第51卷第11期Vol.51No.112022年11月THERMALPOWERGENERATIONNov.2022收稿日期：2022-06-12第一作者简介：李琳红（1986），女，硕士，高级工程师，主要研究方向为供热工程、能源低碳转型，565280025@qq.com。中国氢能供热行业发展战略研究李琳红，郑淑晶，陈吉升，李雪华（青岛市城市规划设计研究院，山东青岛266022）［摘要］氢能具有来源广泛、零碳无污染等特点。“双碳”背景下，氢能供热成为众多国家应对气候变化、实现“碳达峰、碳中和”目标的重要选择。通过广泛调研典型国家在氢能供热领域的应用及其发展概况，归纳现阶段氢能在供热领域的应用方式和应用实例，分析了氢能供热技术特点、投资成本、安全性能、产品寿命等特性，剖析了我国发展氢能供热的必要性和目前面临的问题，提出了符合我国国情的氢能供热高质量发展建议。［关键词］氢能；供热；天然气掺氢；氢燃料电池热电联供；氢气锅炉［中图分类号］TK91［文献标识码］A［DOI编号］10.19666/j.rlfd.202206113［引用本文格式］李琳红,郑淑晶,陈吉升,等.中国氢能供热行业发展战略研究[J].热力发电,2022,51(11):56-64.LILinhong,ZHENGShujing,CHENJisheng,etal.DevelopmentstrategyofhydrogenheatingindustryinChina[J].ThermalPowerGeneration,2022,51(11):56-64.DevelopmentstrategyofhydrogenheatingindustryinChinaLILinhong,ZHENGShujing,CHENJisheng,LIXuehua(QingdaoUrbanPlanning&DesignResearchInstitute,Qingdao266022,China)Abstract:Hydrogenenergyhasthecharacteristicsofwidesources,zerocarbonandnopollution.Underthe“carbonpeakandcarbonneutralization”background,hydrogenheatinghasbecomeanimportantchoiceformanycountriestocopewithclimatechangeandachievethegoalof“carbonpeakandcarbonneutralization”.Throughextensiveinvestigationonapplicationanddevelopmentsituationofhydrogenheatingintypicalcountries,thecurrentapplicationmodeandexamplesofhydrogenheatingaresummerized.Thetechnicalcharacteristics,investmentcost,safetyperformanceandproductlifeofhydrogenheatingtechnologyareanalyzed,andthenecessityandproblemsofdevelopinghydrogenheatinginChinaareinvestigated.Finally,somehighqualitysuggestionsonthedevelopmentofhydrogenheatinginaccordancewithChina’snationalconditionsareputforward.Keywords:hydrogenenergy;heatsupply;naturalgasmixedwithhydrogen;combinedheatandpowersystemofhydrogenfuelcell;hydrogengasboiler当前我国城镇供热能源结构多以煤炭、天然气等化石能源为主，“双碳”背景下，供热领域迫切需要一种新型的清洁替代能源，以实现低碳转型。中国氢能资源丰富，是世界上氢气产量最大的国家之一，年产氢气量约2000万t，占世界氢总产量的1/3[1]。氢能供热可同时实现能源利用效率提升和零污染排放，发展潜力巨大，预测2050年工业供热中的氢气需求量约为7000×104t，建筑供暖的氢气需求量可能达到4000×104t[2]。本文在梳理典型国家氢能供热发展现状和技术途径的基础上，深入分析不同氢能供热技术的经济、安全、环保等特性，结合我国国情与技术发展现状，剖析了我国发展氢能供热的必要性及面临的问题，探索符合我国国情的氢能供热高质量发展路径。1氢能供热现状目前，以日本和欧洲部分国家为代表的政府、企业、学者等对不同氢能供热技术展开了广泛的研究和实验、示范，部分技术已经实现了商业生产，为氢能在供热领域的应用奠定了坚实的基础。我国氢能供热技术目前尚处于起步阶段。1.1日本日本2008年开始探索氢能在供热领域的应用，2009年家用氢燃料电池热电联产项目能源农场第11期李琳红等中国氢能供热行业发展战略研究57http://rlfd.tpri.com.cn（Ene-farm）在全球首先投入使用[2-3]，发展走在世界前列。日本政府大力支持Ene-farm建设，为购买Ene-farm的企业或个人提供了大约50%的费用减免[4]，至2019年日本累计安装了30多万套千瓦级家庭用分布式热电联供系统，已经成为全球小型氢燃料电池热电联供最大的市场；预计2030年Ene-farm数量将达到530万套，占日本家庭的10%[5]。另外，2018年4月，日本已完成全球首次以100%的氢燃料同时向市区指定公共设施供电供热实证实验。1.2欧洲欧洲在2000年之后开始深入研究天然气掺氢相关应用技术，法国、意大利、荷兰、英国等均已开始了对天然气掺氢技术的研究和实验。据国际能源署数据显示，截至2019年年初各国有37个示范项目正在研究往天然气网络中掺氢[6]。为了实现碳中和，欧盟委员会拟出台新的居民供暖锅炉技术标准，探索全面推行“至少混合20%”氢气的供热锅炉，以达成其制定的减排目标[7]。欧洲借助域外技术实施的Ene-field示范项目，已开发了数十款适用于欧洲普通家庭的燃料电池微型热电联供系统（fuelcellmicrocombinedheatandpower，FCmCHP），并成功应用在欧盟12个成员国中的千余户家庭[8]。