创新 • 创优 • 创见
2021年10月31日，《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会（COP26）在英国苏格兰格拉斯哥正式开幕。会议指出氢能是应对气候变化的宝贵机遇，是世界气候中和拼图的关键，是全球许多国家实现气候中和目标的可行方案。
截至2021年12月，全球公布氢能战略的国家和地区数量达到28个，仅2021年就有包含英国、俄罗斯在内的12个国家发布氢能规划。这些已发布国家氢能战略的国家和地区，其GDP占全球GDP的比例超过70%。
在全球关注以及各国政府的支持下，国内外氢能核心技术正依托行业领军企业进行迅速攻关，并不断取得突破。从制氢到储运再到应用，行业典型示范应用不断涌现，为氢能产业的健康发展提供了有力支撑。
一、低碳与清洁制氢
经济性是氢能商业化和规模化发展所面临的最大挑战，而低碳化是全球各国推进氢能发展的重要方向。因此，不少国家通过项目示范来引领清洁制氢的发展，为清洁制氢提供了示范性的引领作用。
英国首个集成化“净零”示范项目 HyNet项目
HyNet是英国首个大规模采用氢气的项目，旨在成为全球首个实现“净零”排放的产业集群，以应对英国工业脱碳挑战。该项目包括多个关键部分，例如对现有设施进行升级以实现大规模氢气生产。未来，HyNet项目将逐步扩大终端用户范围，覆盖工业、供暖和交通等多个领域，以实现多领域协同减排，并为各国各行业的低碳发展提供有益的建议。
奥地利绿氢制取及冶金脱碳旗舰项目 H2FUTURE项目
H2FUTURE 是欧洲在可再生氢生产和氢冶金领域的旗舰项目，其最终目标是以可再生能源电解水产生的氢气替代碳作为还原剂，进行炼铁，从而降低钢铁生产过程中的碳排放。该项目采用西门子SILYZER质子交换膜电解水制氢技术，该技术的优点包括维护需求低、产生的氢气纯度高、不使用腐蚀性溶液或酸等有害物质，从而降低操作人员风险并延长使用寿命。
美国光解水技术商业化探索者 SunHYDROGEN项目
SunHYDROGEN项目旨在通过对光吸收材料、催化剂及系统工程的创新研究，以解决现有光电化学技术在耐久性方面的瓶颈问题，从而提高光解水制氢技术的生产效率并降低成本。据了解，该公司目前已经成功研发了具有突破性的高活性纳米制氢颗粒、高效多结纳米太阳能电池以及低成本电化学滚动式光解制氢工艺系统。
二、电网优化需求响应+光伏制氢
日本氢源自主化的典型举措
FH2R项目
不同于其它制氢项目，日本福岛光伏制氢项目FH2R项目该项目旨在通过调整电力系统的供需平衡，在不使用蓄电池的情况下，最大限度地利用输出波动较大的可再生能源，并建立清洁，低成本的制氢技术。具体来说，项目基于市场氢气需求预测系统进行氢气的生产和储存，并通过调整制氢设备产生的氢气量来调整电力系统的供需平衡。而项目产生的氢气则将用于固定燃料电池的发电，以及燃料电池汽车和燃料电池公共汽车。
欧洲绿氢与电网互动项目
Demo4Grid项目
该项目旨在为输电系统运营商APG提供电网平衡辅助服务。通过利用水电、风电和太阳能等间歇性可再生资源的剩余电量，将其转化为较为经济的氢气并储存。然后在电网需要的时候，再将这些氢气转化为电能，从而充分利用可再生能源发电设施，降低二氧化碳排放量。
三、氢能储运与贸易
储运基础设施是氢能发展的重要支撑，各国正积极开展储氢、运氢等技术的应用探索，并取得了不错的成绩。
日本-澳大利亚液氢海运项目
HESC项目
