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摘要：推动氢能等清洁能源的利用以及产业链的发展，是构建绿色中国、达成“碳达峰、碳中和”目标的关键举措。氢能具有零碳且无污染的特性，被确认为“21 世纪最为理想的新型能源”，是解决人类资源问题的理想替代能源，具备广阔的应用前景。当前，国内氢能市场尚处于培育阶段，不过产业发展态势良好，已初步构建起相对完整的产业链。然而，现阶段氢能存在生产成本高、储运技术难度大、价格高等问题，这对产业发展形成了制约。发展可再生能源制氢、氢能与氨能联动生产能够有效解决储存与运输问题。河北省环绕京津，拥有天然的区位优势，其风能、太阳能能等可再生能源储量丰富，发展可再生能源制氢潜力巨大，有望成为京津冀地区的绿色氢能供应基地。

关键字：氢能，储运，制氢，绿氢，氨氢联动

氢能是“零碳”排放的绿色能源，在未来能源体系中，是推动传统化石能源清洁利用、促进可再生能源发展的二次能源。通过可再生能源制氢、储氢材料储氢、氢燃料电池发电，可构成“净零排放”的可持续能源供应系统。氢能无污染，在交通、工业等领域应用前景广阔，能够替代石油、天然气等传统化石能源，保护环境、保障国家能源安全。

一、氢能源国内外发展现状及发展趋势

我国氢能产业目前仍处于培育阶段，尚未构建起完善的商业化体系。不过，近年来在传统能源企业积极进行战略布局的推动下，呈现出快速发展的趋势。高压气态储氢是当前阶段的主流技术，35MPa 储氢瓶已实现规模化应用，70MPa 储氢瓶正在逐步推广；氢气运输主要采用技术成熟的气氢拖车，液氢槽车因受法规限制仅应用于航天领域，管道运输仍处于示范阶段。受成本与技术因素的制约，近期氢能消纳以就近利用为主要模式。

目前，世界各国的氢能生产仍以化石能源为主，约 76% 的氢气来源于天然气， 23% 来源于煤炭，电解水制氢仅占 1% 。尽管化石能源制氢技术相对成熟，但其高碳排放问题极为突出。随着可再生能源发电成本的下降，电解水制氢技术逐渐成为研究与关注的重点，但在规模化应用与成本控制方面仍需进一步取得突破。

中国作为全球氢能源产量最高的国家，合成氨和甲醇制取所需氢气能源占比分别为32% 和 27% ，炼化和化工领域的氢能源占比为 25% ，其余领域的氢能源份额仅占 16%_⨀ 。据中国氢能联盟研究院预测，在2060 年实现碳中和目标的情况下，氢气年需求量预计将超过 1.5 亿吨，在终端能源费用中的占比将超过 20% 。目前，煤制氢是我国氢能源的主要制取方式，占氢能总体产能的 62%₅ 。鉴于国内煤炭资源丰富且成本较低，在水制氢技术成本得到有效控制之前，煤制氢仍将是国内氢能制取的主要途径。

二、氢能源氢能应用场景与发展的瓶颈

我国已将氢能纳入多项国家战略规划，并建立了较完整的产业链，但产业发展仍面临诸多挑战。当前制氢结构仍以化石能源为主，与低碳目标相悖，而“绿氢”制备受限于成本与储运技术瓶颈；氢能储运环节因氢气固有的低密度、高扩散性及安全风险面临技术挑战；产业链体系尚不健全，尤其在液态储氢、“绿氢”应用等新兴领域缺乏规范引导；此外，可再生能源分布与用氢需求存在地域错位，西部富集资源与东部消费市场尚未形成高效协同的储运网络。

目前，我国氢能主要作为工业原料应用于化工领域，能源化利用比例较低。在动力应用方面，氢燃料电池汽车在商用车领域展现出良好前景，但加氢站建设仍以35MPa 为主，70MPa 技术及关键设备尚处示范阶段，且运营成本较高。在电力领域，氢储能虽具环保优势，但投资成本和效率仍显著低于主流储能技术。家庭领域的热电联供系统尚未实现商业化推广。整体而言，氢能产业发展仍面临核心技术不足的制约，特别是在燃料电池寿命、关键材料等方面与国际先进水平存在差距，有待实现技术突破和产业链自主化。

