未来低油价可能会持续相当长的时期，为应对低油价和新能源产业的挑战，发展新能源技术是石化企业的必然选择。氢能具有热值高、无污染和来源丰富等优点，被视为“后石油时代”的能源解决方案之一。燃料电池是当前氢能最具潜力的终端应用方式，国内外均已投入大量力量进行研究，并取得了一定进展。石化企业也需要在氢燃料电池利用产业链上提前布局和有所作为。本课题通过文献查阅、企业和专家走访，调研国内外氢燃料电池和储能技术发展现状、存在的主要障碍、发展趋势，与其他车用燃料进行“从矿井到车轮（WTW）”能效和经济性对比，对石化企业发展此技术进行SWOT分析，对石化企业在氢燃料电池技术应用领域（产业链）提出参考建议。

    主要研究结论：

    1.氢能源有望成为下一代的基础能源

    至今为止，从19世纪初以煤炭为主，到从20世纪中期以石油为主，人类历史上已发生过两次能源革命。第一次能源革命成功的标志，是煤炭取代木材成为主导能源。以煤炭取代木材，使能源行业从农业中分离出来，改变了农业作为能源提供者的角色，节约下来的土地用于生产粮食，增加了农业供养人口，并使更多的劳动力从农业转移到工商业活动之中，加快了纺织、钢铁等行业的发展。第二次工业革命爆发以发电机、内燃机、电动机的发明与运用为标志。内燃机使用液态能源，能源效率更高。发电机的发明，使得人类所需的能源形式——光、热和机械动都转换成电能，并可以通过电网远距离传送。第二次能源革命使得工业生产体系由加工天然原料扩展为加工化工原料，产业链进一步延长，能源结构又一次发生一次质的变化，即一次能源结构逐步由以煤炭为主转向以石油为主，生产与生活更多地使用二次能源。随着经济不断发展，世界化石能源资源的紧缺性日益突显，根据BP2016的数据，石油储采比世界为50.7年，天然气储采比世界为52.8年，煤炭储采比世界114年。化石能源的不可持续性以及对环境和生态的破坏性日益被人们认识，并受到世界各国高度重视，以利用可再生能源为标志的第三次能源革命已经开始酝酿。

    纵观人类历史，每一次成功的能源变革，都有一个清晰的主线逻辑，就是能量密度出现数量级上的跃升。如煤炭比木柴高160倍，石油比煤炭也要高2倍。新能源只有具备能量密度上碾压性的优势，才有能力颠覆传统能源凭借着长期发展建立起来的完善的基础网络和工业配套，并逆转其巨大的使用惯性。

    尽管根据《BP世界能源统计2016》，2015年全球能源结构为原油32.9%，天然气23.8%、煤炭29.2%，核电4.4%、水电6.8%和新能源2.8%，化石能源居于绝对主导地位。但是考虑到氢气基础能量密度是汽油的3倍，优势明显；从人类过去百年的能源进化史看，本质上就是碳氢比的调整史，氢含量越高，能量密度越高，因此未来从碳能源转向氢能源是大势所趋，氢能源最有望成为下一代的基础能源。

    2.氢燃料电池技术2020年前处于示范应用阶段，2030年后大规模推广应用

    目前氢燃料电池技术存在应用成本高、基础设施配套不完善及建设成本高、制氢能耗高和对环境污染大、政策引导不够等问题，应用内在动力不足，极大制约了其技术商业化推广应用。只有随着技术不断进步，电池效率和使用寿命进一步提高，造价进一步降低，基础设施逐渐完善，可再生能源在技术上的大规模利用，才可能大规模推广利用。

    3.近期我国大规模储能技术仍然主要依靠抽水蓄能，其他储能技术将在10-20年间得到推广应用

    出于技术成熟性和经济性考虑，目前我国抽水蓄能电站技术是近期应用的主要储能技术，其他储能技术将在10-20年间得到推广应用。其中化学储能中传统铅酸电池和镍氢电池很难满足可再生能源发电大规模储能应用需求；钠硫电池、钠/氯化镍电池、锂-硫电池和锂-空气电池的应用前景还不明确；锂离子电池、全钒液硫电池和铅碳电池等新型铅酸电池、飞轮储能、超导储能、超级电容器储能、压缩空气储能、熔融盐蓄热储能等随着技术进步和示范完善在未来10-20年间将进入推广应用阶段。

    4.氢燃料技术快速发展，给石化行业带来新的挑战和机遇

    发展新能源汽车可有效降低交通环境污染，提高能源利用效率，是对传统能源汽车的有效接替，也是中国加快培育和发展的战略性新兴产业之一。目前业界对于未来新能源汽车的发展路线尚不清晰。我国电动汽车的发展虽然较快，但纯电动汽车存在锂电池能量密度提升受限、充电时间长、续航里程短等问题，目前中国电动汽车的发展主要依赖国家补贴政策的激励，核心技术研发进展缓慢，随着下一步补贴政策的“退坡”，迫切需要依靠技术进步从根本上突破瓶颈制约，推动产业持续发展。如果电池技术没有实现革命性的突破，则纯电动汽车难以成为未来新能源汽车的主流车型。混合动力汽车的动力系统复杂，且仍存在排放问题，只能作为中国充电网络大规模发展起来之前的一种过渡车型。氢燃料电池在更高的能量密度和快速充氢上具有优势，发展前景较好，但目前存在催化剂生产成本高、储氢材料量产及其成本降低难以实现突破等主要问题。初步分析在2020年以前，以电代油对传统加油站油品销售会产生一定影响，但替代的份额和总量不会很大。如果远期电动汽车能够实现大规模发展，油品替代量将快速增长。从长远看，新能源汽车的关键技术终将实现质的突破，新能源汽车的发展将从根本上改变目前以石油为基础的交通能源格局，给石化行业油品市场带来一定冲击，石化行业下游的重心将从燃油生产转向化工原料或其他产品加工，整个石化行业的性质特征也进一步从“能源”转向“基础原材料”。同时，新能源汽车发展也给石化行业带来了发展机遇，石化企业可在氢气供应、加油（气）/充电/加氢一体化运营以及汽车轻量化材料、高端化材料开发方面适时介入新能源汽车产业链，实现石化产业链的转型与调整，培育未来新的利润增长点。

图1  各类车WTW能效比较

图2  各类汽车单位公里CO2排放对比