目前，欧洲已经部署了大约1万余个FCmCHP，计划2021年前安装超过25000个，2040年部署250万个[9]。英国是欧洲国家中最早开始实施可再生能源制氢并联合供热的国家。英国政府已印发文件，决定从2026年开始正式启用氢能取暖，替代当前广泛采用的天然气[10]。英国北部海岸利兹市计划从2028年开始对居民供暖管网基础设施进行氢配套改造，通过合理规划氢输配管网，替代370万居民供暖、工业和发电的全部天然气需求[11]。欧洲各国主要氢能供热项目见表1。表1欧洲主要氢能供热项目明细Tab.1ListofmajorhydrogenheatingprojectsinEurope项目名称时间项目内容意义位置天然气掺氢项目SustainableAmeland项目[12]2008年将氢气（掺氢体积分数为0~20%）掺入荷兰当地低热值天然气管网，供14户普通家庭使用第一次测试了天然气掺氢的家用性能荷兰Naturalhy项目[13]2004—2009年研究将氢气注入天然气高压输送管线，并通过分配管网输送至最终用户的可行条件发现并解决将氢气逐步引入天然气网络的障碍欧盟VG2项目2008—2011年将风电制氢掺入天然气管网，终端设备未发现泄漏、火焰稳定性、回火或点火等问题实现天然气掺氢在民用领域的应用荷兰GRHYD项目2014年将可再生能源制氢掺入天然气供居民使用法国SNAM燃气公司2019年每年向管网注入35×108m3氢气意大利天然气掺氢项目2020年天然气掺入氢气比例达到20%（体积分数）成功地向100户家庭和30座教学楼供气英国氢气锅炉供热项目H100Fife示范项目2021年利用海上风电资源制氢，作为居民的供热燃料。这些“绿氢”将输送至附近Fife小镇约300户居民家中，而这些家庭将收到免费的氢气锅炉、炊具和灶台等配套设施，利用这些设备体验“绿氢”供能[14]全球首个绿氢供热试点项目英国法夫州莱文茅斯氢混合动力供热项目试验2022年将氢燃料锅炉、电空气源热泵以及智能控制技术结合的混合供热系统，可以在可再生电力和氢气之间灵活切换[15]世界上第一个智能氢混合供热系统英国米尔福德港1.3中国当前，我国氢能供热主要集中在工业领域氢气蒸汽锅炉的应用，其他氢能供热方式仍处于政策引导、技术研发、项目示范阶段，关键技术亟待突破，相关标准、规范空白，氢能供热相关技术的发展明显落后于英、美、日等国家[16]。工业领域以氯碱等化工行业回收副产氢气、采用氢气锅炉为企业自身供汽为主，部分企业采用氢气代替部分燃煤或油掺烧供热。采用氢气锅炉回收氯碱行业副产氢气不仅可大幅提高烧碱的产量，而且使副产氢气得以充分利用，可大大降低外购蒸汽的费用[17]，已经实现了广泛应用。目前，我国的主要氢能供热项目见表2。582022年http://rlfd.tpri.com.cn表2我国主要氢能供热项目明细Tab.2MainhydrogenheatingprojectsinChina项目名称时间关键技术意义/效益地点天然气掺氢朝阳可再生能源掺氢示范项目2019年验证氢气“制取—储运—掺混—综合利用”产业链关键技术环节国内首个电解水制氢掺入天然气项目辽宁朝阳天然气关键技术研发及应用示范2020年制氢厂每年生产1000t氢气，与张家口市政燃气管路掺混，混合气将用于专用的氢气天然气汽车预计每年可向张家口市输运氢气440万m3河北张家口氢燃料电池的热电联产氢燃料电池热电联供项目2016年2MW热电联供氢燃料电池发电装置投入运行，该装置以氯碱厂副产氢作为原料，在发电同时供应一定温度的热水国内较早的热电联供氢燃料电池发电项目辽宁营口氢燃料电池热电联供项目2021年东方电气氢燃料电池热电联供系统在东方锅炉德阳基地氢能源示范园区成功实现满负荷运行国内首套自主研发100kW等级氢燃料电池热电联供系统四川德阳大陈岛氢能综合利用示范工程2022年通过构建基于百分百新能源发电的制氢—储氢—燃料电池热电联供系统，实现清洁能源百分百消纳与全过程零碳供能[18]全国首个海岛“绿氢”综合能源示范项目浙江台州大陈岛兆瓦级氢能综合利用示范站2022年额定装机容量1MW，主要配备兆瓦级质子交换膜制氢系统、燃料电池发电系统和热电联供系统、风光可再生能源发电系统、配电综合楼等，年制氢可达70余万m3，年氢发电量73万kW·h[19]国内首次对具有全自主知识产权“制、储、发”氢能技术的全面验证和工程应用，标志着我国首次实现兆瓦级制氢—储氢—氢能发电的全链条技术贯通安徽六安氢气锅炉氢气锅炉工业应用项目2002年1台立式氢气锅炉在上海氯碱化工股份有限公司正式投产国内第一台立式氢气锅炉上海氢气锅炉工业应用项目2006年天津LG渤海化学公司离子膜烧碱装置2台45t/h氢气锅炉，使用氯碱装置生产的高纯氢气（99.8%）和市政天然气作为燃料[20]投产运行以来，操作方便，安全稳定，受到业内人士一致好评天津氢气锅炉工业应用项目2010年河南神马氯碱化工股份有限公司选购1台6t/h燃氢锅炉回收副产氢气运行至2016年，取得经济效益2000多万元[21]河南平顶山氢气锅炉工业应用项目2011年枣庄中科化学有限公司投资建设了以氢气为燃料的蒸汽锅炉，为厂区提供蒸汽[22]投产至今，锅炉运行状况良好，并创造了良好的经济效益山东枣庄氢气锅炉工业应用项目2012年永大化工有限公司新建10t/h氢气锅炉，回收利用氯碱装置放空的氢气[23]亚洲首台卧式氢气锅炉山东淄博2氢能供热方式分析氢能在供热领域的应用主要有天然气掺氢、氢燃料电池热电联供、氢气锅炉供热3种方式。本文结合国内外氢能供热技术发展现状，对不同氢能供热技术的技术特点、投资成本、安全性能、产品寿命等方面进行分析，结果见表3。3我国发展氢能供热的必要性3.1符合我国能源发展政策和顶层规划2021年9月13日科技部发布的《关于发布国家重点研发计划“氢能技术”重点专项2021年度定向项目申报指南》中明确提出：要结合副产氢、绿氢在工业园区内加注、供热、热电联供需求，打造“氢能园区”试点工程。2022年3月国家发展改革委、国家能源局联合发布《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》，氢能正式被确立为未来国家能源体系的重要组成部分，成为用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。3.2可保障能源供应安全氢能可由化石燃料、水等各类一次能源生产，可谓来源广泛、资源丰富。