伴隨着氫能產業發展，港口作為全球能源貿易的重要載體，迎來新的發展機遇。
文 | 孫露
作者系天津國資研究院研究員
氫能作為綠色、高效的二次能源，是全球能源轉型發展的重要載體之一，發展氫能已成為加快能源轉型升級、培育經濟新增長點的重要戰略選擇。
伴隨着氫能產業發展，港口作為全球能源貿易的重要載體，迎來新的發展機遇。积極推動港口氫能產業發展，全力打造國際氫能示範港口，既是建設國際一流綠色港口的內在需求，也是助力實現碳達峰碳中和的重要舉措。
港口氫能產業發展應立足自身區位優勢和基礎產業優勢，以產業培育與市場應用雙向突破為主線，以構建涵蓋“制氫-加氫-用氫-氫交易”的氫能產業生態圈為重點，大力發展港口氫能產業。
港口氫能產業迎機遇
當前，全球氫能產業發展進入加速期，氫能應用場景日益擴大，氫能貿易方興未艾。港口作為重要的綜合交通運輸樞紐，工業、貨運業發達，是氫能重要的應用場景和氫能貿易樞紐。伴隨氫能產業發展，港口的能源結構、能源產銷將迎來新的發展機遇。
國際氫能貿易快速增長
發展氫能已經成為全球共識，氫能跨境貿易大有可為。據國際氫能委員會預計，到2030年全球將大規模利用氫能，到2040年氫能在全球終端能源消費中的佔比將達到18%，到2050年氫能消耗量將佔能源消耗總量的20%。新發展格局下，全球各國加快推動氫能在能源轉型中的應用，圍繞氫能國際貿易需求日益突出。
國際可再生能源署（IRENA）預測,跨境氫貿易將在2030年增加，到2050年超過30%的氫氣可以跨境交易。其中，伍德麥肯茲認為，至2050年的低碳氫需求量將高達5.3億噸，其中近1.5億噸為海運市場交易。港口作為全球能源貿易樞紐，未來有望成為氫能貿易國際傳輸的重要接駁點。
氫能應用創新能力顯著提升
伴隨着氫能產業發展，氫能應用技術不斷提升，為港口發展氫能奠定良好基礎。在制氫環節，隨着可再生能源裝機量的擴大、電解水制氫技術不斷成熟，綠氫製備系統成本有望下降。
根據前海證券公司發布的《中國綠色氫為黃金時段做好準備》研究報告，2022-2025年綠色氫的成本將下降38%。在儲氫環節，高壓氣態儲氫技術日益成熟，低壓液態儲氫技術不斷突破，多功能加氫站數量的增加，有助於港口內部氫能的使用和港口氫能貿易發展。在應用環節，氫燃料電池在港口設備、物流商用車、船舶的應用比例不斷提升，例如青島港自主研發的全球首創“氫動力”自動化軌道吊等，解決了一鍵錨定、永續充電、自動摘鎖、AGV輕量化等難題，作業效率提升30%，縮減人員50%以上。未來，氫能有望成為港口領域的主要動力能源之一。
港口綠色低碳轉型加速推進
港口工業、交通業發達，能源轉型需求迫切。為加快推動綠色港口建設，2019年，交通運輸部發布《深入推進綠色港口建設行動方案（2018-2022）》和《關於建設世界一流港口的指導意見》，提出建設綠色港口的七大任務，明確我國綠色港口建設的目標，並指出“到2035年，我國港口和船舶污染防治水平居於世界前列，主要港口綠色發展達到國際先進水平”。
2021年，交通運輸部印發《綠色交通“十四五”發展規劃》，提出“深入推進綠色港口和綠色航道建設。全面提升港口污染防治、節能低碳、生態保護、資源節約循環利用及綠色運輸組織水平，持續推進綠色港口建設工作，鼓勵有條件的港區或港口整體建設綠色港區（港口）”。港口作為維繫社會經濟正常運行的重要基礎產業，既是能源消耗和碳排放的重要來源,也是推動綠色發展,實現雙碳目標的關鍵領域。加快推動港口綠色低碳轉型，是當下港口高質量發展的重點任務之一。
港口氫能產業發展國內外經驗
在“雙碳”背景下，氫能產業發展加速，眾多西方國家的大中型港口积極推進氫能技術應用，已相繼開始規劃轉型為氫能港口。美國洛杉磯港與長灘港已布局氫燃料重卡應用與加氫站建設，並開展了燃料電池物流車與拖車試驗應用；荷蘭將阿姆斯特丹港、格羅寧根海港和登海爾德港進行綜合性規劃，計劃打造成為歐洲氫能港口集輸中心；西班牙已將瓦倫西亞港作為氫能試點研究基地，力爭打造首個歐洲氫能港口。
我國幾個重要港口也相繼發布了氫能未來發展規劃，寧波、嘉興、天津、青島等重要港口正全力加速相關研究與投入，其中碼頭牽引車輛與燃料電池重卡的研究與應用大大提高了氫能港口綠色化建設進度。
從國內外港口發展氫能路徑來看，主要有以下做法：
