫產（chǎn）業鏈的可行性，值得關（guān）注。
此外，氫產業鏈各環節協同性不（bú）足成為製約氫能規模化應用（yòng）的重要因素。在製氫、儲氫、運氫、加（jiā）氫等關鍵環節，技（jì）術標（biāo）準不統一且尚無成熟的（de）商業（yè）模式形成，導致氫能應（yīng）用的成本效益難以最大化。
還有氫能（néng）行業內卷（juàn）已經顯露，其明顯表現就是電（diàn）解槽價格戰。國內1 000 Nm3 H2/h堿性電解槽的最新報價折（shé）合單台電解槽價格為436.77萬（wàn）元，創下了國內電解槽價格的新低（dī）。而中國能源建設股份有限公司在2024年度（dù）製氫設備集中采購項目中，涉及125套電解槽成（chéng）套裝備，其中110套為1 000 Nm3/h堿性（xìng）電解水製氫成套裝備。本次招標的最低入圍價格為（wéi）521萬/台（套），最高入圍價格687萬/台（套）。
電解槽行業內競爭導致企業之間為了爭奪市場份額而進行激烈的價格戰，壓縮企業的利潤空間，影響（xiǎng）企（qǐ）業的可持續發展（zhǎn）。過（guò）度的價格競爭可能會導致企業減少在研發和技術創新上（shàng）的投入，從（cóng）而影響整個行業的技（jì）術進步和產（chǎn）品升級。不（bú）良競爭可能（néng）導致低端產能過剩，而高質量的產（chǎn）品和服務（wù）供應不（bú）足，這不利於行業的健（jiàn）康發（fā）展。價格戰可（kě）能會打擊一些小而精的初創（chuàng）公司（sī）的積極性（xìng），存在一定“劣幣驅逐良幣（bì）”的現象，影響行業的整體競爭力。
3 氫能產業（yè）發展（zhǎn）建議
綠（lǜ）氫產業在發展過程中（zhōng）麵臨著一係列挑戰。綠氫的（de）生產成本相對較高，大規模商業化（huà）應用仍需時日。降（jiàng）低綠氫成本是氫能產業（yè）的首要任務，其（qí）主要途徑如下：①大批量生產。通過規模化生產可以降低單位成本，實現規模經濟。隨著電解槽出貨量的增加，設備成本正在逐年下降（jiàng）。有數據顯示，電解槽或者（zhě）電解（jiě）製氫的裝備成本從2020年前後至今已經下降了至少（shǎo）30%。②技術進步。技術進步可以降低電解槽的（de）能（néng）耗和初始投資成本。例如，通（tōng）過優化電解槽設計、提高電解效率、提升耐久性（xìng）以（yǐ）及提高電流密度等手段，可以減少關鍵材料的使用，尤其是成本較高的貴金屬材料，或用非貴金屬材料取代貴金屬材料，從（cóng）而（ér）降低設備成本。③統籌（chóu）規劃。綜合規劃整個氫（qīng）能產業鏈，包括製氫、儲運、加注等環節（jiē），可以有效降低（dī）成本（běn）。例如，通過（guò）建立優化的綠氫產（chǎn）業鏈，孵化與扶持相關產業（yè），助（zhù）力關鍵技（jì）術突破，形成綠氫供給體係，可以加速產業鏈成熟，實現規（guī）模經濟，從而大大降低綠氫的成本。④通過國家（jiā）層麵的政策支持和市場機製激勵，擴大綠氫經濟收益，降低用氫成本，刺激市場需（xū）求。⑤提高氫能（néng）利（lì）用效率。通（tōng）過提高氫能（néng）在各個領域的應用效率，如化工、電力、交通等領域的應用，可以提高綠氫的經濟性。將綠氫在化工領域中作為原料生產能（néng）源產品，可以大幅度減少能源產品（pǐn）在生產過程中的二氧化碳排放和煤炭用量。⑥加強氫能行業管理，防止行業不正當競爭，避免同質化和低價競（jìng）爭。⑦加強標準建設，提高中國的氫能話語權。完善中國氫能全產業鏈標準體係；推動（dòng）氫能國際標準化工作；加強（qiáng）與國際組織的合作；擴大與共建“一帶（dài）一路”倡議的國家和地區的區域合作；在可再生能源製氫基地、加氫站、輸氫管道等領域開展合作，提升技術發展水平，建立氫能同盟關係；立足國際視角（jiǎo），加強技術研究和專利技術保護；密（mì）切（qiē）跟蹤國內外（wài）氫能技術專利的發展動態，挖掘氫（qīng）能領域潛在應用技術和專利空白技術，與氫能技術（shù）水平發達國家開展國際合作（zuò），集聚全球氫能技術（shù）、資本、人才和創新（xīn）主體。⑧加強國際合作，共建（jiàn）一批經濟（jì）效益（yì）好、示範效應強、輻射範圍廣的氫能合作項目，應對美國（guó）的地緣政治封鎖。與此同時，氫（qīng）氣的運（yùn）輸（shū）和儲存技術亟（jí）待（dài）提升，以降低輸送成本。