而我国富煤、贫油、少气，截至2020年底，我国原油进口依赖度达73%，天然气进口依赖度也在40%以上[35]。氢能的开发利用可部分替代天然气和石油，实现更高程度的能源自给，保障供热领域能源供应安全。3.3有助于“双碳”目标尽早实现习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布我国力争于2030年前二氧化碳排放达到峰值的目标与努力争取于2060年前实现碳中和的愿景。我国需加快能源结构低碳转型，而氢能来源广泛、清洁零碳，燃烧产物仅有水，是理想的零碳排放的可持续能源，将大大有助于供热领域“双碳”目标尽早实现。第11期李琳红等中国氢能供热行业发展战略研究59http://rlfd.tpri.com.cn表3氢能供热技术分析Tab.3Analysistableofhydrogenheatingtechnology分类天然气掺氢氢燃料电池热电联供氢气锅炉技术简介将一定比例的氢气注入到天然气中，与天然气混合形成的一种混合气体[24]；掺氢天然气可被直接利用，也可将氢与天然气分离后分别单独使用[25]，可以作为过渡阶段供热领域向氢转型的有效途径利用燃料电池发电技术向用户供给电能和热能的生产方式利用锅炉燃烧技术燃烧产生工业蒸汽或热水为用户供热技术特点可以改变天然气的燃烧特性，增加燃烧值，有潜力直接利用天然气管道，投资少，可以直接接触到广泛的消费者，产生经济效益迅速具有能量转化率高、无环境污染、低噪音、可靠性高等特点，其综合效率可高达85%以上[26]分为卧式和立式锅炉，卧式氢气锅炉热效率可达92%以上，比立式炉高了十多百分点[23]投资成本基于现有技术，将低于一定比例的氢气掺入天然气管网，无需改造升级现有的天然气管网设施[27]；输送高掺氢比天然气，则需要更新（或改造）原有管材及设备，升级安全防控与应急技术体系[28]2020年，固体高分子型燃料电池（PEFC）标准机价格约80万日元，固体氧化物燃料电池（SOFC）标准机价格约100万日元[29]；折合人民币为4万~5万元10t/h卧式蒸汽锅炉总投资350万元安全性能增加了管道氢脆、氢鼓泡、氢开裂的风险和对燃气表及燃具腐蚀的风险[30]。相关研究表明：对用户端而言，将3%～5%氢气混合到天然气中，对锅炉和煤气灶等最终使用设备几乎没有影响；楼宇的燃气中混入20%的氢气，截至目前尚未发现安全问题[31]氢燃料电池系统复杂，属于多输入、多输出的非线性系统，而且电力电子设备以及各类元器件繁多，所处的环境恶劣，如果受到电磁干扰，在实际应用中可能会发生事故，尤其是氢气易燃易爆，一旦泄漏后果严重[32]对本体结构、燃烧系统、自动控制、安装、运行操作都提出了更高的要求；在正常生产运行中，对各控制报警的设置尤为关键产品寿命日本Ene-farm设备产品寿命达10年[33]立式锅炉10~12年，卧式锅炉20年规模欧洲项目掺氢比例在2%~55%[34]，我国荆门氢混燃气轮机示范项目设计最高掺氢比例为30%一般输出功率≤5kW；采用额定功率为1.5kW的燃料电池热电联供系统能够满足典型城市120m2住房24h的电热需求[9]当前以工业锅炉为主，根据企业产品手册，单台容量100~50000m3/h应用领域储能运输、交通、燃烧、发电等场景独立住宅、小型别墅、便利店、独立商户等当前国内主要应用于工业领域3.4可提升供热系统能效氢燃料锅炉同燃气锅炉一样，效率可达90%以上；氢燃料电池热电联产效率高达85%以上[26]，在建筑节能领域可充当排头兵。3.5可培育经济新增长点氢能供热市场空间巨大，可形成庞大产业群。提前布局氢能供热，发展氢能供热相关技术研发，促进氢能供热技术装备取得突破，加快培育新产品、新业态、新模式，可为经济高质量发展注入新动能。4我国发展氢能供热面临的问题4.1我国氢能供热上下游产业链技术不成熟氢能供热上游产业链主要有制氢、储存、运输3个主要环节，相关技术概述和分析见表4。当前我国氢能供热上游产业链同样存在成本高、技术发展滞后等问题。氢能供热领域的发展需要整个产业链的协同促进。4.2氢源长途供应难度大制氢属于危险化学品生产行业，场站选址通常位于专业的化工园区内，远离城区热负荷中心。如建设专用管道长途运输，管道穿越城市建成区，安全风险大，获得批准的难度也比天然气管道更大。如采用长管拖车运输，氢气锅炉小时用气量约369m3/MW，1辆长管拖车运输氢气量最多只能保障8MW氢气锅炉1h的用气需求，连续运输保障难度大；并且，厂内需额外建设氢气接卸设施和储罐设施，需要额外占地，安全风险大。4.3氢能供热安全保障要求高氢气属于危险化学品，无色无味，逸散速度极快，一旦发生泄漏很难察觉；氢的爆炸极限范围极宽，点火能最低，一旦发生泄漏，极易引起爆炸与火灾。国内氢能安全研究刚刚起步，投入较少，安全检测能力和保障技术滞后于氢能产业发展的需要，缺乏具有第三方公正地位的实验室，与国际先进水平差距较大[39]。4.4氢能供热成本过高按照碳排放量的不同，可将氢气分为绿氢、蓝氢、灰氢。相比而言，灰氢成本最低，蓝氢与灰氢制氢成本相当，绿氢制氢成本是灰氢和蓝氢成本的2～3倍[40]。灰氢可就地回收利用，目前在工业供热领域应用广泛。由于碳捕获、利用与封存（CCUS）投资成本较高，需要巨额的政府补贴，目前蓝氢制602022年http://rlfd.tpri.com.cn备以示范项目为主[41]，在供热领域应用较少。而绿氢成本过高，目前在供热领域的应用以示范项目为主，不具备商业价值。预计到2035年和2050年，随着碳减排压力增大和技术发展，绿氢成本逐步降低到与灰氢和蓝氢持平[40]，绿氢将逐步取代灰氢和蓝氢，在供热脱碳中发挥重大潜力。