碳中和目標下我國LNG產業鏈發展對氫能產業發展的啟示

隋朝霞

（中海石油氣電集團技術研發中心，北京100007）

隨著我國“3060”碳達峰、碳中和目標的提出，能源系統清潔低碳轉型力度加大，擴大天然氣利用規模和發展氫能產業[1]有助于構建我國多元、低碳的能源供應體系。天然氣是清潔的化石能源，也是實現能源結構轉型的重要橋梁能源[2]。液化天然氣（LNG）是我國天然氣供應和利用的重要形式；氫能是二次能源并且是重要的能源媒介，具有清潔低碳特點，在未來化石能源清潔化利用、新能源為主的能源結構中具有廣泛的應用前景[3,4]。

LNG和氫能在制取、儲運、應用等產業鏈的各環節具有諸多相似性和多領域融合發展機會[5]。本文經研究分析，歸納總結出LNG產業鏈與氫能產業鏈的相似和不同，結果見圖1。從制取方式看，LNG是液態天然氣，油氣田生產的天然氣經凈化處理和低溫液化后成為LNG。全球來看，目前天然氣制氫是氫氣的主要來源，其經濟性明顯優于可再生電力制氫，其環保、能效指標優于煤制氫。從儲運方式看，LNG的低溫特性和壓縮氫氣的高壓特性使兩者在儲運過程中都有較高的技術和材料要求，LNG氣化成天然氣可與氫氣摻混通過天然氣管道進行輸送；從應用場景看，LNG的應用領域主要集中在工業燃料、建筑用能、發電、交通用能以及化工等行業。氫能應用廣泛并且與LNG有較強的相似性，其通過氫燃料電池在交通領域、建筑分布式綜合能源系統有較好的應用?？梢灶A期的是，未來隨著氫能規?；l展，在工業燃料、發電等領域氫能將有更加豐富的應用場景[6,7]，并將促進鋼鐵、化工等行業的清潔脫碳[8]。

圖1 LNG與氫能產業鏈對比

基于LNG和氫能產業鏈的共性分析認為，隨著能源清潔低碳發展的深入，LNG與氫能產業將實現融合發展，長期來看將形成清潔能源的接替。自我國引進LNG以來，LNG產業發展取得了顯著的成果，因此，本文深入分析了LNG產業發展經驗，并多維度提出氫能產業發展建議，對促進我國氫能產業健康發展具有重要意義。

1 我國LNG產業發展現狀

根據國家統計局和海關總署數據，2020年我國天然氣表觀消費量為3259×108m3，占一次能源消費的8.5%，其中進口LNG約占天然氣消費量的28%，是我國天然氣重要的資源供應來源，見圖2。未來，隨著我國碳中和目標的實施，天然氣供應和需求將保持長期增長[9]。2006年自中海油在廣東深圳建成我國第一座LNG接收站——廣東大鵬LNG接收站以來，我國開始引進LNG資源。經過十余年的快速發展，目前我國LNG產業鏈條完整、產業發展較為完善，產業規模不斷擴大。2006年我國LNG引進量75×104t，到2017年我國已成為全球第二大LNG進口國[10]，2020年進口量達到6679×104t，見圖3。

圖2 2020年我國一次能源消費結構及天然氣供應構成

圖3 我國LNG進口量增長趨勢

基礎設施方面，截止2020年末我國已建成LNG接收站22座，設計接收能力超過9000×104t，分布在我國東部及東南部11個沿海省市。中海油作為主要LNG資源供應商，從引進LNG資源起積極推動LNG接收站基礎建設，已建成LNG接收站10座。中石油建成LNG接收站3座，中石化建成LNG接收站3座，其他天然氣進口主體建成6座。

核心技術和裝備方面，國內已掌握LNG產業核心技術，具備主要裝備自主制造能力。中海油氣電集團、中石油寰球集團、中石化天然氣分公司等國內LNG領軍企業，以LNG產業和工業制造業基礎為依托，聯合科研機構、制造企業開展技術攻關，掌握了天然氣液化、LNG接收與儲存、天然氣和LNG運輸、LNG車船加注產業核心技術體系，并形成了大型LNG儲罐、氣化器、罐頂吊機等產業鏈關鍵裝備制造能力[11]。

2 我國氫能產業發展現狀及問題

近幾年我國氫能產業發展提速，國家出臺產業政策明確支持氫能發展?！丁笆濉眹覒鹇孕孕屡d產業發展規劃》、《能源技術革命創新行動計劃（2016-2030年）》、《能源生產和消費革命戰略（2016-2030年）》以及2019年國務院《政府工作報告》等，從發展戰略規劃層面明確了氫能和燃料電池產業的定位，確定了開展氫能與燃料電池技術創新、推動加氫等基礎設施建設等重點任務[12]。各地發展氫能的熱度高漲，已有二十多個省份發布了氫能和氫燃料電池汽車相關產業規劃，提出了產業目標和行動計劃，并配套出臺了氫燃料電池車、加氫站和加氫補貼等多種形式的補貼政策。

