如今，99%的氢是通过煤和天然气的化学反应产生的，被认为是“灰氢”，对二氧化碳排放没有任何限制。目标是用低碳能源生产氢——“绿色氢”，并将其应用扩展到交通和发电部门。
在《氢经济展望》中，彭博新能源财经表示，到2050年，氢能源可以满足全球24%的能源需求，同时将二氧化碳水平降低34%。但这需要积极的政策和新的投资。如果所有的部件都到位，从风能和太阳能中产生的氢每公斤的成本将在0.8到1.6美元之间。这大致相当于天然气的成本。
马什说，氢动力汽车比电动汽车有优势。例如，快递卡车可以提供快速的燃料供应，而且电池的续航里程是普通卡车的两倍“如果你把一辆车开了150公里，你要运载的是包裹，而不是电池。”除了生产电解槽的超级工厂，Plug Power还有超过165个加气站。为了到2025年每天生产500吨液态绿色氢气，正在建设多个绿色氢气生产工厂。液态氢更容易运输到亚马逊、家得宝和沃尔玛等客户那里。
01
绿灯之前
首席执行官马什说，该公司正按计划在明年第三季度前每天生产70吨绿色氢。相比之下，目前全球化石燃料生产能力为300公吨。因此，明年近20%的氢气生产将来自清洁能源，他说绿色氢气将遵循可再生能源的成本降低轨迹，最终，它将成为运输成本最低的燃料。丰田汽车公司和现代汽车公司在这方面下了很大的赌注。与此同时，联邦快递在纽约州有一辆使用氢燃料的运输卡车。它在加满油的情况下可以行驶240公里。一般来说，一个加氢站每天可以为400辆汽车提供服务，加满油的时间为3分钟。
氢气的优点是它储量丰富、可再生、无污染。水蒸气是氢燃料电池汽车唯一的副产品。但是通过管道运输比天然气运输要贵30%左右。
此外，国际可再生能源机构表示，当生产氢气时，大约70%的能量会损失。然而，如果氢是由太阳能产生的，那么这种低效率就无关紧要了，因为太阳能资源丰富且免费，而且它比现有的燃料来源更便宜。该机构指出，现在每单位能量的氢供应成本是天然气的1.5到5倍。
它补充说，与制造氢气相关的学习曲线很陡峭，但值得——不管使用的是哪种燃料正在建造的管道将燃料运送到消耗它的地方。这将减少对新的基础设施投资的需求，加速从“灰色氢”向“绿色氢”的转变。
氢技术的市场是全球性的。Plug Power预计将与Fortescue Future Industries合作，在澳大利亚昆士兰州建立一个超级工厂，生产电解槽。与此同时，Plug Power可能会与埃及OCI NV和阿布扎比国家石油公司合作，利用其电解槽生产绿色氢。Plug宣布与韩国E&S成立合资企业，加速在亚洲市场使用氢气发电。
“沃尔玛告诉我们，如果我们想扩大规模，就必须接管整个价值链，”Plug的Marsh说。“这促使Plug Power”从燃料电池扩展到电解槽和加油站。
02
各国氢能发展现状
美国能源部发布了《氢能项目计划》，为其氢气研究、开发和示范活动提供了一个战略框架。2021年7月，美国能源部宣布投入5250万美元资助31个氢能项目，旨在推进下一代清洁氢能技术，该项目是美能源部“氢能攻关计划”的一部分。这31个项目包括改进并简化电解水制氢设备、生物制氢研究、电化学制氢研究、燃料电池系统设计、电力行业脱碳、碳捕集、利用和封存系统设计、氢气和天然气混合燃气机设计、氧化物电池设计，以及美国氢供应链研究等方面。8月，美国能源部推出“能源地球”计划，以加速氢能创新，增加清洁氢能需求，并计划将清洁氢能的成本降低80%，至1美元/千克。美国希望不断完善其氢能的生产、运输、储存和利用各个环节，稳固氢能领先地位。
欧盟委员会通过《欧盟氢能战略》，战略中提出到2024年将安装600万千瓦的电解设施以具备100万吨绿氢制备能力，到2030年将安装4000万千瓦的电解设施，以具备1000万吨绿氢制备能力，到2050年制备的氢均为绿氢，并将25%的可再生能源用于电解制氢。考虑到目前欧洲电解设施生产能力远低于100万千瓦/年，要达成该目标需要大幅提升其生产能力或加大进口。《欧盟氢能战略》中预计到2030年将需要投入240亿-420亿欧元，到本世纪中叶将需要投入1800亿-4700亿欧元。