一是，確立氫能發展總體規劃和政策支持。為了支持氫能產業發展，山東青島市、上海市臨港新片區、天津市濱海新區、江蘇省張家港市、浙江省寧波市、深圳鹽田、大連太平灣等港口都相繼發布氫能未來發展規劃，明確提出港口氫能發展的階段性目標，為港口氫能發展提供政策支持。
二是，打造氫能產業生態圈，推進氫能產業集群式發展。鹽田港打造鹽田區國際氫能產業園、龍崗國際低碳城、龍華求雨嶺（正在建設中），以產業園為核心，集中建設配套服務平台和基礎設施，推動產業集聚、營造發展生態。嘉興港區依託工業副產氫資源優勢，聚集產業鏈龍頭企業，組建氫能產業鏈黨建聯盟，加速構建產業生態圈，推動氫能上下游產業鏈強鏈補鏈。
三是，大力支持推動氫能技術研究。當前，氫能產業在核心關鍵組件和製備工藝方面依舊存在瓶頸制約，例如膜電極、雙極板、空壓機、氫循環泵等方面還跟國際先進水平存在較大差距；氫燃料電池關鍵材料催化劑、質子交換膜和碳紙等，主要依靠進口。為進一步加快發展港口氫能，嘉興港、青島港、天津港圍繞氫能存儲技術、加氫設備、氫燃料電池關鍵材料等環節，加強前沿性技術研發。
四是，結合港口運營特點，豐富氫能多元化應用場景。嘉興港區首座集加氫和充電於一體的綜合能源服務站開業，首條氫能公交線路開通，首輛氫能重卡示範運行，上海支持洋山港、東海大橋等區域開展氫能示範應用，加大氫能在港口固定式裝卸机械設備、流動式裝卸運載設備和水平運輸車輛等多個場景的覆蓋，推進港區加氫站規劃建設，建設領先的綠色、智慧氫能綜合性示範港口。
港口氫能產業的發展路徑
港口氫能產業發展應立足自身區位優勢和基礎產業優勢，以產業培育與市場應用雙向突破為主線，以構建涵蓋“制氫-加氫-用氫-氫交易”的氫能產業生態圈為重點，大力發展港口氫能產業。
增強氫能生產能力，保障下游氫能供給
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增強氫氣供給能力，是發展氫能產業的基礎。未來，在“雙碳”目標背景下，綠色低碳的制氫方式將成為氫氣的重要來源。建設可再生能源發電基礎設施，可以為綠氫製備奠定堅實基礎。港口具有沿海區位優勢，具有豐富的海上風能、光照資源，通過提前布局新能源發電基礎設施，既可以提升新能源利用率，也可以為發展綠氫提供電力保證。
积極構建清潔化、低碳化、低成本的多元制氫體系，重點發展可再生能源制氫，增強氫能供給能力。
一是，大力推進風電、光伏等綠色能源的開發利用，加大可再生能源發電基礎設施建設。近海區域提前布局海上風電、陸地風電等發電項目，在港區碼頭土地閑置率較高的地面布局集中式光伏電站，充分利用辦公樓頂、閑置碼頭及倉儲空間，發展分佈式光伏項目。探索潮汐發電等模式的可行性，提前布局潮汐發電站。加大可再生能源製備綠氫項目，為零碳制氫提供豐富的電力保證。
二是，結合可再生能源發電產業規劃，提前布局綠氫製備產業。加快建設電解水制氫項目，加快氫能分佈式儲/供能站建設，與分佈式光伏、風電、潮汐發電機組聯用，打造儲能和發電應用示範工程，充分發揮氫能消納可再生能源的功能。
三是，探索打造工業副產氫製造基地。聚集區域內、外化工企業，通過長管拖車、氣體管道等運輸渠道，對其生產的工業副產氫進行彙集，建設氫氣集中交易平台，打造北方氫能資源供給基地。
建設氫能傳輸網絡，打造氫能樞紐港口
伴隨氫能產業發展成熟，氫能需求日益增多，圍繞氫能開展的國際貿易將逐步增加。港口作為全球能源貿易的重要樞紐，未來有望成為氫能貿易的主要載體。
把握氫能源的跨境貿易與海運增長新機遇，打造氫能貿易新平台。一是，提前布局氫能貿易基礎設施。依託港口航運優勢和天然氣管道的硬件基礎設施，與能源企業共同建設氫能管道設施，布局氫能登陸站，探索建設氫能專用航運輸入和中轉碼頭，為氫能貿易提供便利條件，打造國際氫能貿易樞紐港口。二是，建立輻射內陸地區的氫能供給體系。與中石化、中石油等企業合作，加快鋪設氫能輸送管道網絡建設，滿足內陸地區氫能需求。三是，根據氫能供給和需求情況，探索發展高壓氣態儲氫和液化儲氫產業。建設液氫工廠和液氫加氫站，通過液氫工廠的建設和液氫儲運，構建沿海液氫樞紐與生產基地。
加大加氫站投入，打通氫能供求接駁點
加氫站是氫能產業發展的重要環節，是氫能源由供給端過渡消費端的直接接駁點。隨着氫能應用場景日益豐富，氫燃料電池汽車數量上漲，對補能需求急劇增加，加氫站作為氫能加註的基礎設施必不可少，港口區域內車輛運行較為集中且使用頻次高，對加氫站集中度的敏感性低，通過建設較少數量的加氫站便可覆蓋港口內所有車輛的運行管理及使用需求。
