3月23日，《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》（以下简称《规划》）印发，这是我国首个氢能产业的中长期规划。《规划》首次明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，确定可再生能源制氢是主要发展方向。那么氢能在未来能源体系中会发挥怎样的作用？又在传统能源与新能源演替过程中扮演怎样的角色？
与以往伴随石油价格高涨而形成氢能研究热潮不同，新一轮氢能产业的快速发展有三个全新的动力：第一个新动力来自于技术本身，氢能产业的相关技术已进入成熟期；第二个新动力则是由于可再生能源的高速发展，为氢能提供了新的机遇；第三个新动力是为碳中和目标的实现提供了一条可选的重要路径。新动力的出现，将极大促进氢能产业快速进入商业化应用领域，将在传统能源与新能源之间起到重要的桥梁作用。
氢能作为能源媒介，是可再生能源大规模发展的推进器。可再生能源的高速发展，为氢能提供了前所未有的新机遇。随着可再生能源制氢成本的不断下降，以及环境治理成本的增加和二氧化碳减排等约束，化石能源制氢和工业副产氢的竞争力将变弱，氢能将逐步过渡到由可再生能源电解水制氢。此外，美国国家可再生能源实验室（NREL）研究表明，当可再生能源在电源结构中占到较高比重时，单纯依靠短周期（小时级）储能将无法满足电力系统稳定运行需求。日间、月度乃至季节性储能将是实现高比例可再生能源调峰的主要手段。NREL研究结论表明，10小时以上的储能需求中，氢储能更具竞争力。总体而言，在电力领域，氢能作为能源媒介，通过可再生能源电解制取，可实现大规模储能，增强电力系统灵活性，从而又反向促进可再生能源在能源结构中更高比例的发展。
氢能作为化工原料，是煤化工/冶金产业转型发展的原料仓。氢能可以促进传统化石能源的转型升级，由燃料向原料彻底转变。不仅可以作为反应物生产合成氨、甲醇、煤制油气、炼化，还能够作为还原剂用于炼钢；最关键的是可以将化石能源中的碳，与可再生能源制取的氢相结合，形成碳一化学的基本原料一氧化碳+氢气，生产满足人类日常需要的纺织品服装、饮料瓶、包装材料、可降解塑料，甚至轮胎和安全气囊等日常用品，实现二氧化碳零排放。把工业文明给地球穿上的厚厚棉袄，逐渐一层一层脱去，让地球慢慢回到有序状态。最终还可捕获空气中的温室气体二氧化碳或甲烷，与氢气结合，生产甲醇等基本化工原料，实现对地球温室气候的平衡调控。
氢燃料电池商业化进程正在加速，氢能是交通/电力领域多元发展的动力源。氢能应用到交通/电力领域的核心设备是氢燃料电池，是将氢气的化学能转化成电能。早期燃料电池的应用主要集中在航空航天等特殊领域，且技术已相对成熟。在民用领域的应用主要包括交通运输、发电和无人机等新兴方向三大类。受益各国政策的支持，氢燃料电池汽车技术取得较大突破，丰田、本田、现代等均推出了量产的燃料电池汽车，氢燃料电池商用车在国内发展也是如火如荼。氢燃料电池商业化进程正在加速，交通领域是其最具潜力的应用方向之一。
可再生能源制氢可参与电力负荷调节，制氢-燃氢电站将是未来电网平衡的稳定器。质子交换膜水电解制氢技术，负载调节迅速，可随着可再生能源间歇性负荷的波动进行生产；并可参与电网系统调频，增强电网的稳定性。在可再生能源电力富余时制氢，进行能量储存，然后通过固体氧化物燃料电池或者纯氢燃气-蒸汽联合循环发电来满足电力负荷调节的需求。在未来燃煤火电机组作为备用容量不足以承担更大规模可再生能源发电的调峰需求时，这种制氢-燃氢电站模式对未来作为电网侧主力的调峰电源点具有重要意义，也就是说制氢-燃氢电站实现削峰填谷的作用，使得源-网-荷-储达到稳态的平衡。
从可再生能源到氢能，从氢能到电力、交通、煤化工、石油化工、钢铁等行业，氢能实现了能源与原料的跨界，构建起了传统能源与新能源之间耦合的通道。特别是可再生能源制取的绿氢，有利于工业、交通、建筑、电力等难以脱碳领域迈向低碳化发展之路，有利于优化能源消费结构，在保障国家能源安全和气候变化双重约束下，助力“双碳”目标的实现。
有了国家氢能规划的顶层设计，以及氢能全产业链技术的不断实践，氢能产业热度将持续提升并将健康有序发展。氢能产业已进入快速发展期，产业发展的重点在于扩大规模，降低成本，探索应用场景，寻求商业模式。
（作者单位：国家能源集团技术经济研究院能源经济研究部）