三、可再生能源制氢发展趋势

当前制氢仍以化石燃料及工业副产为主，经济性差且不符合 " 双碳 " 目标。可再生能源电解水制氢是未来重点发展方向，其中碱性电解技术成熟但多用于氯碱副产；质子交换膜电解技术效率高、灵活性好，已快速推广；固体氧化物电解虽效率潜力大，但因需高温环境支撑，仍处研发阶段。电解槽性能提升与成本优化是推动绿氢发展的关键。

四、河北省氢能源发展基本情况

河北省在氢能产业领域通过技术引进与产业布局，在制氢、储运、加氢站建设及燃料电池制造等关键环节取得系统进展。制氢方面，建成 15 个工业副产氢项目，形成日 50吨制氢能力，依托张家口风光资源建成 7 个可再生能源制氢项目，“绿氢”产能约 17 吨/ 日。储运环节开发 70 兆帕 IV 型储氢瓶技术，投入 224 辆运输车辆，将储运成本控制在每百公里 6 元 / 公斤。加氢站建设累计建成 34 座，初步形成覆盖重点城市的供氢网络。燃料电池领域实现电堆系统产能3 万台、发动机产能8000 台及整车产能3000 辆的制造能力，呈现较完整的产业链发展态势，本文从河北省建投氢能示范项目和河北省沧州市为例进行了调研。

1. 河北省建投“产学研用”联合推动氢能产业链快速发展

河北建投集团联合国内著名高校院所、行业龙头企业开展研发攻关，研究直流微网风光储互补制氢系统集成设计、运行控制等关键技术。其建设的崇礼风光储耦合制氢示范项目是全球首个离并网风光耦合可再生能源电解水制氢项目。河北建投新能源有限公司氢能科技发展中心主任李振介绍，绿电制绿氢全程环保，当前生产的绿氢主要用于交通领域，2022 年北京冬奥会为氢能大巴供氢，助力绿色奥运。未来，氢能将广泛用于工业、交通、电力等领域。李振还表示，河北建投集团组织“产学研用”联合体推动氢能全产业链发展，实施绿氢消纳应用示范项目，提供绿氢消纳场景新方案。未来，崇礼风光储耦合制氢基地二期工程完工后，绿氢年产量约750 吨，减少CO2 排放约114 万吨。

2. 沧州市氢能源制储运加用基础概述

沧州市有丰富的化石能源制氢与化工副产氢资源，集聚了欣国氢能、正元氢能等一批化工龙头企业，分布于临港经济技术开发区、新华区及任丘开发区。在区域协同上，任丘市与临港化工园区初步构建氢气产销循环体系，既为雄安新区氢燃料电池汽车供清洁氢源，也向周边加氢站供氢，支撑京津冀氢能产业协同发展。基础设施方面，全市已投运1座撬装加氢站，另有1 座在建，计划同年5 月投运。

沧州市已初步构建氢能产业链。储输环节，建成欣国氢能 2000 标方 / 小时输氢管道及由 52 台长管拖车组成的运力系统；加注体系方面，统筹产业布局、交通流向与未来发展，规划设置 54 座加氢站点（含预留备选），目前已建成 2 座撬装站，分别服务任丘市氢能公交与黄骅港—武安运输线路，另有2 座在建、22 座处于洽谈拟建阶段，沧州市主要氢能供应企业包括：

（1） 河北欣国氢能科技有限公司

该公司提纯副产氢来源为河北正元氢能科技有限公司、沧州聚隆化工有限公司。目前，该公司提纯能力为 3000 吨 / 年，2024 年度每月计划提纯 200 吨，供气品质为99.99%_< 。计划新增氢气提纯能力为 5000 吨 / 年。预计氢气提纯后售价为 21 元 / 公斤，送到沧州市主城区的运费价格为5 元/ 公斤（按运输距离 50 公里测算）。