為了推進綠（lǜ）色氫能發展，需加（jiā）大政策（cè）支持、科技（jì）資金投入和市場機製（zhì）創新（xīn），這對降低氫氣生產設備和運營成本、提高綠（lǜ）色氫能的市（shì）場競爭力至關重要。同時，發（fā）展綠色氫能產業需注重清潔度與能（néng）效兼顧，嚴格控製碳排（pái）放（fàng），確保（bǎo）氫能（néng）的減排效果更（gèng）為顯著。
4 與AI結合是氫能（néng）產業（yè）發展的必然方向
2024年諾（nuò）貝爾（ěr）化學獎得主德米斯·哈薩（sà）比斯（Demis Hassabis）是一位人工智能（AI）專家，是到目前為止諾貝爾獎最令人驚歎的跨學科典型。這也說明AI的無比強悍的作（zuò）用力。氫能產業與AI的結合是（shì）一（yī）個多方麵的跨學科領域，涉及能源的（de）生成、分配、儲存和使用等多個環節。
氫能產業與AI結合主要有（yǒu）以下方式。①能源管理（lǐ）係（xì）統。智慧氫能係統實驗室是國內首個氫能與能源互聯網耦（ǒu）合（hé）的實驗室，專注（zhù）氫（qīng）電係統的數字化和智能化，包括電解製氫和燃（rán）料電池核心裝備開（kāi）發、綠氫係（xì）統集成與調控（kòng）等關鍵核心技術研究和服務。②能源預測與調度。AI可以處理和分析海量的能源數（shù）據，實現對能源需求的精（jīng）準預測，優化發電計（jì）劃和電力調度，減（jiǎn）少能源浪費。在智能電網中，AI技術能夠實時監測（cè）電網（wǎng）狀態（tài），預測潛在故障，優化電（diàn）網運行策略。③新（xīn）能（néng）源發電與儲（chǔ）能優化（huà）。AI技術能夠精準預測天氣變化對太陽能、風能等可再生能源發電量的影響，優化發電計劃，確（què）保能源供應的（de）穩定性與可靠性。同（tóng）時，AI在儲能係統中的應用也（yě）取得（dé）了顯著（zhe）成效，通過智能儲能調度（dù）與電解（jiě）槽管理，提升新（xīn）能（néng）源的利用率與經濟效益。④氫能物流智能化。深蘭科技發布了中國（guó）首個外部環境感知整車集成優化控製的人（rén）工智能係統，為氫能物（wù）流（liú）車提供了更節能＋更長途的解決方案。該（gāi）係（xì）統能使燃料電池發動機氫耗降低25%，最大功率提升20%，在物流工況下（xià）使燃料電池（chí）發動機壽命提高（gāo）15%，續航裏（lǐ）程增加（jiā）20%。⑤氫能安全監管。數字化技術可以加強氫能安全（quán）監管，通過在工藝設備上設置智能傳感器、探測器、巡檢機器人等，及時將運行工況上傳到數字化信息（xī）管理平台，提高（gāo）安全監測精準性和效率。⑥燃（rán）料電池設計優化（huà）。AI技術可以幫助優化燃料電池的設計和操作條件，提高其性能和（hé）效率。例如，南京大學劉建國團（tuán）隊首次將AI引入基於非（fēi）貴金（jīn）屬電催化劑（jì）的質子交換膜燃料（liào）電池（chí）研究領域，輔助優化性能測試參（cān）數，減少電池開發（fā）過程中的實驗工作量。⑦燃料電池和電解槽用催化劑開（kāi）發。AI技術可以加速綠色（sè）氫氣生產催化劑的發現和優化（huà）。例如，多倫多大學的研究團隊利（lì）用AI技術在幾天內篩選出了一種性能優異的綠色氫氣生產催化（huà）劑，這種催化劑在穩（wěn）定（dìng）性和耐用（yòng）性方麵（miàn）表現出色，為實（shí）現（xiàn）綠色氫氣的低成本生產提（tí）供了可能。
以（yǐ）上這些結合方式展示了AI技術在氫能領域的廣泛應用潛力，有助於推動（dòng）氫能產業的快速發（fā）展，實現能源轉型和可持（chí）續發展目標。中國剛開始氫能（néng）與AI結合的探（tàn）索，假以時日，一定會有更多的（de）成功案例。AI助力中國氫能成功是必然的事情。
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