2021年8月，英国商务能源与产业战略部（BEIS）发布《国家氢能战略》，该战略详细说明了如何促进氢能经济增长、支持创新、刺激投资以发展所需的供应链和技能，并为英国创造就业和出口的经济效益。战略指出，英国将支持基于天然气的“蓝氢”与由可再生能源提供电力的“绿氢”双轨发展方向，并在2030年前大力支持技术创新。到2030年，氢将在英国化工、炼油厂、电力和重型运输（如航运、重型货车和火车）等高污染、能源密集型行业脱碳方面发挥重要作用，氢能经济产值将达9亿英镑，创造超9000个高质量的工作岗位，释放40亿英镑的私人投资；到2050年，英国20%至35%的能源消耗将以氢为基础，氢能经济产值达到130亿英镑，并有望增加10万个工作岗位。英国还推出“英国氢能网络”计划，拟建成全球首个纯氢气供应管道网络。英国核工业委员会也发布《氢能路线图》，计划利用核能大规模生产绿氢。
德国通过了《德国国家氢能战略》，其认为氢能，特别是可再生能源产生的绿氢，将是支持德国2050年实现碳中和的必要条件。2021年7月，德国国家氢能委员会发布2021-2025年氢能行动计划。计划分析了到2030年氢经济增长预期，并为有效实施国家氢战略提出了包括绿氢获取在内的80项措施。该计划或将成为下一任联邦政府有关氢主题的政府计划的蓝图。2021年以来，德国围绕氢的研发和应用推出了一系列举措，政府资助总额超过87亿欧元，有力支持了德国在整个价值链上实现氢市场的增长。德国还计划在汉堡市建设拥有100兆瓦容量电解槽的欧洲最大的绿氢工厂。
西班牙政府批准了“氢能路线图：对可再生氢的许诺”（Hydrogen Roadmap a Commitment to Renewable Hydrogen）。该路线图指出，绿氢将是西班牙实现气候中和以及于2050年之前实现全国100%可再生电力系统的关键。为此，西班牙拟在2024年前使电解槽装机容量达到300～600兆瓦；到2030年，使电解槽装机量容量达到4吉瓦，并有25%的工业用氢来自可再生能源。
加拿大政府发布了《加拿大氢能战略》（Hydrogen Strategy for Canada），旨在支持2050年前实现净零碳排放的计划，并将“巩固加拿大作为清洁可再生燃料全球工业领导者的地位”，以此作为其经济复苏后工作的一部分。
意大利公布《国家氢能战略指南》草案，计划到2030年使氢气占本国能源需求的2%，到2050年升至20%。
韩国SK集团计划投资18.5万亿韩元（约合160亿美元），于2023年前在仁川市建设年产3万吨液化氢的全球最大的液化氢工厂，并健全氢生产、分配、消费生态系统。
日本政府从其绿色创新基金中拨款3700亿日元（约合34亿美元），开发可再生能源制氢系统并建立完整的氢气供应链。
受“富煤贫油少气”的资源限制，我国2020年石油和天然气的对外依存度分别达到73%和43%，而我国是世界第一产氢（灰氢）大国，具备成熟的制氢工业基础，发展氢能有助于优化能源消费结构，保障我国能源安全，同时也有助于实现我国“碳达峰、碳中和”目标。2019年，氢能首次写入《政府工作报告》，其中提出“推动充电、加氢等设施建设”。2020年4月发布的《中华人民共和国能源法（征求意见稿）》中，将“氢能”纳入能源范畴；同年9月，国家五部委发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》，表示国家将采取“以奖代补”的形式鼓励符合条件的地区开展燃料电池汽车示范。2021年9月《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》里提出，要统筹推进氢能“制储输用”全链条发展，推进可再生能源制氢，加强氢能生产、储运、应用关键技术研发、示范和规模化应用。目前，我国已公开宣布53个氢能项目，其中50%与交通应用相关。已宣布项目中，中国石化将在未来5年内建设1000个加氢站，以及宁夏地区投产200兆瓦并网光伏制氢工厂。
03
我国氢能发展与应用
1.国家政策大力支持
“十四五”规划政策覆盖氢能全产业链，从氢能整体规划出发，向工业领域、交通领域、储能领域等拓展延伸，引导氢能产业发展，国家能源局在2022年3月发布的《2022年能源工作指导意见》和工信部、科技部、自然资源部在2021年12月发布的《“十四五”原材料工业发展规划》等各项红头文件中都将氢能的制造、储备和应用放在了极其重要的位置。
2.多地积极布局氢能产业,整体呈现集群化发展
截至目前,全国20多个省份已发布氢能规划和指导意见共计200余份.全产业链规模以上工业企业超过300家,集中分布在长三角、粤港澳大湾区、环渤海三大区域,氢能产业呈现集群化发展态势.