（2） 中国石油天然气股份有限公司华北石化分公司

目前，该公司副产氢年产最高达 1500 吨，氢气提纯能力与产能匹配。2024 年将按需生产氢气，供气品质 99.999% ，工业副产氢与提纯后氢气公开售价均为19 元/ 公斤（北京 17 元 / 公斤），具体售价需与中石油北京销售公司、华北石化分公司协商。送到市主城区运费预计 13 元 / 公斤（按 120 公里测算）。此外，华北石化分公司被中石油总部规划为华北地区氢能供应中心，计划新增 3000 吨 / 年氢气提纯能力，项目已完成可研，计划年底竣工投产，远期规划氢气产能达15000 吨/ 年。

（3） 中石化沧州炼化公司

该公司可供外售的副产氢产能为 9100 吨 / 年，2024 年将根据市场需求生产。目前氢气的提纯能力为780 吨/ 年，计划新增1000 标方/ 小时氢气提纯装置，预计6 月底投产。工业副产氢售价为15元/公斤，氢气提纯后售价为21元/公斤，不负责配送，需用气方自提。沧州市发改委向该公司推荐天津工业大学沧州新模科技有限公司的氢气分离膜技术，该公司更倾向于沿用现有提纯技术。

五、河北省氢能源市场发展存在的问题分析

河北省氢能产业面临发展挑战，在氢能源产业结构方面，当前氢能生产以高碳排放的化石能源制取的“灰氢”为主，可再生能源制氢潜力占比很低。“面临环保与低碳转型双重压力，且“灰氢”经济性与竞争力不足；应用层面，示范规模有限、场景单一，区域协同不足，难以拉动全产业链发展；基础设施方面，外销比例低、储输系统不完善，制约终端应用规模化推广；整体来看，产业链尚处起步阶段，技术装备、材料研发与系统集成等环节需“建链、延链、补链、强链”，提升产业竞争力。

六、河北省氢能源市场发展建议

（一）布局氢能产业链相关联技术、设备、材料

氢能产业已成为我国未来能源战略布局的重要部分。储氢设施是氢能产业的基础设施，在产业发展过程中要适度超前建设才能支撑产业的发展；氢的储运是制约我国氢能和燃料电池产业发展的关键环节，氢能产业发展给压力容器行业带来新机遇，对材料的要求逐步提高。随着加氢站、制氢站的建设增多，储罐需求稳步增加，高压大容量的储罐壁垒较高，车用储罐需求量大，建议关注拥有 III 型储氢瓶与 IV 型瓶技术；材料方面，建议关注生产储罐用钢材和碳纤维。

（二）布局氢能储运市场

在氢能储运技术体系中，固定式储氢罐用于加氢站与制氢站，随各地氢能政策推进，市场需求扩大，竞争不充分，前景明朗。当前加氢站主流为35MPa，因燃料电池汽车供氢系统向 70MPa 升级，站内储氢系统有压力提升需求，未来高压、大容量储罐技术与市场空间将释放，但技术壁垒高。车载储氢方面，气瓶技术正从钢制瓶向轻量化的 III 型、IV 型复合材料瓶转型，该领域市场容量大但竞争激烈，技术领先且能控制成本的企业更具优势。氢气运输环节，20MPa 管束集装箱在短距离、小规模场景应用广泛，技术成熟、参与者多，是目前主要的近距离输氢方式。

（三）氨氢联动促进氢能源产业体系的发展

氨作为一种高效的氢能生产储运载体，在构建“氨—氢”绿色碳循环经济产业方面展现出显著优势。沧州市作为化产 业高度集中的城市，其氨的生产、储存、运输及应用产业体系已达到相当成熟的水平，为氢- 氨联动构建零碳能源体系提供了坚实的基础。

1. 氨在氢气储存与运输问题上的应用

氨作为产量最大的无机化工产品之一，2022 年全球氨总产量约为 1.9 亿吨，常温常压下氨为气态，在标准大气压下的 -33℃或常温 1MP 高压情况下，氨以液态形式存在，安全性高。除车载船运外，液氨还可利用管道输送。绿氨作为绿氢储运的载体，解决氢储运难题，降低储运成本；绿氨可以直接应用于燃料电池或者作为燃料燃烧。因此氨既是氢能载体，也是零碳燃料，在构建“氢能社会”方面有望发挥重要作用。

