我们认为 2030 年之前实现碳达峰，就是能源结构转型的“奇点”，届时某种媒介与电力 系统良好耦合，实现多能联结，新型电力系统也会迎来全新发展的“奇点”。我们认为高 占比的风光装机容量是新型电力系统的显著特点，尽可能的消纳风光发电量是新型电力系统的根本目的，安全稳定的可靠运行是新型电力系统的基本要求，区域消纳和多能联 结是新型电力系统的实现途径。
目前，风力发电、光伏发电主要采用效率较高的蓄电池储能，但是能量密度低、储存时 间短等劣势限制了蓄电池储能的进一步发展应用。而氢能是一种质量能量密度高、储存 期长的高效储能方式。参考西门子提出的 Power to X 模型，通过电氢耦合，实现能量的 储存和转化，多种能量和物质高效联结，实现多层级电网电力电量平衡，提高风光新能 源利用效率，可以较好实现能源不可能三角的平衡。在该模型中，氢充分体现出在发电 与储能、建筑供热和制冷、交通运输、钢铁冶炼等领域中丰富的应用场景，也始终围绕 着净零碳排放，可以说氢能的桥梁作用体现的淋漓尽致，氢能或许将成为连接新能源与 多种能源应用消费端的桥梁。
2022 年 3 月，由国家发改委、国家能源局联合发布了《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》，文件指出氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全 球能源转型发展的重要载体之一。文件强调了氢气的能源属性，有利于改变氢气管理模 式，从危化品管理逐渐转变为能源管理；文件明确了氢能的发展路径，坚持绿色低碳技 术路线，构建绿氢供需体系；文件指引了氢能的行业前景，打通制储输用各环节，并拓 展氢能在交通、储能、分布式发电、工业等各领域的多元化示范应用，并应给予政策支 持。
2. 氢气供需2.1 氢气的生产
我国作为全球氢气利用大国，自 2009 年产量首次突破 1000 万吨以来，一直稳定保持世 界第一。根据中国氢能联盟与石油和化学规划院的统计，截止 2020 年末，我国氢气产能 约为 4100 万吨/年，产量约为 3342 万吨。其中，氢气纯度达 99%以上的工业氢气质量标 准的产量约为 1270 万吨。从生产原料和方式来看，煤制氢达到 2124 万吨，占比 63.6%； 工业副产氢为 708 万吨，占比 21.2%；天然气制氢为 460 万吨，占比 13.8%。可再生能源 制氢占比不足 1%。
根据国际能源署(IEA)的统计，2020 年全球氢气需求超过 9000 万吨，几乎全部由化石燃 料制氢满足。天然气制氢产量占比为约 60%，煤制氢产量占比为约 19%；低碳制氢产量 占比极小，其中电解制氢产量约 3 万吨，占比约 0.03%，配备碳捕捉的化石燃料制氢约 70 万吨，占比约 0.7%。
业界通常将不同原料及工艺制备的氢气产品以灰氢、蓝氢、绿氢等加以区分，但这种表 征方式并不能严格区分和量化各种氢气生产过程的环境可持续程度。随着各国碳中和目 标的提出，基于生命周期温室气体（GHG）排放方法客观量化定义不同制氢方式逐步为 业界所认可。2020 年 12 月，中国氢能联盟提出的团体标准《低碳氢、清洁氢与可再生氢 标准及认定》正式发布，标准指出了在单位氢气碳排放量方面的阈值。
简单来说，可再生氢与清洁氢与通俗意义上的“绿氢”大体相当，低碳氢与“蓝氢”大 体相当。以电解水制氢为例，如果电力来源全部为可再生能源则为可再生氢，如果要达 到清洁氢的标准则需要单位电力的碳排放不高于 87.5 克 CO2/kWh，如果要达到低碳氢的 标准则需要单位电力的碳排放不高于 259 克 CO2/kWh。因此，从碳排放角度对氢进行量化分类，一方面有助于还原氢作为低碳甚至零碳能源的属性，另一方面有助于打通碳市 场和请市场，引导高碳排放制氢工艺向绿色制氢工艺转变。
目前情况下，电解水制氢工艺路线对比传统工艺路线尚不具备经济优势，但在可再生能 源蓬勃发展的大背景下，电解水制氢成本的大幅降低是可以预期的，同时还具有碳排放 强度低的显著优势。根据河北建投风电制氢项目的实践，依托张家口丰富的风光资源， 市发改委表示“十四五”期间力争可再生能源电解水制氢成本由30元/kg下降至14元/kg。 可再生能源电力的平价在赋予电解水制氢经济性的同时也赋予了其“环境可持续性”，而 可再生能源电力对电力系统的挑战，将由“电氢耦合”提供更佳的包容性。
2.2 氢气的需求
根据石油和化学工业规划院的统计分析，我国目前氢气利用与需求主要来自化工产业， 主要用于合成氨和合成甲醇，占比一半以上。根据国际能源署的统计分析也呈现出同样 的特点，2020 年全球几乎所有需求都来自炼化（约 4000 万吨）和工业（超过 5000 万吨）。 氢作为绿色能源在新领域的应用，包括燃料电池、天然气掺氢等，占比还非常小。
根据中国氢能联盟预测，我国在 2030 年碳达峰愿景的情景下，氢气年需求预期达 3715 万吨，在终端能源消费中占约 5%，其中可再生氢产量占比显著增长约为 500 万吨。到 2050 年氢能将在我国终端能源体系中占比至少达 10%，氢气需求约 6000 万吨，其中工业领域 用氢 3370 万吨，交通运输领域用氢 2458 万吨。在 2060 年碳中和愿景的情境下，我国氢 气的年需求量将增至 1.3 亿吨左右，其中 70%以上将来自可再生氢，氢在终端能源消费中 占比约为 20%，其中工业领域用氢占比仍最大。
国际能源署根据全球各国承诺减排情景和 2050 年达到净零排放的情形分别进行测算，未 来需求同样将来自炼化与工业以外的领域，如交通运输、电力能源等。同样凸显氢的能 源属性，包括燃料电池汽车、合成燃料、建筑供暖等。根据目前在建或筹划的电解水项 目情况，到 2030 年将提供 800 万吨低碳氢；在承诺减排情景和 2050 年净零排放情景中， 到 2050 年由电解水供给的低碳氢分别占总量的 50%和 60%。
