中国可再生能源制氢产业及技术的发展现状

近年来，我国氢能产业发展加快，产业战略布局不断强化。随着政策的引导、技术的突破和产业构建的逐步完善，截至年底，在建和已建加氢站将近座，其中半数已经建成并投入运营，但仍存在关键材料和上层核心技术尚未自主、基础设施建设不足等诸多瓶颈。

近年来，可再生能源综合系统的迅猛发展以及电动汽车产业的兴起提高了市场对于氢能技术的预期，国家对于氢能产业的发展十分重视。

年，我国发布《能源技术革命重点创新行动路线图》，提出“实现大规模，低成本制取、存储、运输、应用氢气”。同年，印发《“十三五”国家科技创新规划》，重点发展氢能等能够引领产业变革的颠覆性技术。

年，“氢能”首次写入国家政府报告，国家能源局发布了《绿色产业指导目录》，积极鼓励发展氢能，同时浙江、山西等地提出地方氢能发展政策，政府加大支持补贴力度。目前，中国已经形成七个氢能产业集群，并制定三大发展阶段支撑氢能产业发展。

国内对制氢技术的高度重视及政策支持使我国的制氢产业发展态势良好。

年，大连“十二五”项目示范工程建成了我国首个风光互补发电制氢站，将制氢技术、超高压存储技术以及加注技术融合为一体。年，国家能源局在广州开发了能源综合利用示范区，实现超前布局氢能产业核心技术，发挥聚集效应，积极打造“中国氢谷”。

年，全球最大的风电制氢项目——沽源风电制氢综合利用项目的工程进入收尾阶段，全部完成之后，每年的产氢能力将会达到万m3（标准），与燃料电池等资源整合，解决当地的弃风、弃光问题。国电大渡河流域水电开发公司积极打造“川西氢能天路”，充分利用当地的水电资源，建设完成一座加氢站和氢能公交示范运行。

山东省以济南为核心，建设集氢能源科技园、氢能源产业园、氢能源会展商务区三位一体氢能源经济圈。以兖矿集团为代表的龙头企业拥有一流制氢技术，形成供应端产氢、储氢和运氢的完整产业体系，推动氢能源分别以集中式供给和分布式供给两种方式发展的示范应用。

我国风电制氢技术研发起步较晚，进展较为缓慢。目前尚无成熟的商业运行的风电制氢储能和燃料电池发电系统，大规模可再生能源制氢示范工程设计经验不足，在系统的关键性技术、效率提升和经济性方面未能取得实质性的进展。

国内的制氢技术研究起步相对较晚，对可再生能源制氢技术的研究较少，主要从经济性和控制策略角度对制氢技术进行分析与优化。

年，张佩兰等对制氢技术的经济性进行分析，分析了现有的几种工业化制氢技术，发现制氢技术的经济性与制氢装置成本及位置、规模密切相关。金雪等从目前制氢的成本、寿命及效率考虑，针对西部地区可再生能源难以消纳的问题，提出利用制氢技术解决弃风、弃光问题，分析了制氢、储氢技术研究现状及应用前景，给出了燃料电池氢储能及氢混天然气两种发展思路。

经济性问题是制约制氢技术发展的瓶颈之一，而制氢技术的不断成熟将会成为解决电解水制氢成本问题的最佳选择。在制氢技术经济性能基础上，对制氢技术本身也进行了创新研究。

蔡国伟等建立了基于直流母线结构的综合能源制氢系统，运用光伏最大功率点跟踪（MaximumPowerPointTracking,MPPT）算法对能源进行预测，针对混合系统的不同运行工况，设计了相应的控制策略，提高了制氢系统在整个系统中的稳定性。

王代等探讨了可再生能源与电网之间的相互作用，通过控制制氢系统，不仅可以缓解可再生能源的间歇性，还可以整合多个能源部门，更好地将可再生能源整合到电力系统中。

年，李文磊等建立了分布式能源制氢的模型，分析了有储能和无储能系统及风速与光照强度变化对制氢效率的影响，有储能系统的条件下，明显提高了制氢效率，能够平抑可再生能源造成的功率波动。依靠我国优越的自然资源条件，加上制氢技术的不断发展，可再生能源制氢是长期必然趋势。

通过研究发现，风光等可再生能源协同制氢是可行的。然而可再生能源受环境影响，导致输出功率波动较大、间歇性强，很难大规模单独应用，我国水资源储备丰富，水库蓄水可以抑制能源波动，同时对风光能源进行调节。

能源互补协同发电，可以提高能源利用率，推动工业及生活向更加低碳清洁的方向发展。电解水制氢过程同样可以有效地缓解可再生能源引起的功率波动，将会贯穿于氢能发展的整个过程。

可再生能源互补系统电解水制氢的技术将会不断成熟，制氢成本也将逐渐下降，制氢来源倾向于电解水制氢，氢气主要来源趋势预测图如图1所示。电解水制氢将逐步满足商业需求，实现分布式制氢，不仅可以实现制氢过程集中化，供氢过程区域化，还可以设计建造小型的电解水制氢装备，达成氢能源的智慧互联。

目前风电及太阳能发电制氢产业起步较早，技术已达到国际一流水平，在新能源制氢产业能够先行一步，成为目前发展的主流。混合可再生能源互补系统使得能源的利用率得以提高，产生的氢气作为一种清洁的新能源在众多领域都有广泛的应用。

总体来说，国内关于混合可再生能源制氢技术发展相对缓慢，制氢技术仍然面临诸多问题，当前能够产业化的太阳能发电制氢、风电制氢和生物质气化制氢经济性不甚理想，与化石能源制氢相比竞争力较差。我国可再生能源产业的健康发展，能源结构的不断优化需要加快研发和应用制氢、储氢、氢燃料电池技术。因此，可再生能源多能互补制氢技术的发展具有十分重要的意义。

本文摘编自年第3期《电工技术学报》，论文标题为“可再生能源多能互补制-储-运氢关键技术综述”，作者为李争、张蕊等。

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