未来能源终极形态“氢能社会”

Word未来能源终极形态“氢能社会”能源革命正热烈的进行，新锐的能源形态演绎着各自的风云，试图在未来的能源体系中占据主导地位，其中就包括被称为21世纪终极能源的氢能。

“可以将2021年定义为中国氢能源及燃料电池的产业发展元年。在通过三个阶段的有序发展之后，中国氢能源及燃料电池产业将实现技术快速进步，大量创新成果爆发式涌现，氢能实现可持续开发，在小汽车、轨道交通、船舶、航天、物流系统、矿用车等领域广泛应用，行业健康发展，最终形成‘氢能社会’。”中国氢能联盟理事长、中国工程院院士凌文表示。

那么，未来是“氢能社会”的终极命题该如何去理解呢？这条路又该怎么走呢？

中国能源体系的“瑕疵”

中国氢能联盟专家委员会主任余卓平在《中国氢能源与燃料电池产业发展研究报告》开篇时指出：“我国能源体系存在不安全、不平衡、不可持续的问题，主要体现在能源安全、煤炭大国但利用不够清洁、可再生能源发展遇瓶颈、碳排放压力大和电力系统灵活性不足五方面。”

2021年，石油进口量突破4亿吨，对外依存度高达68.85%，70%石油进入交通运输领域；天然气进口量946亿立方米，39%的天然气依靠进口。

煤炭方面，80%应用在燃烧后的发电和供热，碳排放量大，散烧煤污染严重；低质褐煤保有储量约1300亿t，占煤炭储量13%，开发利用不足；褐煤碳含量低，氢含量相对高，科学利用褐煤，相当于发现了一种新能源。

此外，可再生能源并网消纳困难。2021年可再生能源发电量占比仅增加0.7%，全年弃可再生能源电量达1007亿kwh，阻碍了可再生资源进一步规模化应用。

我国提出2030年减排目标：单位GDP的二氧化碳排放比2021年下降60%-65%。以化石能源为主的能源结构为我国碳排放目标带来了巨大的挑战。

而电力作为我国终端能源消费的主体，其最大问题在于无法存储。可再生能源的接入带来的不确定性影响着电力系统的安全稳定运行。

此时，氢能作为二次能源，具有零碳、高效、能源互联媒介（电，热，气之间转化的媒介，是在可预见的未来实现跨能源网络协同优化的唯一途径）和可储能（可再生能源电解水制氢，实现能源消纳与储存）等特点，且有交通、工业、建筑等丰富的应用场景。

针对中国能源体系的不足，氢能或许能够成为完美弥补。

余卓平还介绍说：“未来氢在我国终端能源体系占比至少要达到10%，成为我国能源战略的重要组成部分。氢能将纳入我国终端能源体系，与电力协同互补，共同成为我国终端能源体系的消费主体。”

氢能大规模商业化应用仍存在诸多挑战

尽管“氢能社会”的蓝图十分美好，但是目前仍然处于初期的阶段，仍然面临一些挑战。

从制氢环节上看，现有制氢技术大多依赖煤炭、天然气等一次能源，经济、环保性问题依然突出。利用核能、生物质气化制氢尚不成熟，利用太阳能或风能等可再生能源则存在效率低、综合成本高等问题。

从储氢环节上看，虽然加压压缩储氢技术、液化储氢技术、金属氢化物储氢技术和有机化合物储氢技术均取得了较大进步，但储氢密度、储氢安全性和储氢成本之间的平衡关系尚未解决，离大规模商业化应用还有一定差距。

从用氢环节上看，氢燃料电池汽车规模不足，导致加氢站建造成本居高不下、难以大规模铺设，加氢站数量不足反过来又导致用户难以选用氢燃料电池汽车。总体来看，用氢环节的便利性和成本控制难以兼顾。

水氢机将推动氢能产业发展

针对氢能“储运难、成本高”的问题，水氢产业创始人向华博士在“水基科学向华理论”的基础上提出了“动氢”理念，成功攻克了小型化移动制氢难题，研发出世界上第一台集制氢与发电一体的水氢机。水氢机是以甲醇重整制氢与燃料电池高度集成的一种新型发电设备。水氢机不但解决了氢燃料电池氢气来源过程中的压缩、储存及运输问题，还大大降低了用氢成本并避开的用氢的安全问题。

如果利用来自于化石能源制取的甲醇，水氢机可减排二氧化碳40%以上；如果利用来自于可再生能源制取的甲醇，则可实现真正的高效零二氧化碳排放（二氧化碳循环利用）。另外，通过模块化组合方式还可实现水氢机规模放大，同时适用于移动动力源和分布式发电。

水氢机可推动汽车、分布式发电等新兴产业的发展。甲醇燃料加注3~5分钟即可完成，一次加注续驶里程可达500公里以上，既解决里程焦虑，又安全低价，是汽车工业可持续发展的主要解决方案。

分布式热电联供方面，水氢分布式发电系统效率与燃气轮机或内燃机分布式发电系统相比，具有更高的发电效率，易于制造千瓦——兆瓦的中小型热电联供系统。同时，水氢分布式热电联供能够提高能