我國已經具備一定的氫能產業基礎，氫氣產量呈現增長趨勢，2019年產量約為3300×104t，其中煤制氫和天然氣制氫約占77%、工業副產氫約占21%，其他電解水制氫約占1.5%[13]。交通領域是目前我國氫能發展的主要市場。截止2020年底全國建成運營加氫站約80座，氫燃料電池汽車保有量7300余臺，主要分布在燃料電池汽車產業發展基礎較好的珠三角、長三角和京津冀等地區。在經濟技術實力較強的珠三角、長三角、京津冀、華中等幾個區域聚集了一批燃料電池、燃料電池汽車等技術研發、裝備和整車制造企業，以及制儲氫、加氫站開發建設企業并快速發展[14]，廣東、上海、北京等地實現了氫能和燃料電池汽車全產業鏈的示范運營[15]。我國氫能大規模商業化發展的基礎已初步形成[16]。

目前，我國的氫能產業尚處于起步階段，產業發展還存在一定的問題：（1）產業發展系統性戰略不明確，氫能與燃料電池尚未形成系統的發展目標和實施路徑，不利于產業長期發展[17]；（2）清潔能源制氫、儲運、加氫等環節基礎設施較為薄弱是產業規模擴大的瓶頸；（3）燃料電池總體技術水平落后于國際先進水平，部分關鍵材料和關鍵零部件仍依賴進口[18]；（4）產業鏈不成熟，氫能熱潮下，地方在產業基礎、推廣應用等方面的資源支持有限，布局氫能的企業在氫能和燃料電池方面尚處于研發階段，技術實力亟待提升。然而，氫能作為新興產業發展潛力巨大，相關企業和機構應從產業發展的層面積極制定技術、政策、市場和產業鏈的發展目標和方向，這將有助于夯實氫能產業基礎并推動產業穩步健康發展。

3 LNG產業發展的啟示

我國LNG產業從起步到快速成長，積累了豐富的發展經驗，以下主要從技術創新、產業政策、發展模式、產業鏈培育四個視角分析總結LNG產業發展經驗，并基于此提出氫能產業發展的建議。

3.1 LNG產業發展的經驗

3.1.1 技術創新是產業發展的主要驅動力

立足產業的自主技術突破和技術體系發展完善，為我國LNG產業快速興起和壯大提供了持續的驅動力，科技創新推動行業加速升級發展。國外發展LNG產業已有幾十年的歷史，天然氣液化、LNG接收、存儲等核心技術主要掌握在少數國外公司手中，國內LNG產業發展的初期核心技術和裝備進口增加了引進LNG的成本。隨著我國LNG產業升級，一批能源企業、制造企業、科研院所聯合形成技術攻關團隊，在技術引進的基礎上加快自主技術創新，深入核心技術和關鍵設備制造的研發攻關，逐步積累了豐碩的技術成果和工程應用能力。以大型LNG儲罐為例，我國已成功掌握大型儲罐自主設計、建造技術，為國內LNG接收站加速布局提供了保障。

3.1.2 產業政策是產業發展的重要支撐力

“十三五”以來，我國出臺了一系列天然氣產業鏈相關政策，并逐步形成了圍繞產、供、儲、銷體系建設的產業政策，創造了行業升級發展的利好環境[19]。通過深入實施油氣體制改革支持鼓勵加大油氣勘探開發力度，國內天然氣儲量增加顯著，天然氣產量快速增長，2020年國內天然氣產量達到1888×108m3。2017年國家發改委印發《加快推進天然氣利用的意見》，鼓勵天然氣在工業燃料、發電、城鎮燃氣、交通運輸各個環節的利用，提高天然氣在一次能源結構中的比例，以及實施油氣管網運營機制改革和下游市場化改革、加強壟斷環節監管等措施同時釋放市場活力，促進行業有序發展。

3.1.3 發展模式是產業發展的長期增長力

LNG產業發展初期采用一體化發展模式，同步規劃建設LNG接收站、天然氣發電廠，在風險控制、資源保障、產業增值等方面產生了積極作用。隨著天然氣消費量和LNG進口量不斷增長，LNG產業規模持續擴大，逐步引導LNG引進環節和終端消費環節形成競爭性市場環境。三大石油公司、地方或民營能源公司、投資公司、城燃公司等多種投資主體參與LNG接收站建設，或通過第三方開放的LNG接收站參與LNG進口業務；終端消費環節的競爭表現更為多樣化，城燃公司等終端能源供應公司之間、LNG與管道氣之間存在不同形式的競爭。競爭的市場環境推動了行業運營能力和綜合效率提高，使得LNG在需求側的競爭力不斷增強。

3.1.4 產業鏈協同是產業發展的主要推動力

LNG產業已形成上、中、下游有效協同的發展秩序。上游LNG資源供應商建設運營LNG接收站進口LNG資源以液態或氣態形式供應市場；中游管網和液態運輸商承擔天然氣和液態LNG的運輸和分銷；下游燃氣電廠、工業用戶、城燃企業進行利用，參與主體在產業鏈各有分工，又相互滲透和融合。近年來LNG在交通運輸、工業點供等的市場需求增長迅速，資源供應商在LNG接收站增加液態裝車撬提升液態外輸能力，運輸和分銷商則提升槽車運力以及建設小型LNG儲備設施和氣化設施。因此，產業鏈有效協同更加適應市場發展趨勢，高效滿足市場需求。

