上海氢能碳中和技术发展路线图深度解析

鼓狮 • • 碳规划

2023年7月5日至7日，由中国汽车工业协会主办的第13届中国汽车论坛在上海嘉定成功举办。本届论坛以”新时代 新使命 新动能——助力建设现代化产业体系”为主题，通过1场闭门峰会、1个大会论坛、16个主题论坛及N场发布活动，共18场会议，旨在汇聚行业力量，形成发展共识，为现代化产业体系建设贡献汽车行业的智慧与力量。其中，7月7日下午举办的”主题论坛十二：探索氢能多元化应用及商业化发展”上，上海舜华新能源系统有限公司董事长高顶云发表了深度演讲。

在”双碳”政策背景下，上海市相关部门组织专家团队开展碳中和技术路线图研究，涵盖工业、农业、交通、能源、建筑五大领域。笔者作为能源领域碳中和路线图研究组成员，重点参与了氢能碳中和路线图的编制工作。今日借此论坛机会，向各位介绍研究阶段性成果，并期待获得宝贵建议。

氢能的逻辑正如氢能港邱鹏主任所阐述的，碳中和进程需要非化石能源支撑。专家预测，到2060年非化石能源占比将达80-90%，其中可再生能源占比约60-70%。而可再生能源发展离不开储能技术，氢能恰好能实现这一目标。氢能可与太阳能、风能等可再生能源高效耦合，充当能源缓冲载体，显著提升能源系统韧性。同时，它能够实现大规模可再生能源的消纳与储存，具备跨时空储运能力，最终产物为水，实现零碳排放，是典型的清洁能源。其应用场景广泛，涵盖工业（冶金、化工）、交通、建筑、能源等领域，可助力各领域深度脱碳。

上海市积极响应双碳政策，已出台”1+1+8+13″政策体系，着力推进碳达峰碳中和行动。在氢能领域，上海早在2017年就发布《上海市燃料电池的发展规划》，2022年6月又发布《上海市氢能产业发展中长期规划》，尤其对交通领域设定了具体目标。例如，原计划2025年建成70座加氢站，最新数据已达到93座。作为加氢站等基础设施建设的核心企业，我们深感责任重大。此外，燃料电池汽车发展目标明确，上海致力于成为国际一流氢能承载城市。近年来，国家和地方相继出台氢能相关政策，截至2023年4月，国家层面已发布62项政策，地方层面达353项，为氢能产业发展提供了明确指引和具体方案。

上海在氢能领域的探索已持续20余年，是国内氢能行业的先行者和领跑者。目前形成了嘉定区、临港两大研发产业高地，宝山区、金山区两大氢源高地，以及青浦、嘉定、临港等应用场景重点区域，推动氢能推广快速发展。为确保上海氢能领域的领先地位，政府组织专家团队对氢能技术进行系统性梳理，按照制、储、运、用等环节开展技术路线研究。该工作基于德尔菲调查问卷方式，以全国高校、研究所、企业等氢能领域专家问卷结果为样本，综合评估分析，最终制定上海市氢能碳中和技术发展路线。将氢能划分为三大类：

（1）氢能动力与发电应用；
（2）氢气储存与输配技术；
（3）制氢及氢气转存技术。

对三大类中的十几个小项分别开展两方面特性研究：一是氢能技术特性，包括成本特性、时间特性、上海发展特性、上海推广特性等；二是氢能技术对碳中和的贡献度，细分为提高能源利用效率、改善能源结构、保障能源安全、降低碳排放四个维度。研究发现，每类技术中均有强烈推荐、可发展及不建议推荐的项目，碳中和贡献度也呈现差异化评价。总体来看，上海在技术和产业高地建设方面成效显著，但相关技术的成熟度和经济性仍需提升。

基于上述研究，上海市氢能碳中和路线发展路径设定了近期、中期、远期目标：
近期目标聚焦电解水制氢、光解水制氢、海水制氢等低碳多元制氢技术研发应用，推进安全可控的储氢输氢技术，促进氢能在交通领域的商业应用，拓展储能、分布式发电、工业、建筑等领域的示范应用；
中期目标推进可再生能源制氢、绿色氢基燃料制备的规模化，构建高密度、轻量化、低成本的储运网络；
远期目标形成完整氢能生态，实现氢能与电能、热能深度融合，构建多元互补的新型能源系统。

形象而言，近期各氢能技术需实现技术突破和示范引领，中期需评估规模化应用和降本增效能力，远期则着重于与能源生态或电力生态的融合。据此梳理的重点技术包括制氢和储运氢、氢能应用等三十多项，涵盖氢能燃料电池汽车、加氢站、分布式功能等，以及船用、航空等应用场景。

