中国科学院院士郑南峰：绿电与绿氢 —迈向新型能源体系的协同之路

8月26日，国务院新闻办公室举行“高质量完成‘十四五’规划”系列主题新闻发布会。国家能源局相关部门负责人表示，“十五五”将规模化推广风光电制氢，并向冶金、合成氨、甲醇延伸。此前国家能源局已发文要求多元示范，贯通氢能全链条。

在新能源装机规模快速增长的背景下，绿氢技术如何实现关键突破？氢能应用哪些领域具备规模化前景？国际合作又将如何助推氢能全球化进程加速？本刊日前采访了中国科学院院士、厦门大学教授、嘉庚创新实验室主任郑南峰。他认为，氢能是一种具备“时空搬运”和“形态转换”能力的能源载体，其价值不仅在于减排，更在于能够带动能源系统走向更具韧性、更开放、更智慧的新形态；在当前阶段，研究重点不应局限于“研发更高性能的催化剂”，更应关注系统级优化，以氢为桥梁可有效平抑新能源波动，构建更具韧性、稳定可靠的新型能源体系。

氢能与新能源需协同发展

《能源评论》：在构建以新能源为主体的新型电力系统的过程中，氢能为什么被视为与风电、光伏等新能源协同发展的重要一环？

郑南峰：这个问题非常关键。我们常说，风光资源很好，但它是“靠天吃饭”的，有波动性、间歇性。比如夜晚无光、无风的天气，发电就骤降。

氢能恰恰具备两种独特属性：一是能源载体，它可以把电变成氢储存起来；二是物质原料，它本身就是化工、冶金等领域的基础物料。这意味着，氢能是新能源的一种“时空搬运工”和“形态转换器”。

以我国西北地区为例，这里风光资源丰富，但本地消纳有限，外送通道也面临瓶颈。如果我们在当地建设可再生能源制氢项目——也就是“绿氢”，就可以把多余的电力转化为氢，或进一步将其合成绿氨、绿色甲醇等，既可长期储存，也可长途运输至东部的工业区。这就突破了电本身即发即用、难以大规模储存的瓶颈。

《能源评论》：在氢能助力新能源消纳和产业转型方面，有哪些应用场景具备率先规模化的条件？

郑南峰：目前来看，有几个场景已经具备协同发展的条件：

第一，工业脱碳。这是最大也最现实的应用。中国每年有3000多万吨氢气需求，绝大部分来自化石能源，碳排放巨大。如果我们用绿氢替代它，市场空间巨大。例如合成氨、甲醇生产、炼油，甚至氢冶金，都是绿氢可切入的领域。宝武集团已经在开展氢基竖炉直接还原铁技术研发，这是钢铁行业低碳转型的重要路径。

第二，重型交通。尤其是在重卡、船舶等电动化难度较大的领域。锂电池在能量密度和充电时间上难以满足长途重卡的需求，而氢燃料电池的续航更长、加注更快，更适用。我国已在山西、上海等地推动氢能重卡示范线。航运方面，国际海事组织（IMO）持续推进减排框架，绿氨作为船用燃料已成为重点方向，这也为绿氢提供了广阔出口。

第三，长时储能与能源协同。风电、光伏大发季节，电力可能富余，我们可以将其通过电解水制成氢储存下来，在冬季或无风无光时段再利用氢发电或供热。虽然目前经济性还在突破中，但一些示范项目，如张家口的“风光氢储一体化”项目，已初步验证了技术的可行性。

特别要指出，氢能还可以与水电、核电等协同。比如四川、云南等地，水电丰富但存在季节性盈余，也可探索电解水制氢，实现能源综合利用。

《能源评论》：从实践层面，您所提及的领域有哪些进展？

郑南峰：国家能源局发布的《中国氢能发展报告（2025）》显示，2024年我国氢能生产消费规模突破3650万吨，连续多年位居全球第一，占全球总消费量的三分之一以上。其中，可再生能源制氢成为增长亮点，截至2024年年底，全球累计建成可再生能源制氢产能超25万吨/年，我国占比近一半。

实际应用和项目发展也不断取得突破。工业领域，氢基竖炉直接还原铁技术实现吨钢减排二氧化碳超70%，宁夏宁东绿氢耦合煤制合成氨项目实现100%绿电供氢；交通领域，燃料电池重卡续航突破1000千米，2400千瓦氢动力调车机车完成万吨装车试验，标志着重载运输领域技术的成熟；能源领域，兆瓦级纯氢燃气轮机完成整机试验，固体氧化物燃料电池（SOFC）热电联产效率持续提升，为分布式能源发电与电网调峰提供了高效解决方案。

这类项目不仅解决了新能源发电的消纳问题，也实现了化工过程的脱碳。相关应用创新不仅拓展了氢能的市场空间，更推动其从工业原料向多元化能源载体的角色转型。

技术创新要有系统观念

《能源评论》：氢能与新能源协同虽前景广阔，但当前发展中仍面临经济性和成熟度不足等挑战，您如何评价？

郑南峰：当前最大的瓶颈不是单一技术问题，而是系统性的不匹配。

一方面是技术成熟度存在差异。风电、光伏技术进步快，成本降得也快，但氢能的制、储、运、用全链条还有很多技术瓶颈。比如电解槽的寿命、适应波动性电源的能力，储氢材料的密度与安全性，燃料电池的耐久性和成本，这些都还在持续攻关。