3.2 對氫能產業發展的啟示與建議

3.2.1 堅持氫能和燃料電池自主技術創新

國內氫能產業尚在發展初期，借鑒LNG產業技術創新經驗，一方面把核心技術開發作為產業發展的首要任務，通過攻關掌握核心技術促進形成高質量的發展路徑，避免低效投資；另一方面加快形成核心技術創新的高效模式，重視基礎研究，加強技術創新的組織建設，強調應用創新支持建設產業融合的工程實驗平臺，支持燃料電池技術研發以及燃料電池技術在交通、分布式供能等應用領域的研究。區別于LNG產業技術遵循的是引進創新的發展路徑，而氫能核心技術要堅持自主創新為主，起步階段就要圍繞核心技術加強研發投資，推動電解水、氫能儲運、燃料電池等技術以及材料和設備的開發[20]；建設技術標準體系，形成技術自主創新的燎原之勢。

3.2.2 加大產業政策支持力度

借鑒LNG產業系統化政策經驗，氫能產業需要依靠產業政策，明晰國家層面和有地方特點的發展路線圖。通過發展規劃、財稅補貼、項目扶持等政策引導產業技術突破、資本投入、基礎設施建設有序推進。圍繞氫源端和應用端制定產業扶持政策，加強財政稅收、配套措施支持力度并逐步形成立體化支持措施；吸引和鼓勵加大產業投資，優化產業發展環境。加強對氫能和燃料電池的技術創新和產業化扶持力度，重視加氫站、儲運設施等基礎設施關鍵環節的政策支持，避免形成產業發展的薄弱環節影響產業長期發展。

3.2.3 重視產業發展模式的積累

氫能產業的培育期可借鑒LNG一體化發展模式，有利于打造符合區域資源稟賦特點、滿足區域市場需求的氫能產業鏈。當產業進入增長期，市場化模式有利于促進企業開展技術創新形成競爭優勢，將市場和政府監管有機結合。以氫氣供應為例，能源企業可根據已有氫源優勢，發展煤制氫、天然氣制氫以及可再生能源制氫，通過一體化模式投資建設加氫站，構筑產業發展的基礎。

3.2.4 推動燃料電池產業鏈集群建設

氫能產業鏈由于環節多、技術門檻高、應用場景復雜，因而對產業鏈協同的要求更高。參與主體既要重視打造自身優勢，更要強調產業集群建設，加強產業鏈協同，形成產業集群效應。從氫燃料電池行業來看，傳統能源企業、汽車研發制造企業、新興的燃料電池企業以及金融企業通過開展跨界戰略合作或組成行業聯盟，形成發展合力，目前珠三角、長三角、京津冀等地區已初步形成聚焦氫燃料電池汽車的產業集群，正在形成行業的發展合力和示范效應[21]。

4 結語與展望

由于LNG和氫能在制取、儲運、利用各環節具有明顯的相似性和融合發展基礎，使得LNG產業發展經驗對氫能產業發展具有借鑒作用。我國LNG產業發展迅速，產業規模不斷擴大，其發展經驗有：自主技術創新體系和裝備制造能力的形成有力地驅動了產業發展；系統化的產業政策支撐產業規模不斷擴大；符合不同發展階段特點的發展模式推動了產業長期增長；產業集群和產業鏈協同推動了LNG產業鏈健康發展。目前，我國氫能產業已起步并提速發展，具備一定的產業力量，也存在基礎薄弱等諸多問題，在借鑒LNG產業發展經驗的同時，氫能產業發展應重點聚焦以下方面加強對產業的引領：堅持氫能和燃料電池自主技術創新，擺脫核心技術制約；加大產業政策支持力度，制定國家層面和有地方特點的氫能產業發展規劃；重視產業發展模式的積累，構筑長期健康發展的基礎；大力推動燃料電池產業集群建設，形成產業發展的集聚效應。

展望碳中和目標下我國能源發展趨勢，可以預見：（1）天然氣和氫能在能源轉型和未來能源結構中的重要性將更加突出，LNG產業和氫能產業也將邁入新的發展階段；（2）天然氣供需將保持長期增長，LNG進口規模在15~20年乃至相當長的時間內仍將保持較高水平，LNG產業將經歷黃金發展期并逐步進入成熟期；（3）氫能產業聚焦關鍵技術創新，在政策引導、產業集群合力等推動下將為產業發展注入強勁動力，自主技術成果將帶動產業不斷升級發展；（4）LNG與氫能在制氫、儲運以及終端利用等多領域實現融合發展，在氫能產業培育和增長期內，天然氣制氫仍將繼續作為氫氣的重要來源，然而遠期隨著我國新能源規?；l展，“綠氫”在氫能供應占比中不斷提高，從而促進供應成本大幅降低，加上儲運氫、加氫站等基礎設施加快建設，以及燃料電池汽車實現商業化應用，氫能應用場景將不斷擴大，LNG和氫能在能源結構中將發揮更大的作用。