本文梳理了氫能產(chǎn)業(yè)在中國的發(fā)展及政策等情況， 分析了山西省傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響。 應充分發(fā)揮山西省太原、 大同、 長治等市的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)勢， 構(gòu)建起山西省以氫能供應為主體， 儲氫、 運氫為紐帶， 燃料電池與燃料電池車為主要發(fā)展方向的氫能源生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。

　　山西省作為國內(nèi)煤炭主產(chǎn)區(qū)和能源基地，是全國首個能源革命綜合改革試點，應充分發(fā)揮能源大省的資源稟賦，深耕煤炭產(chǎn)業(yè)，發(fā)展煤化工，做強做大風電、光伏等清潔能源，把握能源革命綜合改革試點這一契機，通盤考慮環(huán)境、產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟等因素，持續(xù)開展能源綜合革命試點工作，直至轉(zhuǎn)型成功。利用氫能清潔、安全、高效、可持續(xù)的特點，構(gòu)建氫能產(chǎn)業(yè)鏈，成為能源革命改革試點突破點，已是大勢所趨。

　　1 氫能是清潔能源發(fā)展的新途徑

　　在當前能源危機的情形下，節(jié)能減排刻不容緩，利用和發(fā)展氫能，對經(jīng)濟發(fā)展和社會進步都具有舉足輕重的作用。在中國汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的過程中，氫燃料電池汽車已逐漸成長為新能源汽車新的力量，也是新能源汽車的發(fā)展方向之一;歐洲、美國、日韓等也制定了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，明確了氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性地位。

　　同時，人類能源利用的進步就是“脫碳”的過程，提高能源的氫碳比，充分利用氫這一能源載體，將其運用到交通、建筑、工業(yè)等多個領域?qū)崿F(xiàn)低碳化。比如，氫燃料電池車應用于交通運輸領域;儲能介質(zhì)支持大規(guī)模可再生能源的整合和發(fā)電;分布式發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)為建筑提供電和熱;工業(yè)領域直接提供清潔的能源等。據(jù)國際氫能委員會 (Hydrogen Council) 預測，到2050 年氫能將為全球提供 18%的能源需求，其產(chǎn)業(yè)可以新增 3×107 個就業(yè)崗位，溫室氣體排放量減少6×109 t，市場價值達 2.5×1012 美元。

　　在美國市場調(diào)研及咨詢公司 (Information Trends)發(fā)布的 《2021 年全球氫燃料站市場》 (“Global Marketfor Hydrogen Fueling Stations， 2021”) 中 統(tǒng) 計 ， 截 至2020 年底，全球已有 33 個國家建成共計 584 座加氫站，其中，美國加氫站在全球加氫站中的占比為 12%，歐洲、中東和非洲 (EMEA) 占比為 36%，亞太地區(qū)占比達52%。日本是全球領先者，目前已擁有近 150 座加氫站，而增長最快的國家是中國，目前已建成加氫站 128 座，投入運營 101 座，超過韓國成為亞太地區(qū)第二。

　　2 氫能是中國構(gòu)建能源體系的關鍵一環(huán)

　　十三屆全國人大二次會議 《政府工作報告》 中明確將推動充電、加氫等設施建設，引導鼓勵氫燃料電池等氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。尤其是在 《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書 2020》 中預測，到 21 世紀中葉中國能源體系中氫能源占比達到一成左右，氫需求量接近 6×107 t，年經(jīng)濟規(guī)模超過 1×1013 元，加氫站達到 1×104 座以上，燃料電池汽車年產(chǎn)量達到 5×106 輛以上。

　　氫能產(chǎn)業(yè)鏈分為制、儲、運、加氫站、燃料電池下游應用等多個環(huán)節(jié)，其產(chǎn)業(yè)鏈涉及領域眾多，技術要求高，蘊含的經(jīng)濟價值較大。尤其是氫燃料電池汽車是氫能高效利用的最佳選擇，但受成本及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的限制，大規(guī)模市場化應用依然面臨種種問題。因此，在成本居高不下、市場反應不熱的產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，政策扶持就必然起到產(chǎn)業(yè)引導作用。通過政策扶持，促進產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?、降本控費、創(chuàng)建市場，形成良性業(yè)態(tài)，同時，加強研發(fā)創(chuàng)新，解決產(chǎn)業(yè)核心技術的成本制約，通過不斷的技術提升，進一步提升市場競爭力。

　　2019 年以來，氫能產(chǎn)業(yè)受國家政策的影響，發(fā)展加速明顯，地方性扶持政策頻出。截至 2020 年底，國家層面氫能相關的政策文件超過 16 個，有20 個省市自治區(qū)、30 多個城市競相推出氫能相關政策。地方政策有關氫能源發(fā)展超 87 份，其中專項政策38 份、新能源汽車政策 28 份、基礎建設 (含加氫站) 政策 15 份、環(huán)保政策 6 份 (數(shù)據(jù)來自網(wǎng)絡并統(tǒng)計)。