表4氢气制备、储存、运输技术分析Tab.4Hydrogenpreparation,storageandtransportationtechnologyanalysistable分类技术分析发展现状制氢技术电解水制氢最理想的清洁能源替代方式，但目前成本最高；大工业电价0.6元/(kW·h)，制氢成本约38元/kg；利用可再生能源弃电，电价0.1元/(kW·h)，制氢成本约10元/kg[36]根据“中国氢能源及燃料电池产业创新联盟”最新数据，目前国内氢气的生产，煤气化制氢占比约40%，工业副产氢占比约32%，天然气制氢和石油制氢均占比约12%，电解水制氢占比约4%化石能源制氢天然气甲烷水蒸气重整在天然气制氢技术中发展较为成熟，但前期投资要求较高，适合大规模工业化生产；天然气原料占制氢成本的70%以上[37]；燃气价格3元/m3，制氢成本约24.3元/kg[36]煤炭成本最低，一次装置投资价格高，规模化才能降低成本，适合中央工厂集中制氢；煤炭价格200~1000元/t，制氢成本约6.77~12.14元/kg[36]化工原料制氢甲醇制氢成本虽高，但综合成本低，是比较合适的制氢原料；甲醇价格为3元/kg的情况，氢气成本约21.3元/kg[36]工业副产氢制氢成本约14元/kg[36]储存技术高压气态储氢目前最为流行的方法是采用高压储氢罐储氢，具备运输、使用方便等特征，储存后的工作压力一般为35MPa和70MPa，具有技术成熟、成本低的特点，但是储氢密度低目前使用最多液态储氢在20.28K（–252.77℃）的超低温下将氢气液化，然后储存在低温容器内；优点是储氢密度最大，缺点是能耗高、成本高、附属系统庞大目前国内应用较少，仅限于航空航天燃料固态氢化物储氢利用多孔材料对氢气的物理吸附或金属对氢的化学吸收等作用，将氢储存于固体材料中；固态储存一般可以做到安全、高效、高密度，但是储氢材料重量大，成本高，储放氢有温度条件目前因成本和技术等因素还多是处在研究阶段运输技术高压气态运输集装格由多个水容积为40L的高压氢气钢瓶组成，充装压力通常为15MPa集装格运输灵活，对于需求量较小的用户是理想的运输方式长管拖车目前常用的长管拖车储氢压力20MPa，约可充装氢气300~400kg/车；运输成本2.02元/kg，经济距离≤150km[38]技术成熟、规范完善，当前主要运输方式管道运输多集中在化工领域；氢气专输管道单位长度投资约是天然气管道的3倍；压力1~4MPa，运输成本0.3元/kg，经济距离≥500km[25]中国已有数条约50km、2.0~4.0MPa的输氢管道正在运行中，管道内径已达400mm低温液态运输将氢气深冷至21K液化后，再利用槽罐车运输，每次可净运输氢气约7000kg/车；除了槽罐车外，液氢还可以利用铁路和轮船进行长距离或跨洲际输送；压力0.6MPa，运输成本12.25元/kg，经济距离≥200km[25]国外已得到大规模应用。国内受液态储氢技术限制，发展滞后按照灰氢成本14元/kg[36]、燃气价格3元/m3计算，氢气供热成本约为燃气供热成本的1.4倍。如考虑氢气采用运输压强为20MPa的氢气长管拖车外输，按照运输距离100km计算[42]，氢气供热成本约为燃气供热成本的2.3倍。随着运输距离的增加，氢气供热成本随之增加，当氢气运输距离达到500km时，氢气供热燃料成本约为燃气的3.4倍。氢气与燃气供热燃料成本具体对比数据如图1所示。4.5氢能供热相关规范、标准、规划、政策空白我国当前在编及已发布氢能相关标准见表5。我国仅发布了针对氢燃料电池汽车、加氢站等方面的标准、规范，发布了《天然气掺氢混气站技术规程》（征求意见稿），尚未发布针对氢燃料锅炉、燃料电池热电联供的标准、规范。图120MPa长管拖车外输供热情况下氢气与天然气供热燃料成本对比Fig.1Comparisonofheatingfuelcostbetweenhydrogenandnaturalgasinthecaseofexternalheatingtransmissionusing20MPalongtubetrailer规划方面，《氢能产业发展中长期规划（2021—第11期李琳红等中国氢能供热行业发展战略研究61http://rlfd.tpri.com.cn2035年）》明确提出：因地制宜布局氢燃料电池分布式热电联供设施，探索氢能在工业生产中作为高品质热源的应用。这从战略层面为氢能供热行业发展指明了方向，但尚未发布氢能供热专项规划，缺乏氢能供热发展的中长期目标、发展路线及可操作性的实施细则。表5我国当前在编及已发布氢能相关标准Tab.5CompiledandpublishedstandardsforhydrogenenergyinChina应用领域标准名称标准状态通用《氢气、氢能与氢能系统术语》（GB/T24499—2009）已实施车用氢燃料《氢能汽车用燃料液氢》（GB/T40045—2021）已实施《车用压缩氢气天然气混合燃气》（GB/T34537—2017）已实施氢气生产/储存/输送《氢气储存输送系统第1部分：通用要求》（GB/T34542.1—2017）已实施《氢气储存输送系统第2部分：金属材料与氢环境相容性试验方法》（GB/T34542.2—2018）已实施《氢气储存输送系统第3部分：金属材料氢脆敏感度试验方法》（GB/T34542.3—2018）已实施《液氢贮存和运输技术要求》（GB/T40060—2021）已实施《液氢生产系统技术规范》（GB/T40061—2021）已实施《氢气输送工业管道技术规程》在编制《城镇民用氢气输配系统工程技术规程》在编制加氢站《车用加氢站运营管理规范》（DB37/T4073—2020）已实施《氢能车辆加氢设施安全运行管理规程》（GB/Z34541—2017）已实施《燃料电池电动汽车加氢口》（GB/T26779—2021）已实施《加氢站安全技术规范》（GB/T34584—2017）已实施《加氢站用储氢装置安全技术要求》（GB/T34583—2017）已实施《汽车加油加气加氢站技术标准》（GB50156—2021）已实施《加氢站技术规范（2021年版）》（GB50516—2010）已实施氢燃料电池电动汽车《氢燃料电池电动汽车示范运行配套设施规范》（GB/T29124—2012）已实施《示范运行氢燃料电池电动汽车技术规范》（GB/T29123—2012）已实施《氢燃料电池电动汽车运行规范》（DB37/T4060—2020）已实施氢气安全《氢气使用安全技术规程》（GB4962—2008）已实施天然气掺氢中国标协的团体标准《天然气掺氢混气站技术规程》征求意见世界各国及各联盟均纷纷出台政策或宣布计划以支持氢能的发展[43]。虽然自2019年以来，我国也制定了许多推动氢能发展的政策，但是很多都属于氢燃料电池技术在交通领域的应用[44]，氢能供热相关政策制定尚处空白。5我国氢能供热发展战略思考虽然我国当前无论是在氢的制造、运输和储存方面，还是在氢能供热技术的研发、利用方面都处于起步阶段，氢能供热大范围推广的时机尚不成熟，但是站在“碳达峰、碳中和”目标和能源安全保障的角度，氢能是供热行业实现零碳排放和保障能源供应安全的重要选择之一，应加快氢能在供热领域的应用研究和示范。