另一方面是基础设施与标准体系尚不完善。在储运环节，高压气氢运输成本高昂，液氢技术仍以示范为主，输氢管道网络匮乏，导致“有氢送不出、需氢用不上”的困境。

与此同时，氢能行业标准涉及化工、能源、交通等多领域，当前存在审批流程复杂、安全要求高、跨部门协调难度大等问题，致使许多示范项目推进缓慢。

氢能技术路线多元、迭代迅速，标准制定需更具前瞻性和动态性：在技术验证阶段即应提前布局标准研制，加强共性关键技术攻关，确保标准的科学性；在产业示范阶段，则需及时总结实践成效，依托真实数据支撑标准迭代与政策优化，强化标准实施评估，充分发挥标准对产业发展的引领和规范作用。

需要重点关注的还有系统协同的复杂度。风光发电波动大，而电解槽是否能够适应这种剧烈变动，并且保持高效、安全、稳定运行，仍是一个工程难题。例如，质子交换膜电解槽更适合波动性运行，但成本高；碱水电解槽成本低，但对电源稳定性要求高。如何选择技术路线，如何设计系统控制策略，都需要结合具体场景开展深入研究。

此外，尽管氢能已被纳入能源法，但其作为能源的管理政策、安全规范与监管机制仍待进一步明确。

《能源评论》：面对这些挑战，应该从哪些技术方向重点突破？

郑南峰：技术创新是根本，但要从全链条来梳理，不能只盯着某一个环节。需要特别强调如下几点：

第一，电解槽技术必须做到“又好又稳”。目前行业存在“价格内卷”现象，大家拼命压设备成本，但忽略了能耗和寿命。事实上，电费占绿氢成本的60%以上，如果能耗降低10%，效果可能比设备降价40%更明显。同时，电解槽要能用15～20年，这要求材料、结构、工艺整体进步，目前的研究重点不应局限于“做出更好的催化剂”，而是更注重系统层面的优化。比如，如何让电解槽更好地适应风电、光伏的波动性，如何提高电解槽的耐久性，如何把制氢、储氢、用氢环节耦合起来，减少中间损耗。

第二，发展就地转化、减少储运压力的技术路线。比如，把氢合成绿氨或绿色甲醇，后者是液体，易储易运，现有基础设施即可支持。我们也正在研究“电—氢—电”或“电—氢—化”等集成系统，实现氢的就地消纳。

第三，深化耦合系统设计与智能调控。要引入数字技术，建立“氢-电-热”协同优化模型，实现源网荷储氢互动。国家电网、清华大学等团队已开展相关研究，通过人工智能预测供需，调度氢能系统的运行策略。未来，虚拟电厂也可以纳入氢能设施，形成更灵活的响应能力。

值得一提的是，学术界与产业界一定要协同。科学家往往关注催化剂活性，产业更关心成本、寿命、安全，双方要从系统层面联手 解决真问题。

构建生态系统需“三轮驱动”

《能源评论》：氢能要真正与新能源协同发展，除了技术还需要哪些支持？

郑南峰：这是一个生态系统工程，需要政策、市场、国际合作三轮驱动。

政策方面，要避免过度依赖补贴，通过机制设计创造真实需求。比如，加大对绿电直连制氢项目支持力度，降低绿氢制备的用电成本；明确绿氢在碳减排中的贡献，让绿氢进入碳市场；设计绿氢消纳配额制，要求石化、钢铁等企业使用一定比例的绿氢；在风光大基地配置中，强制配套一定规模的制氢能力，实现就地消纳。

这些措施可以为氢能提供稳定的市场需求，吸引更多社会资本进入。

《能源评论》：国际合作是驱动氢能协同发展的重要一环，已成为业界共识。您认为其将在哪些方面发挥作用？

郑南峰：能源转型是全球性议题，氢能更需要开放合作。国际合作正在加速氢能全球化进程。

一方面，中国可以学习欧洲、日本在氢能战略、标准制定、项目管理上的经验；另一方面，中国在新能源装备、氢能制备环节已有优势，可以输出设备和技术。例如，中国电解槽性价比突出，已出口至澳大利亚、沙特等地的项目；国内企业也在参与中东、北非的绿氢园区规划，未来甚至可能实现绿氢贸易。

国际合作不仅是市场行为，更是技术互补。通过国际合作，我们可以更好地整合全球资源、技术、市场。比如，中国有强大的制造能力和丰富的风光资源，欧洲、日本有领先的燃料电池技术和市场需求，中东、澳大利亚有低成本可再生能源和土地资源—只有把这些优势结合起来，氢能才能真正成为全球性的能源解决方案。

总体来说，氢能产业虽然还在起步阶段，但路径已经越来越清晰。它需要政策引导，需要技术突破，需要市场驱动，更需要跨行业、跨国的开放合作。这不是一场短跑，而是一场马拉松，需要我们全力奔赴。

《能源评论》：展望未来，您对氢能与新能源协同发展有怎样的期待？

郑南峰：氢能不是能源系统的配角，而是新型电力系统的关键组成部分。未来，我们将看到更多电氢融合的能源枢纽，围绕风光大基地形成制储输用一体化的氢能系统。

预计到2030年，绿氢成本将具备竞争力，氢能将在工业、交通、储能三大领域规模应用；到2050年，氢能有望满足我国10%以上的终端能源需求，成为能源安全和碳中和的重要支柱。

但这需要大家共同拥抱创新、保持耐心、强化合作。政府要做好顶层设计和政策支持，企业要敢于投入关键技术攻关，学术界要深入产业一线找准真问题，公众也要提升对氢能的认知和接受度。

最终，氢能的价值不仅体现在减排上，更体现在其能够带动能源系统走向更具韧性、更开放、更智慧的新形态。这是一条值得坚定走下去的路。