聊“氢能是一次能源还是二次能源”这个问题,总会让我想起初入能源行业那会儿的茫然。自那时起,作为能源系统工程师的我——艾文·格林——就在各种学术会议、一线产业项目中,见证了氢能地位的反复争议:它既被誉为“下一个千亿级赛道”,也一度困于定义和路径的分歧。其实,在今天的能源变革大潮中,“氢能究竟该如何定义”是很多圈内外朋友心头的疑惑。也许你正好点进来寻找一个不晦涩、又足够专业的答案。那跟我一起深入氢的真实能量之路。
在行业交流会上,我常被问到:“氢能不是直接采集自自然界吗?”答案其实并不简单。一次能源通常指自然界中以现成形式存在、无需任何人为转换即可使用的能源,比如天然气、石油、太阳能、水能、风能、煤炭等。它们往往是能源产业中“生产”的起点,就像厨房里的新鲜食材。
但很遗憾,氢(H₂)在地球上几乎找不到以纯气体形态自然而然地存在。与其说氢能是我们随处可取的“自然馈赠”,不如说它更像被层层“烹饪”出来的精致美食——无数能源工作者,用风、光、电甚至天然气这些一次能源“加工”后,才有了可供使用的氢气。国际能源署(IEA)、国际可再生能源署(IRENA)等权威机构,一致将氢能界定为“二次能源”。打个比方,氢能更像是“电”——我们都习惯用,但它只是能源转化的中间载体。
去年,我所在的团队和国内多家头部能源企业合作调研,梳理了2023年我国氢能产业链的产能数据。我国全年氢气产量约为4000万吨,其中九成以上来自工业副产品(如氯碱制氢、焦化制氢等)和化石能源重整(如天然气重整制氢、煤气化制氢),仅少量来自电解水制氢。你会发现,氢气“出生地”其实都需要强力能源输入。比如电解水制氢工厂,每产出1公斤氢气,通常要消耗50度左右电力(折合约180兆焦),这些电几乎都来源于一次能源。
在欧洲,氢能发展的另一面,是风能、太阳能大规模接入后,利用富余电力“转化”成氢气以便储存和运输。无论电、天然气还是煤,其实氢的“第一口气”都来源于那些稳定的大型一次能源。换个角度想,氢能在现代能源体系中扮演的,就是“能源中转站”或者“能量搬运工”,它承担着能量的储存、转化和再分发。
不少朋友会说:氢气不就是宇宙中含量最多的元素吗?理论上应该遍地都是。是的,宇宙中氢元素占比超过70%,但地球上的氢,大多“藏在”水、甲烷、石油等分子结构里。我们日常能直接采集、利用的,是“化学结合态氢”,而要获得纯净氢气,必须耗费大量一次能源,将其从“牢笼”中释放出来。无论是煤制氢、天然气制氢,还是风电、光伏+电解水制氢,氢的产出都基于对一次能源的“再加工”。
2024年最新的全球氢能发展报告指出,全世界99%的氢气,仍依赖这些化石或可再生能源+电力的二次制备。纯粹从“能量最初来源”来定义,氢离“完全独立”的一次能源标准还有很长的路。
这种对氢能“身份”的探讨其实并非没意义。只有搞清楚氢能是二次能源,才能合理设计产业政策和终端应用场景。举个例子:氢能推广到交通领域前,首先要核算制氢时的碳排放、原材料消耗、终端应用效率,才能判断它是否真的绿色、可持续。2023年,中国清华大学和中国工程院的联合研究显示,目前绿氢(可再生能源电解水制氢)仅占国内氢气产量1.5%,绝大部分氢气仍为“灰氢”(煤、天然气制氢,碳排放高)。
如果把氢能误当作一次能源,大张旗鼓地推广,反而可能掩盖了实际碳排放的大头还在上游。氢本身的“零排放”属性,只有在其生产、存储、运输全过程真正“清洁”时才成立,这正是行业内部最为关心的焦点——氢气的“干净程度”,最终还是谁来驱动能量转化。
今年初,我与部分海外同行交流,了解到澳大利亚、美国等地正在试点地下天然氢开采(所谓“白氢”)。理论上,如果大规模开采成功,直接取得极高纯度的氢气源,人类或许能像采天然气一样,把氢气变成真正的一次能源。2024年白氢的实用性、开采成本、环境影响都还远未达商用标准。最新数据显示,目前全球白氢产量不足氢能源市场的0.1%,绝不构成规模供应。
氢能真正从“二次能源”变为“一次能源”的那一天,还需时间的检验。业内主流认知依旧停留在:氢气的绝大部分应用场景,属于对一次能源的能量“延伸”。
作为多年实操者,在与各路能源企业、政策制定者、投资人沟通时,我愈发感受到氢能的独特优势反倒在于其“中间载体”的属性。比如在电网调峰、工业储能、远距离清洁运输等领域,氢能可以轻松“弥补”电和一次能源的短板:
- 全国风电、光伏装机量激增,却因电网“瓶颈”而弃风弃光。氢能可将富余电力转化为氢气实现“跨季节、跨区域”储运。
- 钢铁、化工行业脱碳难题,氢能正成为“绿色还原剂”,助力行业低碳转型。
- 加氢站等新型基础设施加速铺开,氢燃料电池车在2024年突破示范运营1万辆关口(最新工信部数据)。
这些场景下,氢能不再纠结于自己是不是“原生能源”,而是发挥着“能量桥梁”“超级中转站”的价值。这一“二次”角色,让它成为全球能源结构重塑不可或缺的拼图。
回归到初始的问题——氢能是一次能源还是二次能源?在我看来,这个定义本身其实没那么重要。理解氢能的本质,是认识到它在推动能源体系绿色转型中的“能量中介”地位。无论它是不是“起点”,它都是把清洁能源推向终端应用的“最佳桥梁”之一。
如果你想进入氢能领域,或者关注其对日常生活的影响,与其纠结身份标签,不如聚焦于:你的氢气来源安全吗?靠不靠谱?清不清洁?能不能比传统能源更高效、更绿色?2024年的技术飞速进步,每一个关心能源未来的人,都该思考,如何用好氢能的“二次身份”——为世界再造一条通往清洁未来的路。
也许,未来某天,我们会看到真正大规模“白氢”开采,那时的氢能,或许会“进化”为真正的一次能源。但在那到来之前,作为氢能的一线工程师,我更愿意和大家一起,把握当下,让它在二次能源的岗位上,绽放最大的光芒。