5.1氢能供热行业发展路径建议我国的氢能供热行业发展采用“三步走”战略[45]：第一步，近、中期，形成顶层路线清晰、产业政策基本健全、安全监管基本完善、商业模式不断创新、关键装备技术基本实现国产化的产业发展态势，为产业健康发展奠定基础；第二步，远期，构建产业政策健全、行业监管完善、市场竞争有序、商业模式成熟、氢能供热关键装备技术完全国产化的基本格局，高效、安全、低成本的氢能供热网络雏显，为产业高质量发展奠定基础；第三步，远景，市场引领、价格调节、体制机制科学健全，形成高效、安全、低成本、先进的高质量氢能供热网络。近期和中期，优先利用工业副产氢，鼓励工业企业采用氢燃料锅炉作为高品质热源，实现氢能就近消纳和工业供热低碳转型；优先推动园区、矿区、港口等少部区域氢燃料电池分布式热电联供设施布局、示范；同步开展天然气掺氢在储能运输、发电等场景的研究应用。远期，氢能生产、运输成本进一步降低，具备大范围推广经济、技术条件。氢源可通过氢能专输管道长输至城区外围氢能集中供热锅炉房或氢热电联产热源，实现城镇建成区氢能集中供热；随着掺氢混输和掺氢分离技术的成熟，利用西北地区廉价的电力资源制取氢气，掺入天然气管道输送至东部，实现氢气的大规模输送，解决中国能源地域分布不均等问题，促进氢能产业大规模快速发展[31]；同时，向民用燃气灶、热水器、工业锅炉提供混氢天然气，降低燃气碳排放，助力民用和工业用气深度脱碳。远景，我国氢能供热关键装备及技术达到全球领先水平，“氢能供热进万家”具备完全条件，氢能供热成为供热行业“碳中和”的主要方式之一。天然气掺氢在储能运输、交通、燃烧（民用燃气具及工业锅炉）、发电等应用场景得以广泛运用，我国各领域能源结构得以进一步优化。622022年http://rlfd.tpri.com.cn5.2具体建议5.2.1研究产业发展战略做好顶层设计当前国外氢能供热行业发展如火如荼，国内氢能供热行业发展亟需迎头赶上，应加强氢能供热顶层设计，引导氢能供热行业科学发展。建议国家有关部委牵头组织，联合相关企业和科研院所，开展中国氢能供热行业发展战略研究，出台氢能供热发展专项规划，在深入分析我国氢能供热发展现状和资源禀赋的基础上，对多种氢能供热方式进行技术和经济等方面综合研究与评估，充分借鉴国内外发展经验，研究制定中国氢能供热行业中长期发展技术路线和发展重点，指导行业良性有序、发展。5.2.2建立氢能供热关键技术攻关与核心装备自主化长效机制加大科研技术支持，依托行业骨干企业、科研机构与高校等，联合组建国家级技术研发中心、实验室等平台，对标国际先进水平，开展重点专项研究，突破天然气掺氢、氢燃料电池热电联供等相关设施核心装备、关键零部件的技术瓶颈，大幅降低产业链成本，拓展氢能在供热领域的应用场景。同时，积极开展国际交流合作，有效引导企业引进国外先进适用技术，并对引进技术进行消化吸收再创新，推动产业技术进步，提高企业自主创新能力和技术竞争力。5.2.3鼓励开展商业模式创新、项目示范和推广氢能供热发展初期，必然会面临资金困难、融资渠道狭窄等问题，应充分发挥政府和市场双轮驱动的作用，鼓励商业模式的创新，以加快氢能供热产业链生态的构建。同时，遴选资源、经济、技术等综合条件较好的区域开展先行先试，通过示范项目挖掘氢能在供热领域的应用潜力，总结经验，并逐步推广。5.2.4加快编制、出台氢能供热规范、标准和政策体系建立先进完整的氢能供热标准、规范体系，是支撑氢能供热相关产业科学、健康发展的迫切需要。我国需要在系统研究氢能供热相关技术、总结已有示范经验和借鉴国外先进标准的基础上不断修改、完善我国氢能供热相关标准体系，促进氢能供热规范、协调发展。氢能供热产业的发展离不开国家、地方政策与财政上的支持，为提升我国氢能供热技术研究和应用水平，应加快出台、完善我国氢能供热相关产业扶持政策体系，填补我国氢能供热在财税支持政策上的空白。［参考文献］［1］蒋敏华,肖平,刘入维,等.氢能在我国未来能源系统中的角色定位及“再电气化”路径初探[J].热力发电,2020,49(1):1-9.JIANGMinhua,XIAOPing,LIURuwei,etal.TheroleofhydrogenenergyinChina’sfutureenergysystemandpreliminarystudyontherouteofre-electrification[J].ThermalPowerGeneration,2020,49(1):1-9.［2］潘志丽.国际氢能委员会:2050年全球清洁氢终端需求[J].世界石油工业,2022,29(1):82-83.PANZhili.InternationalHydrogencouncil:globalend-demandforcleanhydrogenby2050[J].WorldPetroleumIndustry,2022,29(1):82-83.［3］孙璞.日本新能源开发利用研究[D].长春:吉林大学,2019:1.SUNPu.ResearchonnewenergydevelopmentandutilzationinJapan[D].Changchun:JilinUniversity,2019:1.［4］BUTLERJ.2009legislationquarterlyreview-Q2[R].London:FuelCellToday,2009:1.［5］管煦.氢能:双碳目标下的“终极能源”[J].中国工业和信息化,2022(5):18-22.GUANXu.Hydrogenenergy:the“ultimateenergy”underdualcarbongoal[J].ChinaIndustryandInforma-tionTechnology,2022(5):18-22.［6］雪球.氢云观察:试验20年,近40个项目！天然气掺氢商业化还有多远？[EB/OL].(2020-09-18)[2022-06-08].https://xueqiu.com/1431647517/159527328.Snowball.Hydrogencloudobservation:20yearsoftes-ting,nearly40projects!Howfaristhecommercializa-tionofnaturalgasmixedwithhydrogen?[EB/OL].(2020-09-18)[2022-06-08].https://xueqiu.com/1431647517/159527328.［7］中国能源报.首个绿氢供热试点项目开工欧盟多国规划天然气管道掺氢[EB/OL].