中國是全球氫能利用的大國，目前已形成京津冀、長江三角洲、珠江三角洲等多個氫能產業集群。


我國已制訂《能源技術革命創新行動計劃(2016—2030年)》，提出氫工業(氫的制取、儲運及加氫站)、先進燃料電池、燃料電池分布式發電三大戰略發展方向，以及大規模制氫技術、分布式制氫技術、氫氣儲運技術、氫氣/空氣聚合物電解質膜燃料電池(PEMFC)技術、甲醇/空氣聚合物電解質膜燃料電池(MFC)技術和燃料電池分布式發電技術等6項創新行動。通過消納棄水、棄風、棄光等富余新能源，減量替代煤、石油和天然氣等化石燃料，加上煤炭的清潔高效利用，逐步降低成本，穩步提高安全性，通過“三大發展階段”建立有利于氫能產業發展的支撐體系，建成全國性氫能供給和利用基礎設備網絡。


近期(到 2030年)，以煤制氣為代表的化石基氫能產業發展取得重大突破，初步完成產業鏈示范。目前需要加快我國煤炭地下氣化制氫資源評價、經濟高效產氫配套系列技術攻關與現場試驗，以及超深層、超臨界水氣化制氫技術儲備，特別是對高效產氫機理進行深化研究，加強對地質評價、工程工藝、監測控制、安全環保等系列技術，以及高溫高壓井下工具及高強度防腐管材等重大裝備的研制攻關。


全國煤炭地下氣化潛力巨大，僅鄂爾多斯盆地埋深介于1000~2000米的煤炭資源量就達1.3×1012噸，保守估算可氣化采出商品工業氫氣約 10×1012立方米(相當于 9×108噸)。應當按照淺層(地層壓力低于10兆帕)、中深層(地層壓力介于10～22兆帕)和超深層、超臨界水(地層壓力超過22兆帕)3個層次來布局我國煤炭地下氣化產業發展，并優選鄂爾多斯、二連、準噶爾等盆地開展現場試驗研究。


中期(2035~2050年)，氫能產業成為我國新的經濟增長點和新能源戰略的重要組成部分;打造新材料、儲能和氫能產業鏈;加大石墨烯、納米超材料等新材料的超前儲備。通過自主、合作、技術購買、優質企業并購等多種方式，研發和大規模生產高標準、高性能車用、船用等電池，與主要汽車廠商合作或參股推動標準化電池在交通領域的規模利用。發揮企業加油站布局優勢，建設大型倉儲式充電中心，快速建立新能源汽車高效率充電站網絡，搶占交通領域能源革命的先機。發揮石油管道布局優勢，發展棄風、棄光、棄水低成本電解制氫、天然氣管網輸氫、摻氫天然氣、液化氫、加氫站等業務。


遠期(2050~2100年)，氫能成為我國能源消費結構的重要組成部分，依靠新能源等實現國家“能源自主”。中國“能源自主”概念是指通過中國新能源生產革命，實現能源生產基本自給和消費安全。


2017年，我國一次能源產量中，煤炭占70%、石油占8%、天然氣占 5%、新能源占17%。中國煤炭資源豐富但油氣相對不足的先天稟賦條件，決定了能源生產和消費必須具有中國特色，構成“一大三小”(煤炭大，石油、天然氣、新能源小)的中國能源結構。太陽能、風能產量的增長率最快，水電、核電產量的占比最高，氫能、儲能、新材料、新能源最具顛覆性，應加快煤炭清潔化利用、使新能源“兩個規模”提前到來，減少油氣在我國能源利用路徑中的時間跨度和安全壓力。中國“能源自主”的前提條件是新能源占主體地位。


我國需要謀劃加快實現常規—非常規油氣的“生產革命”、煤炭發展的“清潔革命”和新能源發展的“速度革命”，力爭2050年前后實現能源結構從“一大三小”向煤炭、油氣、新能源“三足鼎立”的能源結構轉型，屆時煤炭約占一次能源消費比例40%、油氣占30%、新能源占30%。


到2100年前后，有可能依靠新能源等實現國家“能源自主”。化石能源占一次能源消費結構的比例下降至30%，非化石能源占到70%，實現二者的地位轉換。


中國科學報 　 作者： 鄒才能(作者系中國科學院院士)