圖 1 為 2019—2020 年全國各省市自治區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)相關政策發(fā)布數(shù)量對比圖。

　　隨著國家氫能政策的加持，氫能在全國各地蓬勃發(fā)展，各地方政府紛紛發(fā)布氫能規(guī)劃。相繼出臺的有關氫能利好政策，支撐了氫能產(chǎn)業(yè)市場化運作，帶動了氫能相關基礎設施建設，可以形成很好的示范效應。氫能市場化水平的不斷提高，反過來同樣可促進氫能產(chǎn)業(yè)利用和技術的進一步成熟與完善。

　　3 以能源革命試點為契機布局氫能產(chǎn)業(yè)

　　以煤炭產(chǎn)業(yè)為主要經(jīng)濟結(jié)構(gòu)形式的山西省，長期以來高度依賴煤炭資源，生態(tài)環(huán)境脆弱，污染問題嚴峻。推動能源革命轉(zhuǎn)型發(fā)展，研究創(chuàng)新發(fā)展新模式，把煤炭產(chǎn)業(yè)與新經(jīng)濟、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)有機融合，已成為當前山西省轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要方向。

　　2016 年起，山西省先后發(fā)布了 《山西省招商引資重點產(chǎn)業(yè)指導目錄》 《山西省新能源汽車產(chǎn)業(yè) 2019 年行動計劃》，將氫能產(chǎn)業(yè)作為重點培育和引進的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，明確在山西省新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，把氫能源汽車擺在先發(fā)展的位置。同時，將太原、大同、長治等市作為氫能產(chǎn)業(yè)試點示范，大力推動原有氫燃料電池汽車相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展，爭取在“十四五”期間，在山西省構(gòu)建起體系健全、產(chǎn)業(yè)完善的氫能產(chǎn)業(yè)鏈，建設具備市場競爭力的氫能生產(chǎn)、利用示范基地。

　　而后，依據(jù) 2020 年科技部等五部委聯(lián)合發(fā)布的《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》 (財建〔2020〕 394 號) 的要求，山西省積極調(diào)動各方力量，充分利用各地市在氫能產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，由大同市作為牽頭城市，與太原、長治、晉中、陽泉組隊申報燃料電池汽車示范應用城市群。并先后發(fā)布了 《大同市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 (2020—2030 年)》 《長治市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 (2020 年—2030 年)》 《長治市氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃 (2020 年—2023 年)》 《長治市加氫站審批和管理暫行辦法》 《長治市燃料電池汽車交通運輸暫行管理辦法》 《長治市燃料電池汽車推廣應用財政補助實施細則》 6 個政策文件，初步完成了山西省氫能產(chǎn)業(yè)布局。

　　4 山西作為能源大省具有先天優(yōu)勢

　　山西是全國重要的綜合能源基地，煤炭、煤層氣、風能、太陽能等各類能源匯集于一體，在中國能源體系中具有無可替代的戰(zhàn)略地位。然而，山西經(jīng)濟興衰過多依存于煤炭產(chǎn)業(yè)，亟待在能源革命、轉(zhuǎn)型創(chuàng)新中煥發(fā)新的活力。

　　從氫能產(chǎn)業(yè)鏈來說，解決氫的來源問題是發(fā)展氫能源經(jīng)濟的有效保障。當下以煤制氫作為氫的來源成本最低廉，也是發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)鏈前期可行的選擇;從能源革命轉(zhuǎn)型方面來說，實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的多元低碳、清潔高效是能源轉(zhuǎn)型成敗的關鍵，因勢利導，充分發(fā)揮山西省原有的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)勢對發(fā)展氫能有著關鍵作用。

　　山西省煤炭資源儲量大，煤炭資源量長期排在全國前列，可開采基礎儲量為 1.167 63×1011 t，占總資源儲量的 43.54%，含煤面積 6.22×104 km2.

　　2019 年全國煤炭生產(chǎn)情況如表 1 所示，2015—2019 年山西省原煤生產(chǎn)情況如表 2 所示。

表 1 2019 年全國煤炭生產(chǎn)情況

表 2 2015—2019 年山西省原煤生產(chǎn)情況

　　從能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來看，改革開放之初，為響應國家發(fā)展戰(zhàn)略，建設“能源化工基地”，山西省形成了以“煤、焦、冶、電”四大傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)為主導的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，煤炭除部分用于出口外，大多用于發(fā)電供熱、冶煉焦化、化肥水泥生產(chǎn)等各領域，導致山西省煤炭開采的整體利用率較低，產(chǎn)能過剩，造成煤炭資源這一不可再生資源的嚴重浪費，相對具有高附加值的煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后，以煉焦煤和電廠發(fā)電為用途的煤炭產(chǎn)業(yè)附加值較低，利用水平和利用率都較低。

　　特別是焦化行業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的焦爐煤氣中 H2 占到54%～59%，價格僅為 0.5 元/m3 ，可用于制取高純氫。

　　焦爐煤氣是一種優(yōu)質(zhì)、價廉且數(shù)量豐富的制氫原料，可為山西省發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)提供豐富制氫原料來源。但如果要滿足氫燃料電池的使用，則需對焦爐煤氣制氫的吸附提純技術進行改進，以獲取純度達到 99.999%的 H2.

