产业创新五大前沿领域,绿氢规模化应用实现零的突破

本次《报告》由中国科学技术信息研究所、上海市科学研究所联合编撰，从政府关注重点、产业发展前景、对经济社会的全局带动和重大引领作用等方面遴选而来，研判了中国在五大前沿领域的全球技术定位，并提出了策略建议。同时，《报告》分析了上海在上述领域的研发基础，并为上海更好推进未来产业发展提出了发展策略。

以类脑芯片为例，《报告》指出，该领域在2015年之后得到长足发展，尤其是深度学习加速器近年取得重大进展。全球研发大国在类脑芯片领域竞争激烈。

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量子信息方面，得益于量子信息三大子领域研发持续推进，量子信息的基础研究和技术研发成果近十年的高速增长。

其中，量子计算是量子信息领域的关注焦点，样机研发与性能提升是其核心，超导和离子阱技术路线持续领跑，硬件技术仍处于多种方案并存发展阶段；基于量子隐形传态、存储中继和转换等关键技术构建量子信息网络，将是量子通信领域的未来方向；在量子测量领域，原子钟、重力仪、磁力计、光量子雷达等多类型产品已逐步走进商业应用。

具体到中国，国内在五大未来产业前沿领域中表现不俗。以类脑芯片为例，虽然研究起步较晚，但在2016年与美国同步进入快速增长期，目前中国的基础研究和技术研发成果数量均居全球首位。

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此外，在量子信息领域，《报告》还指出，创新大国在这方面的竞争激烈，美国的量子计算和量子测量优势明显，而中国在量子通信占据主导地位。

中国绿色制氢论文数量居全球首位，专利申请量仅次于日本，有3个机构入围全球前20强研发机构。不过，日本企业在绿色制氢领域的技术研发中占有绝对优势，中国还需提升企业参与度。

8月30日，中国石化宣布，我国规模最大的光伏发电直接制绿氢项目——新疆库车绿氢示范项目全面建成投产，这标志着我国绿氢规模化工业应用实现零的突破，也被业界认为是我国绿氢产业发展的一个里程碑。

氢能被称为“21世纪的终极能源”。国际氢能源委员会发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》称，2050年，全球氢能源需求将增至目前的10倍，产业链产值将超过2.5万亿美元。

另据中国氢能联盟预计，至2025年，我国氢能产业产值将达到1万亿元。2050年，氢能在我国终端能源体系中占比将超10%，产业链年产值将达12万亿元。

那么何谓绿氢？根据中国氢能联盟发布的《低碳氢、清洁氢与可再生氢的标准与评价》，氢气一般分为低碳氢、清洁氢与可再生氢，俗称灰氢、蓝氢和绿氢。

灰氢指的是通过化石燃料（石油、天然气和煤）制取的氢，在制取过程中碳排放强度相对较大；蓝氢指的是利用化石燃料制取的氢，同时配合碳捕捉和碳封存技术，碳排放强度相对较低；绿氢指的是利用风电、水电、太阳能、核电等可再生能源，通过电解的方式制取的氢，制氢过程完全没有碳排放。

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国际投资银行高盛集团此前发布的报告认为，绿氢已成为实现全球净零排放的关键支柱，有助于减少15%的全球温室气体排放，是深度去碳化的最终解决方案。

由光伏电和风电构成的绿电，是生产绿氢最理想的能量来源。光伏发电直接制造绿氢，简单来说，就是将光伏产生的绿电输送到制氢厂，通过电解槽等核心装置，以电解水的形式产生氢气。由此产生的绿氢将被运送到炼厂、钢铁厂等应用端，替代原有的灰氢和蓝氢。

库车绿氢示范项目的建成投产，不仅首次贯通了光伏发电、绿电输送、绿电制氢、氢气储存、氢气输运和绿氢炼化全产业链，而且还形成了具有自主知识产权的大规模电解水制氢工艺与工程成套技术，将为绿电制绿氢产业发展提供可复制、可推广的示范案例。

除了库车绿氢示范项目外，今年2月，中国石化还启动建设了鄂尔多斯3万吨/年绿氢项目。该项目将通过风光耦合所制绿氢就地供应中天合创能源有限责任公司生产高端绿色化工材料。

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但总体而言，范松林认为，绿氢工业还仍处于产业发展初期阶段，规模化工业应用主要面临技术、成本、应用场景不完善等问题。

当前主流绿氢技术路线，主要为碱性水电解制氢技术（AE）和质子交换膜水电解制氢技术（PEM）。业内人士称，我国AE制氢技术水平与国外相近，拥有完全自主知识产权的设备制造、工艺集成能力。在PEM制氢技术方面，我国尚处于研发走向工业化的前期阶段，电解槽的质子交换膜和膜电极等核心技术和装备目前主要依赖进口。

其中，电解水制氢系统在制氢站总成本中的占比约为80%，且技术壁垒较高，因此电解槽的成本和技术的进一步革新，是绿氢产能更上一层楼的关键。