(2021-12-08)[2022-06-08].https://m.bjx.com.cn/mnews/20211208/1192268.shtml.ChinaEnergyNews.Thefirstgreenhydrogenheatingpil-otprojectstartedEucountriesplantoaddhydrogentogaspipelines[EB/OL].(2021-12-08)[2022-06-08].https://m.bjx.com.cn/mnews/20211208/1192268.shtml.［8］曾洪瑜,史翊翔,蔡宁生.燃料电池分布式供能技术发展现状与展望[J].发电技术,2018,39(2):165-170.ZENGHongyu,SHIYixiang,CAINingsheng.Develop-mentandprospectoffuelcelltechnologyfordistributedpowersystem[J].PowerGenerationTechnology,2018,39(2):165-170.［9］于蓬,魏添,王健,等.氢燃料电池热电联供系统的关键问题研究[J].农业装备与车辆工程,2020,58(8):22-27.YUPeng,WEITian,WANGJian,etal.Researchonkeyproblemsofcombinedheatandpowersystemofhydrogenfuelcell[J].AgriculturalEquipment&VehicleEngineering,2020,58(8):22-27.［10］世纪新能源网.英国政府将利用氢能为居民供热[EB/OL].(2022-04-26)[2022-06-08].https://www.ne21.com/news/show-169785.html.NewEnergyNetworkinthe21stCentury.TheBritishgovernmentwillharnesshydrogenenergytoprovideheatforresidents[EB/OL].(2022-04-26)[2022-06-08].https://第11期李琳红等中国氢能供热行业发展战略研究63http://rlfd.tpri.com.cnwww.ne21.com/news/show-169785.html.［11］珊克瑞·斯里尼瓦桑,周希舟,张东杰.欧洲氢能发展现状前景及对中国的启示[J].国际石油经济,2019,27(4):18-23.ShankariSRINIVASAN,ZHOUXizhou,ZHANGDongjie.HydrogendevelopmentinEuropeanditsimplicationsforChina’shydrogenindustry[J].InternationalPetroleumEconomics,2019,27(4):18-23.［12］KIPPERSMJ,DEELAATJC,HERMKENSRJ,etal.Internationalgasresearchconferenceproceedings[C]//NorthMiamiBeach:CurranAssociates,Inc.,2011.［13］EuropeanUnion.Usingtheexistingnaturalgassystemforhydrogen[R].2009:1.［14］国际能源参考.英国打造全球首个“绿氢”供热项目[EB/OL].(2020-12-07)[2022-06-08].https://news.bjx.com.cn/html/20201207/1120333.shtml.InternationalEnergyReference.TheUKhascreatedtheworld’sfirst“greenhydrogen”heatingproject[EB/OL].(2020-12-07)[2022-06-08].https://news.bjx.com.cn/html/20201207/1120333.shtml.［15］新能源网.世界首个智能氢混合供热系统在英国亮相[EB/OL].(2022-02-24)[2022-06-10].http://www.china-nengyuan.com/news/178850.html.NewEnergyNetwork.Theworld’sfirstsmarthybridhydrogenheatingsystemhasbeenunveiledintheUK[EB/OL].(2022-02-24)[2022-06-10].http://www.china-nengyuan.com/news/178850.html.［16］于蓬,孟庆涛,王健,等.家用氢燃料电池热电联供系统的现状及发展[J].山东交通学院学报,2019,27(3):63-71.YUPeng,MENGQingtao,WANGJian,etal.Currentsituationanddevelopmentofcombinedheatandpowersystemofhouseholdhydrogenfuelcell[J].JournalofShandongJiaotongUniversity,2019,27(3):63-71.［17］吴越东.华胜厂氢气锅炉投运[M]//刘训峰.华谊集团年鉴.上海:上海交通大学出版社,2010:111-112.WUYuedong.HydrogenboilerputintooperationinHuashengPlant[M]//LIUXunfeng.HuayiGroupYear-book.Shanghai:ShanghaiJiaotongUniversityPress,2010:111-112.［18］国内首个海岛“绿氢”综合能源示范项目实现制氢[J].上海节能,2022(5):595.Thefirstisland“greenhydrogen”comprehensiveenergydemonstrationprojectinChinabringabouhydrogenproduction[J].ShanghaiEnergyConservation,2022(5):595.［19］中国新闻网.国内首座兆瓦级氢能综合利用示范站投运[EB/OL].