当前我国氢能技术及装备水平与国际对比显示，制氢环节中碱水制氢技术已与国际相当，固体氧化物制氢技术国内外均处于研发阶段，PEM制氢技术国外已进入产业化示范，国内快速追赶，AEM制氢技术则处于实验室阶段。应用领域方面，燃料电池汽车技术国内外水平接近，国内商用车技术尤为突出。加氢站技术与国际差距不大，局部领域甚至实现超越。氢能发展的关键环节为制、储、运、用，其中运输环节是主要瓶颈。天然气输配设备规模宏大，西气东输等管线及沿海LNG接收站构成庞大网络。预计2060年氢能在消费端占比达12%，若按国际预测的18%计算，其基础设施需求将远超天然气。

令人鼓舞的是，今年上半年氢能管道建设取得突破：中石化建成400公里纯氢管道，中石油开建390公里掺氢24%的天然气管道，国家管网高压纯氢管道试验成功，压力达6.3兆帕，接近天然气主干线压力。管道储运为大规模氢利用带来曙光，管道本身兼具输送和储存功能，适应规模化需求。

BP《世界能源展望》（2023中文版）指出，能源系统需兼顾安全性、可负担性、可持续性三大维度。氢能发展同样面临这三重考验：首先需解决安全问题，其次需降低成本实现可负担，最后需确保规模化可持续。储运环节是解决这些问题的关键，尽管固态储氢、液态储氢等技术不断涌现，但最终仍需面对能源”不可能三角”的挑战。

2060年碳中和愿景下，上海能源结构将呈现新格局：主供能源将来自域外绿电、绿氢、海外绿氢或氢基燃料，结合沿海海上风电及制氢，传统能源作为保供补充，共同构建氢网、电网、天然气网和热网融合的新型能源供应体系，打造全球绿色之都。

舜华新能源作为国家级”专精特新”小巨人企业，成立于2004年，专注于高压氢气管理技术研究，加氢站装备、车载储氢系统制造，业务覆盖制氢、加氢站、储氢系统、核电、军工、分布式能源等领域。参与编制二十余项国家标准和行业标准，拥有200多项专利。目前建设完成80余座加氢站，其中7座具备70兆帕加氢能力，6座为制加氢一体站。承建的嘉定区氢能港加氢站和郊野公园加氢站已结构封顶，即将进入设备调试阶段，均具备70兆帕加氢能力。

车载储氢系统是舜华的核心产品，已交付4000多套，其中70兆帕车载储氢系统正向开发能力尤为突出，已为上汽大通等乘用车提供该系统，并服务于多家整车厂。在开发过程中，关键零部件逐步实现国产化。金山加氢站70兆帕压缩机采用进口设备，而氢能港和郊野公园加氢站的70兆帕压缩机已实现国产，其中压缩机由舜华自主研发生产。

在技术和装备开发中，舜华采用”剥洋葱”策略，从系统到关键设备再到关键零部件逐级突破。氢能港和郊野公园加氢站的设备全部实现国产化。旗下碱水电解水制氢产品于2022年下线，主要面向可再生能源制氢领域。

舜华特色安全评价技术为氢能企业提供安心保障。同时积极推广创新应用，包括第三代核电站配套高压氢气管理装置，天然气掺氢在燃气轮机、调峰电厂的应用，提供掺氢混氢技术装备及燃气轮机前置模块和调压装备。基于燃料电池动力系统，推进分布式能源领域的燃料电池应用，并促进低热值工业富产氢在分布式能源领域的利用，提升工业富氢尾气价值。

上海氢能利用工程技术研究中心作为”民非”机构，为政府、企业、氢能行业单位提供安全评价、数据分析、标准研究及合作交流服务。

在2023中国汽车论坛上，我们披露一项与汽车密切相关的计划。当前众多整车厂开展氢能燃料电池乘用车研发，部分已公告或小批量生产，但推广应用面临挑战。为此，舜华与相关整车厂联合发起”小行星计划”——”小行星加氢基础设施网络建设计划”，以服务氢能燃料电池乘用车规模化推广为目标，快速布局70兆帕加氢站网络。该网络具备站小点多、服务区域大、快速加注（媲美加油）、服务车辆多（目标万辆级）、服务效率高等特点。

目前国内近10家整车厂涉足氢能燃料电池乘用车领域，其中5家已上公告，上汽大通已小批量上市，其他整车厂也在积极研发。乘用车与商用车运行特征存在明显差异：一是运行轨迹不固定；二是需70兆帕加氢能力的加氢站；三是加氢量不大（五六公斤）；四是加氢频率不固定。基于这些特征，我们设计了针对性加氢网络，助力乘用车快速推广。

我们诚挚邀请更多乘用车厂家、氢能源供应厂家及平台应用厂家参与该网络建设，共同打造氢能燃料电池乘用车、加氢站、氢源及其供应商和运营商的共赢平台。

原创文章网址：https://www.gushiio.com/shuangtan/tanguihua/69981.html

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