HESC项目旨在打造零碳排放的氢能供应链，特别是在褐煤气化、液氢长距离大规模运输、液氢装卸和储存等领域取得了显著成果。在试点阶段，该项目成功地将澳大利亚褐煤生产的氢气冷却至零下-253°并转化为液氢。HESC项目把氢气体积压缩至1/800，将其装载到专用运输船上，经过16天的航行，成功运抵日本神户。这一过程为液氢的冷却、压缩和远程运输提供了可行的解决方案。HESC项目的商业化将为氢能产业运输带来更高的经济效益。
日本-文莱有机液氢储运探索组织
AHEAD项目
AHEAD项目是世界首个基于有机液体储氢的全球氢供应链示范项目，为各国有机液体储氢提供解决方案。相对于低温液态储氢的高能耗（25%左右）、易蒸发（0.5-1%/天），有机液态储氢具有性能稳定、简单安全以及可充分利用现有石化基础设施等优势。但也存在着反应温度较高、脱氢效率较低、催化剂易毒化等问题。因此，该技术的核心是找到高效的催化剂。AHEAD项目利用甲基环己烷为载体开发的催化剂，有效解决了脱氢效率较低、催化剂易毒化等问题。项目在文莱制氢厂采用SPERA技术，将氢气与甲苯进行混合，通过化学方法将其转化为甲基环己烷（METHYLCYCLOHEXANE，MCH），并冷却至液态。随后，将液态MCH运输至日本川崎，经过脱氢处理后供应给消费者。在项目运行的一年时间里，共计向日本提供了约210吨氢气。
四、固体储氢
中国辽宁兴城固体储氢项目
辽宁兴城固体储氢项目使用新能源发电进行电解水制氢，利用镁基储氢材料进行储存以及运输。在此基础之上，辽宁兴城不仅投运了全球首座低压加氢示范站，亦上线了我国首辆装配有低压合金储氢系统的公交车。低压加氢站相较于同等规模高压加氢站成本更低，安全性更高。预计低压加氢站设备投入成本比高压加氢站设备成本节约70%以上，占地面积由3,000平米降到300—500平米。且装有低压合金储氢系统的公交车加氢15kg仅用时约20分钟，可满足车辆300km以上的运营里程需求，驾乘感受与纯电公交车无异。
英国管道掺氢示范项目
HyDeploy项目
HyDeploy项目总体目标是为掺氢天然气提供安全案例，并消除掺氢天然气市场所面临的监管难题。其创新之处在于，让氢气生产商像现有的生物甲烷供应商一样向天然气网络中注入氢气，这意味着客户可以继续正常使用其天然气供应，无需对燃气器具或管道进行任何更改的同时减少碳排放。HyDeploy作为英国第一个向气体网络注入氢气的示范项目，氢气注入体积比达到20％。
日本加氢站运营示范项目
JHyM项目
JHyM项目的目标是在燃料电池汽车推广初期，实现加氢站的战略部署和高效运营。该项目致力于提升用户使用燃料电池汽车的便捷性、推动燃料电池汽车的普及以及加氢站的普及。项目主要涉及加氢站、压缩机、储氢罐、冷却机以及加注机等关键技术的应用。根据加氢站的用氢供给方法，该项目建有三种类型的加氢站，即站内制氢加氢站、外供氢加氢站和移动式加氢站。
瑞典玛丽斯塔德光伏制氢加氢一体站
作为全球首个签约建设的离网光伏制氢加氢一体站，该项目是离网、现场制氢和无排放模块化能源系统解决方案的典范。项目展示了如何储存可再生能源，并使其全年可用，即使在光照不足的冬季也能为燃料电池汽车提供氢气。该项目实现了全程零排放，为可再生能源存储以及在不同环境下燃料电池零排放加氢提供了解决方案。
全球氢能全产业链当前试点示范项目以绿色低碳发展为主要驱动力，新模式、新业态和新技术不断涌现。在制氢侧方面，电解水项目作为全球氢能产业绿色低碳发展的重要技术备受各国关注；将天然气制氢、碳捕获与封存（CCUS）技术相结合，以生产低碳氢气的技术，在部分示范项目中也受到了重视；光解水制氢等新型制氢技术已有商业化探索，未来制氢项目将呈现以绿色低碳为主的多元技术路线。在储运与贸易方面，天然气管网掺氢输送、液氢、固体储氢项目源源不断，但氢能的大规模储运仍处于初步探索阶段，加氢站运营则呈现出多样化特点。