(2022-07-07)[2022-07-08].http://www.Chinanews.com.cn/cj/2022/07-07/9797806.shtml.ChinaNews.China’sfirstmegawattdemonstrationstationforcomprehensiveutilizationofhydrogenenergywasputintooperation[EB/OL].(2022-07-07)[2022-07-08].http://www.chinanews.com.cn/cj/2022/07-07/9797806.shtml.［20］左攀华.氢气锅炉的特点与安全运行经验[J].化工装备技术,2011,32(2):16-20.ZUOPanhua.Thecharacteristicsandsafeoperationexpe-rienceofthehydrogenboiler[J].ChemicalEquipmentTechnology,2011,32(2):16-20.［21］邵党恩,罗晓艳,袁保国.燃氢锅炉工艺的探讨[J].氯碱工业,2016,52(1):26-27.SHAODang’en,LUOXiaoyan,YUANBaoguo.Discussiononprocessofhydrogenfuelboilers[J].Chlor-AlkaliIndustry,2016,52(1):26-27.［22］王玉峰.氢气锅炉运行总结[J].氯碱工业,2014,50(4):40-41.WANGYufeng.Summaryontherunningofhydrogengasboiler[J].Chlor-AlkaliIndustry,2014,50(4):40-41.［23］张希哲.亚洲首台卧式氢气锅炉运行总结[J].山东化工,2020,49(18):117-118.ZHANGXizhe.OperationsummaryofthefirsthorizontalhydrogenboilerinAsia[J].ShandongChemicalIndustry,2020,49(18):117-118.［24］沈丹丹,姚才华,刘京京.碳中和背景下天然气掺氢应用与关键技术研究[J].上海节能,2022(3):277-282.SHENDandan,YAOCaihua,LIUJingjing.ApplicationandkeytechnologyresearchonHCNGunderbackgroundofcarbonneutrality[J].ShanghaiEnergyConservation,2022(3):277-282.［25］MEHRARK,DUANH,JUKNELEVIČIUSR,etal.Progressinhydrogenenrichedcompressednaturalgas(HCNG)internalcombustionengines:acomprehensivereview[J].RenewableandSustainableEnergyReviews,2017,80:1458-1498.［26］于承雪,张心周,张科,等.小型氢燃料电池的应用现状及发展趋势[J].电池工业,2021,25(6):317-320.YUChengxue,ZHANGXinzhou,ZHANGKe,etal.Applicationanddevelopmentofsmallhydrogenfuelcell[J].ChineseBatteryIndustry,2021,25(6):317-320.［27］仲冰,张学秀,张博,等.我国天然气掺氢产业发展研究[J].中国工程科学,2022,24(3):100-107.ZHONGBing,ZHANGXuexiu,ZHANGBo,etal.IndustrialdevelopmentofhydrogenblendinginnaturalgaspipelinesinChina[J].EngineeringSciences,2022,24(3):100-107.［28］李敬法,苏越,张衡,等.掺氢天然气管道输送研究进展[J].天然气工业,2021,41(4):137-152.LIJingfa,SUYue,ZHANGHeng,etal.Researchprogressesonpipelinetransportationofhydrogen-blendednaturalgas[J].NaturalGasIndustry,2021,41(4):137-152.［29］周杰.日本“氢能社会”发展国家战略及其路线图研究[C]//国际清洁能源论坛(澳门).2017:67-101.ZHOUJie.ResearchontheJapanesenationaldevelop-mentstrategyandroadmapforitshydrogenSociety[C]//TheInternationalCleanEnergyForum(Macau).2017:67-101.［30］廖倩玉,陈志光.天然气管道掺氢输送安全问题研究现状[J].城市燃气,2021(4):19-26.LIAOQianyu,CHENZhiguang.Thesafetyresearchonblendinghydrogenintonaturalgaspipeline[J].UrbanGas,2021(4):19-26.［31］任若轩,游双矫,朱新宇,等.天然气掺氢输送技术发展现状及前景[J].油气与新能源,2021,33(4):26-32.RENRuoxuan,YOUShuangjiao,ZHUXinyu,etal.Developmentstatusandprospectsofhydrogencompressednaturalgastransportationtechnology[J].PetroleumandNewEnergy,2021,33(4):26-32.［32］杨帅.氢燃料电池系统特点及其安全检测技术研究[J].电视技术,2022,46(4):217-220.YANGShuai.Researchoncharacteristicsandsafetymon-itoringtechnologyofhydrogenfuelcellsystem[J].VideoEngineering,2022,46(4):217-220.［33］朱信,刘可.日本家用燃料电池热电联供产品经济性的初步分析[J].上海节能,2020(1):78-82.ZHUXin,LIUKe.Preliminaryeconomyanalysisof642022年http://rlfd.tpri.com.cndomesticfuelcellCCHPproductinJapan[J].ShanghaiEnergyConservation,2020(1):78-82.