3.氢能产业格局初步形成，关键核心技术待突破
目前，中国已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺，在部分区域实现燃料电池汽车小规模示范应用。在制、储、输、加、用等全产业链规模以上工业企业超过300家，集中分布在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域。
中国氢能产业链分为制氢、储运氢、加氢、能量转换、用氢五个环节，氢燃料电池汽车是 目前中国氢能应用最主要的领域。
1.制氢方式按原料来源主要分为化石燃料制氢、工业副产制氢和电解水制氢三种方式。中国 目前以化石燃料制氢（煤制氢）为主，可再生能源电解水制氢是未来的发展趋势。
2.氢储运的最佳方式根据运输距离、装载规模等不同应用场景变化。高压气态长管拖车是中 国目前最常用的氢储运方式，管道运输是未来发展趋势。
3.中国加氢站建设设备成本占比高达70%，设备国产化水平不足，政府不断出台补贴政策推 动行业发展，未来朝着“加油加氢” 一体化方向发展，产业集群显著。
4.中国燃料电池领域竞争格局尚未明朗，研发投入成本高及产品价格下降等因素对企业毛利 率和净利润带来冲击。
5.用氢主要是氢能在汽车（如公交车、卡车、货车、工程车）和工业（如冶金等钢铁行业）方面的运用。
04
我国氢能发展风险与挑战
整体来看，我国氢能发展存在以下三点不足：
一是氢能大规模商业化应用仍存在诸多挑战。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。
二是基础研究能力不足，知识产权保护力度弱。从全球范围的氢能专利布局看，大量核心专利掌握在美国、日本等国的大型企业手中，我国尚未成为主导国际氢能发展的技术来源方。国外专利申请者多为实力雄厚的跨国企业，在行业内具有绝对领先的技术优势和资本优势，而国内专利申请者多为高校和科研院所，应用技术基础研究能力薄弱，产品转化速率较低。此外，以丰田、本田为首的国外跨国企业，具有很强的专利保护意识和清晰的国际专利布局战略意图，在很多国家都申请了相当数量的PCT专利。相比之下，中国研发机构对专利保护意识不足，在国外申请数量较少，不利于未来市场竞争与拓展。
三是标准化建设不足制约氢能产业发展。在氢能产业发展的过程中，目前依然面临着“谈氢色变”的问题。全球学术界和产业界已形成共识，只要按照标准来发展氢能产业，安全程度是可保障的。目前氢能方面的标准已经超过21项，但远远不能满足产业发展的需求，而没有相应基础标准的支撑，新产品推广就会受限。
氢能是未来能源革命的突破口之一，其发展和利用必将带来能源结构的重大改变。氢能与燃料电池涵盖了庞大的技术体系，对科学技术发展具有重要的辐射作用。但氢能发展中尚存在诸多技术瓶颈与现实挑战，短期内高强度投资布局或不利于行业可持续发展。对此，应适度审慎布局氢能产业发展。氢能利用仍面临诸多障碍，在技术实现重大突破、成本显著下降之前，投入过多政治意愿、资金支持反而不利于氢能产业的发展。我国的社会经济发展现状在一段时期内还无法承受向前景不够明朗的氢能经济转型的巨大代价。针对国内现状，我应适度审慎布局氢能产业发展，厘清发展思路和定位，优先在军事用途、空间开发、偏远地区供能、与可再生能源结合、小规模商用热电联供等方面发展氢能产业。
其次，应依靠市场主导，合理制定补贴政策。目前，我国氢能产业存在一哄而上的现象，缺乏统筹规划，群龙无首、各自为战的现象十分突出。国家对于氢能产业的高额补贴，或将导致资本蜂拥而至，一些不具备“氢经济”天然禀赋的地方也争相发展氢能产业。对此，我应鼓励发展市场主导的氢能产业，合理制定补贴政策，积极培养市场基础，推动制氢、储氢、用氢的高效发展。
第三，应加大力度打通科研成果转化效率。一方面，我应加强企业、高效的专利保护意识，提升参与国际市场竞争的强度，做好国际专利申请和布局，积极抢占科技创新的制高点；另一方面，我应加强高校与传统技术优势企业的合作，结合各方优势，促进核心技术的研发与应用，通过专利许可、专利转让等形式，实现技术创新成果的市场价值最大化。此外，我还应鼓励国内、国际合作，借鉴其他产业行之有效的经验。