完善氫能基礎設施，打造全域氫能供給網絡。一是，加大內部加氫站建設。圍繞港口物流、港口船舶、港內設備等氫能應用場景，科學合理布局加氫站，在氫燃料電池重卡集聚區域加大加氫站布局，港口內加氫站可以通過管道輸氫模式進行補能。後期隨着氫能需求增加，可在加氫站的基礎上擴建制氫站，滿足氫能需求。探索使用撬裝站的安裝形式，減少佔地面積，增強氫能供給的靈活性。二是，推動城市內部氫能供給網絡建設。堅持港城和諧發展的原則，結合港城發展規劃、公共交通線路、氫能運輸管道的基本情況，在港城生活區域建設加氫站，配屬長管拖車、氣體管道等進行補能，保障城區氫能使用需求。三是，打造智能互聯氫能供給網絡。通過基礎管網建設、第五代移動通信技術（5G）等信息化管理技術、先進智能化決策方法等，實現車與加氫站、加氫站與加氫站、加氫站與高速公路等互聯的氫供應網絡化管理，實現整體網絡的連通互補和完善協調。
豐富氫能應用場景，實現港口綠色升級
穩步有序推進氫能示範應用，對於推進產業轉型升級、助力實現“雙碳”目標、保障能源安全具有重大意義。同時，豐富氫能應用場景，“以用促進”有利於氫能產業的快速發展。
豐富氫能應用場景，打造綠色低碳港口。
一是，打造“氫能+”示範港口示範區。聚焦港口作業的關鍵設備，用氫燃料電池設備替代港口環衛車、物流車、動力机械、燃料電池船舶等，對高能耗、高污染設備的更新替代，探索採用氫燃料電池作業設備。增加氫能在港區能源消費結構中的佔比，包括燃料電池軌道交通、分佈式發電、備用電源、港口机械等。
二是，打造氫燃料船舶示範港口。針對氫燃料電池船舶對補能的特殊需求，探索建設氫燃料電池船舶專用碼頭，配備儲氫、加氫等基礎設施，滿足氫燃料電池補能需求。聯合氫燃料電池生產、研發企業，共同開展氫燃料電池船舶應用研究，推動氫燃料電池船舶在內陸航線的使用，提升交通領域氫能應用市場規模。
三是，打造氫能‘零排放’運輸試點示範線路。港口公司與氫燃料電池研究機構深度合作，共同開展氫能燃料電池應用研究，推動搭載氫燃料電池物流車、集卡車、重卡應用。打造氫燃料物流車運輸示範區，構建以電氣化鐵路、節能環保船舶為主的中長途綠色貨運系統，開闢氫燃料運輸車專用作業區，“優先辦理、快速審批、便捷補能”，鼓勵氫燃料運輸集卡、重卡應用。
四是，結合港口城市加氫站建設的布局情況，研究制定未來氫燃料電池車的示範推廣計劃。開展氫燃料電池車示範運行重點工程，包括開通氫燃料電池公交線路、重卡線路、旅遊大巴線路、通勤車線路以及省際運輸線（貨運）。建設氫能商用車專用運輸、泊車通道，打造氫能低碳示範港口應用基地。
堅持安全底線思維，全力打造平安港口
氫氣屬於易燃氣體，具有易揮發、易燃、易爆及氫脆的特性，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇熱或明火即會發生爆炸，火災危險分級為甲類。港口現場作業工況複雜，若作業現場設備顛簸、震動，剮、蹭、磕、碰頻繁發生，極易發生爆炸事故。保障氫氣使用安全，是發展氫能產業的基礎。
堅持“生命至上、安全第一”的底線思維，落實氫能安全管理措施，打造安全型氫能示範港口。
一是，充分發揮新一代信息技術在安全預警中的作用。堅持人防技防並舉，加快信息技術氫能安全生產中的應用，實現氫能示範區視頻監控全覆蓋，採用無人機常態化飛行巡檢、氫能存儲3D監控等新技術，全面提升氫能安全隱患排查的科技化、智能化水平。
二是深入推行氫能安全應用網格化、目視化、精細化管理模式。建立24小時視頻巡查機制，搭建安全環保與應急管理一體化平台，及時應對氫能使用過程中的突發事件。
三是，加大氫氣儲運在技術、標準、設備設施、人員專業性等方面的資金投入。在安全的基礎上，打造沿海氫能產業帶，將氫能產業鏈延伸到氫能港口、氫能重卡、氫能公交等領域，以提供更加智能、環保、高效、安全的能量供應結構。
四是，建立健全氫能全產業安全標準規範，落實安全生產主體責任和部門安全監管責任，建立隱患排查治理常態化機制。加強對氫能應用的實時監控和風險分析，加強應急能力建設，研究制定氫能突發事件處置預案、處置技戰術和作業規程，及時有效應對各類氫能安全風險。