［34］雪球.氢能行业研究:到2030年可再生绿氢或将实现与灰氢平价[EB/OL].(2021-06-09)[2022-07-08].https://xueqiu.com/9803086374/182208618.Snowball.Researchonhydrogenenergyindustry:renew-ablegreenhydrogenmayachieveparitywithgreyhydro-genby2030[EB/OL].(2021-06-09)[2022-07-08].https://xueqiu.com/9803086374/182208618.［35］搜狐网.“碳中和”:大重构与六大碳减排路线！[EB/OL].(2021-11-02)[2022-07-08].https://www.sohu.com/a/498799693_120157024.Sohu.“Carbonneutralization”:bigreconstructionandsixcarbonemissionreductionroutes![EB/OL].(2021-11-02)[2022-07-08].https://www.sohu.com/a/498799693_120157024.［36］汉京晓,白伟,冯俊小,等.氢能在供热领域的研究与分析[J].区域供热,2021(3):45-52.HANJingxiao,BAIWei,FENGJunxiao,etal.Researchandanalysisofhydrogenenergyinthefieldofheating[J].DistrictHeating,2021(3):45-52.［37］李建林,李光辉,马速良,等.碳中和目标下制氢关键技术进展及发展前景综述[J].热力发电,2021,50(6):1-8.LIJianlin,LIGuanghui,MASuliang,etal.Overviewoftheprogressanddevelopmentprospectsofkeytechnologiesforhydrogenproductionunderthegoalofcarbonneutrality[J].ThermalPowerGeneration,2021,50(6):1-8.［38］《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》编委会.中国氢能源及燃料电池产业白皮书(2019版)[R].北京:中国氢能联盟,2019:1.EditorialBoardofWhitePaperonChina’sHydrogenEnergyandFuelCellIndustry.WhitepaperonChina’hydrogenenergyandfuelcellindustry(2019edition)[R].Beijing:ChinaHydrogenAlliance,2019:1.［39］王赓,郑津洋,蒋利军,等.中国氢能发展的思考[J].科技导报,2017,35(22):105-110.WANGGeng,ZHENGJinyang,JIANGLijun,etal.ThedevelopmentofhydrogenenergyinChina[J].Science&TechnologyReview,2017,35(22):105-110.［40］邹才能,李建明,张茜,等.氢能工业现状、技术进展、挑战及前景[J].天然气工业,2022,42(4):1-20.ZOUCaineng,LIJianming,ZHANGXi,etal.Industrialstatus,technologicalprogress,challengesandprospectsofhydrogenenergy[J].NaturalGasIndustry,2022,42(4):1-20.［41］瞿国华.我国氢能产业发展和氢资源探讨[J].当代石油石化,2020,28(4):4-9.QUGuohua.China’shydrogenenergyindustrydevelop-mentandhydrogenresources[J].Petroleum&PetrochemicalToday,2020,28(4):4-9.［42］搜狐网.氢气成本能降到几何？——加氢站与汇总篇[EB/OL].(2019-11-21)[2022-06-10].https://www.sohu.com/a/355516808_354900.Sohu.Howmuchcanthecostofhydrogencomedownto?—Hydrogenationstationandsummary[EB/OL].(2019-11-21)[2022-06-10].https://www.sohu.com/a/355516808_354900.［43］潘相敏,林瑞,李昕,等.氢能与燃料电池的研发及商业化进展[J].科技导报,2011,29(27):73.PANXiangmin,LINRui,LIXin,etal.Researchdevelop-mentandcommercializationadvancesofhydrogenenergyandfuelcell[J].ScienceandTechnologyReview,2011,29(27):73.［44］孟翔宇,顾阿伦,邬新国,等.中国氢能产业高质量发展前景[J].科技导报,2020,38(14):77-93.MENGXiangyu,GUAlun,WUXinguo,etal.ProspectofhighqualitydevelopmentofhydrogenenergyindustryinChina[J].Science&TechnologyReview,2020,38(14):77-93.［45］凌文,刘玮,李育磊,等.中国氢能基础设施产业发展战略研究[J].中国工程科学,2019,21(3):76-83.LINGWen,LIUWei,LIYulei,etal.DevelopmentstrategyofhydrogeninfrastructureindustryinChina[J].ChineseEngineeringScience,2019,21(3):76-83.（责任编辑杨嘉蕾）