　　目前主要的制氫技術是化石能源制氫，通過煤氣化、甲醇裂解等技術，實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應用，其中化石能源工業(yè)化制氫占到中國 H2 來源的 67%，焦爐煤氣制氫、氯堿化工副產(chǎn)氫占到 32%，而電解水制氫規(guī)模普遍較小，產(chǎn)能在 1%左右，且價格居高不下。

　　氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前提必然是有充足的 H2.這就要求其制造原料要充足，且制造成本在市場可接受范圍內(nèi)，相對于石油、天然氣而言，山西省煤炭資源豐富，在發(fā)展煤制氫產(chǎn)業(yè)上有著得天獨厚的優(yōu)勢。因此，在風電、光伏等新能源和可再生能源技術發(fā)展可實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化制氫之前，煤制氫產(chǎn)業(yè)會有十分廣闊的發(fā)展前景，應作為主要的制氫方案并予以重視。但應看到，在發(fā)揮煤炭產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢、發(fā)展煤制氫產(chǎn)業(yè)的同時，需正面應對其煤氣化制氫技術存在的二次污染問題，要與 CCUS (碳捕集、利用與封存) 技術相結(jié)合，優(yōu)化升級煤化工產(chǎn)業(yè)，提高產(chǎn)品附加值，逐步改善煤炭產(chǎn)業(yè)原有運營方式。

　　5 風、光資源促進氫能產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展

　　山西省風、光資源豐富，風光發(fā)電經(jīng)過“十三五”期間的大力發(fā)展已具備較好的能源優(yōu)勢。山西省風能資源的技術開發(fā)面積達 4 061 km2.風功率密度≥300 W/m2.技術開發(fā)量為 5 020～7 900 MW[4]，特別是山西省東部，中條山、五臺山、恒山、太行山及其周邊地區(qū)，風能資源更加豐富;山西省日照充足，年日照數(shù)在 2 200～3 000 h 之間，年日照率為 51%～67%，年總輻射量介于1 350～1 650 kW·h/m2.有豐富的太陽能資源。

　　截至 2020 年 5 月，山西省風電、光伏累計裝機2.423 65×107 kW，其中風電累計裝機1.299 6×107 kW，光伏累計裝機 1.124 05×107 kW。但因風、光資源受氣候影響較大，其持續(xù)性、穩(wěn)定性較差，棄風電、棄光電較為嚴重。據(jù)可查詢到的 2017 年數(shù)據(jù)，山西省累計棄風、棄光電量總計 1.14×109 kW·h (風電 1.097×109 kW·h、光伏 0.43×108 kW·h)。以電解水制氫耗電 3.5～5.0 kW·h/m3算，僅棄風、棄光電量就可用于制氫 2.05×104～2.93×104 t。

　　因此，山西可充分依托自身在風、光能源上的優(yōu)勢，大力發(fā)展風電、光伏制氫，同時利用氫儲能的特點發(fā)展儲能、分布式發(fā)電等產(chǎn)業(yè)。

　　總結(jié)

　　山西省所具備的煤炭、風電、光伏等傳統(tǒng)能源是發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)必備的資源優(yōu)勢，而且以前對傳統(tǒng)能源的大規(guī)模資源開采和利用，受產(chǎn)業(yè)環(huán)境、國家環(huán)保政策影響較大，經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護矛盾突出。以能源革命試點為契機，大力發(fā)展現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)，利用開發(fā)好煤制氫、風光制氫，在加快氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展中具有重要地位和典型示范作用。

　　山西省自 2019 年始以太原、大同、長治三市為示范城市，2020 年增加陽泉、晉中等地共同發(fā)力構(gòu)成氫能源發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈，其中太原作為山西省技術與人才的聚集地，高校、科研院所科研能力優(yōu)勢明顯，應加強在氫能產(chǎn)業(yè)的研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化、落地方面的工作，并相應布局高技術領域的氫能產(chǎn)業(yè);大同、陽泉等地發(fā)揮煤炭資源、風電資源、光伏能源優(yōu)勢，大力發(fā)展煤制氫、風光能源制氫，并有針對性地建立產(chǎn)業(yè)技術研發(fā)中心;長治、晉中等地在利用其風電資源優(yōu)勢的前提下，因其技術培訓學校較多，產(chǎn)業(yè)技術工人資源優(yōu)勢明顯，可大力引進相關企業(yè)，培育符合山西省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局的本土企業(yè)。并且，各地市在利用現(xiàn)有優(yōu)勢發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的同時，也應取長補短，互相借鑒，合理引進新技術，轉(zhuǎn)化新成果，加大在氫能領域的科研投入力度，逐步完善氫能應用場景建設，合力構(gòu)建起山西省以氫能供應為主體，儲氫、運氫為紐帶，燃料電池與燃料電池車為主要發(fā)展方向的氫能源生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。(作者：翁帥)