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文章來源：地大熱能 發(fā)布作者： 發(fā)表時(shí)間：2021-12-13 10:37:38瀏覽次數(shù)：2129

自工業(yè)革命以來，全球化石燃料的大量使用已使全球大氣中二氧化碳的含量增加了40%，由此引起的諸如全球氣候變暖、局部地區(qū)氣候異常、極端天氣等問題逐漸變得嚴(yán)重，對(duì)人類經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展帶來了諸多不利影響。國(guó)際社會(huì)為了控制碳排放，將溫室氣體濃度控制在使氣候系統(tǒng)免遭破壞的水平上，最新達(dá)成了應(yīng)對(duì)氣候變化的國(guó)際法律文本《巴黎協(xié)定》，該協(xié)定規(guī)定歐美發(fā)達(dá)國(guó)家繼續(xù)率先減排并開展絕對(duì)量化減排，并為發(fā)展中國(guó)家提供資金支持，而中印等發(fā)展中國(guó)家應(yīng)該根據(jù)自身情況提高減排目標(biāo)，逐步實(shí)現(xiàn)絕對(duì)減排或者限排目標(biāo)。中國(guó)作為負(fù)責(zé)任的發(fā)展中國(guó)家，在協(xié)定中承諾到2030年，單位國(guó)內(nèi)GDP碳排放較2005年降低60%～65%。要實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》規(guī)定的碳減排目標(biāo)，必須減少化石燃料的使用量，轉(zhuǎn)而開發(fā)應(yīng)用清潔的可再生能源。

我國(guó)在2013年制定了《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（20142020年）》，在該計(jì)劃中，我國(guó)提出將在未來的能源發(fā)展中實(shí)施綠色低碳戰(zhàn)略，加快構(gòu)建清潔、高效、安全、可持續(xù)的現(xiàn)代能源體系，到2020年，非化石能源占一次能源消費(fèi)比達(dá)到15%。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，必須進(jìn)行的一項(xiàng)任務(wù)就是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，積極發(fā)展清潔可再生能源。目前，我國(guó)已開發(fā)的清潔能源主要有風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能、核能、海洋能、地?zé)崮?/a>、生物質(zhì)能等，其利用形式多是將其轉(zhuǎn)化為電能，例如風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、水力發(fā)電、核能發(fā)電等。相對(duì)來說，水電和核電比較穩(wěn)定，可以直接并網(wǎng)使用，而風(fēng)電和光電的波動(dòng)性較大，并網(wǎng)輸送會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，引起電網(wǎng)的安全性等問題。這就導(dǎo)致了部分風(fēng)電和光電因不能并網(wǎng)使用而被浪費(fèi)，由此產(chǎn)生了棄電或垃圾電的說法。

氫能具有使用時(shí)不排放二氧化碳并且可以大量?jī)?chǔ)存的特點(diǎn)，特別是利用可再生能源，通過電解水的方法產(chǎn)生的零碳氫氣能夠?qū)档铜h(huán)境負(fù)擔(dān)，提高能量自給率做出巨大貢獻(xiàn)，被認(rèn)為是未來的終極能源。地?zé)岚l(fā)電產(chǎn)生的電力對(duì)水進(jìn)行電解，從而制造氫氣的設(shè)施。

氫在自然界中分布廣泛，并且在自然狀態(tài)下僅存在著極少量的游離態(tài)氫。工業(yè)氫氣是指通過一定的手段，從工業(yè)原料中大規(guī)模制取的可燃?xì)鈶B(tài)氫產(chǎn)物。這種通過能量輸入從含氫原料中提取工業(yè)氫氣的過程，被稱為人工制氫，包括化石燃料制氫、水分解制氫、生物技術(shù)制氫和太陽(yáng)能制氫等。氫能作為氫的化學(xué)能表現(xiàn)為物理與化學(xué)變化過程中釋放出能量，是具有二次能源屬性的一種重要的能源類型。這種大規(guī)模人工制氫并利用氫能的產(chǎn)業(yè)被稱為氫工業(yè)，包括上游制氫、中游儲(chǔ)運(yùn)和下游應(yīng)用。

氫工業(yè)體系中各個(gè)產(chǎn)業(yè)部門之間基于一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)即為氫工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，包括氫工業(yè)價(jià)值鏈、氫工業(yè)企業(yè)鏈、氫工業(yè)供需鏈和氫工業(yè)空間鏈。為了更好地閱讀和理解本文的內(nèi)容，筆者建議首先界定和明確上述5個(gè)基本概念（工業(yè)氫氣、人工制氫、氫能、氫工業(yè)、氫工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈），并由此建立氫工業(yè)概念體系。

儲(chǔ)氫是實(shí)現(xiàn)氫能有效利用的關(guān)鍵技術(shù)之一，包括高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、金屬氫化物儲(chǔ)氫、有機(jī)化合物儲(chǔ)氫、微球儲(chǔ)氫和碳納米材料儲(chǔ)氫等。基于大規(guī)模低成本制氫和高密度儲(chǔ)氫，以燃料電池為關(guān)聯(lián)的氫工業(yè)應(yīng)用將推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和新能源汽車、分布式供能等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而改變能源結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從能源供給端到消費(fèi)端的全產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)變。