2．氨的绿色制造、绿色制氢

绿氨制造理论上可用水、空气和可再生能源实现全流程无碳生产，核心是整合绿电电解水制绿氢，再与氮气合成氨。该路径能将间歇性可再生能源转化为稳定化学能储存，解决能源时空分布不均问题。从氢能载体看，氨优势显著，质量储氢密度达 17.6% ，高于其他制氢体系；通过中温催化分解可高效释放氢气，分解率超 99% ，且工艺设备简单、原料易得、成本低；因原料纯度高、无副反应，所得氢气杂质少，易精制为高纯度产品，在安全性、经济性与系统集成方面竞争力强。

3.“氨 - 氢”能源绿色循环经济路线

3.1“零碳”能源路线

氨的制造和运输有成熟标准规范与工艺体系，能“无碳化”和远距离输送，成本优势显著。与多种液体储氢载体技术相比，氨成本较低，可有效实现无碳储能。沧州市可再生能源资源丰富，开发潜力大。为应对可再生能源不稳定性，沧州市推动可再生能源制氢与合成氨技术融合。应用该技术可高效利用风能和太阳能，避免能源波动不利影响，构建稳定可靠的氢氨联动零碳能源产业体系，支撑沧州市能源结构优化和绿色低碳发展。

3.2 实现“风能、太阳能- 氨- 氢”零碳能源循环路线所面临的挑战

3.2.1 高效电解水制氢工艺

目前，电解水制氢技术主要分为三大类：碱性电解水制氢、质子交换膜电解水制氢以及固体氧化物电解水制氢。其中，碱性电解水制氢技术因其较高的成熟度而成为应用最为广泛的制氢技术。

3.2.2 高效、安全的低温低压合成氨

合成氨制造工艺需要使用催化剂 ， 来降低反应的温度和提高合成的速度。合成氨工业中普遍使用的主要是以铁为主体的铁触媒催化剂 ， 铁触媒在 500c 左右时的活性最大 ，因此 ， 合成氨的温度一般在 500℃左右 ， 设备需要在高温下工作。因此，为能在更低的温度和压力下高效地合成氨， 需开发新的催化剂。

4. 氨氢联动的结论性分析

氢能是重要清洁能源，具来源广、低碳环保特点，但储存与运输的安全性和经济性制约其推广。氨因易制备、储运安全，被视为有潜力的氢能载体，可缓解可再生能源不稳定性。绿氨技术核心是零碳排放合成氨与高效氨分解制氢，产生的绿氨与绿氢可作低碳原料或燃料。构建“氨- 氢”协同路径，贯通可再生能源与氢能产业，形成绿色循环经济体系，对能源转型和可持续发展有重要意义。

参考文献：

[1] 阳月 ， 杨明 ， 陆晖 . 我国氢能产业发展综述 [J]. 红水河 ，2025，44（01）：54-7+88.

[2] 张荣达 ， 赵晓丽 ， 张庆斌 ， 等 . 基于风光发电的中国各省绿氢替代灰氢经济性研究——基于精细地理网格分析 [J]. 资源与产业 ，2024，26（03）：8-12.

[3] 康新伟 . 河北省交通运输碳达峰及电 - 氢 - 交通协同碳减排路径研究 [D]. 石家庄铁道大学 ，2024：91-93

[4] 吴敏 . 氢能源：汽车领域当之无愧的顶流 [N]. 中国政府采购报 ，2022-02-18（005）.

[5] 邱洁 ， 周家欣 ， 殷康 ， 等 . 基于“双碳”目标的河北省氢能产业布局规划 [J].太阳能 ，2025，（02）：2-7.

[6] 中国氢能发展报告（2025）

[7] 郭佳泰 . 加速发展氢能新质生产力 [N]. 中国船舶报 ，2025-03-12（004）.

作者简介：刘一涵，（2004.12- ），男，汉族，河北省沧州市，本科，沧州师范学院，2022 级计算机科学与技术专业，研究方向：智能节能。

通讯作者：于春荣（1974-8 月），男，汉族，河北省沧州市，高级实验师，研究方向为计算机科学与技术。

基金项目：2025 年度沧州市科协科技创新课题；课题题目：双碳目标下河北省氢能源发展路径研究，编号：CZKX2025101