氢能全产业链安全监管的突出问题与对策研究_新浪财经

转自：中国应急管理

当下氢能产业在全球范围内发展势头迅猛，前景广阔。但目前我国氢能产业链全流程监管尚未理顺，涉氢产业链安全风险仍需高度重视。本文通过系统梳理氢能产业链主要构成，归纳总结现阶段国内外氢能产业链涉及的安全风险与氢能产业安全监管政策标准中存在的问题，从“制储输用”全流程视角提出推动氢能全产业链安全监管体系建设的对策建议。

近年来，氢能产业受到各级政府的高度重视，技术创新的突破和系列产业政策的出台推动氢能产业加速进入成长期，绿色低碳转型、产业升级的“氢时代”已经悄然来临。但是，受制于氢能工业原料和能源燃料的双重属性，长期以来，氢的“制储输用”全流程监管没有真正理顺，相应的法律法规和标准体系也相对薄弱，与蓬勃发展的产业市场形成巨大反差，潜在的风险隐患不容忽视，推动构建氢能制、储、输、用全产业链安全监管体系迫在眉睫。

一、氢能产业链的主要构成及发展现状和前景

（一）氢能产业链的主要构成

氢能作为一种高效、清洁、可再生的能源，在全球范围内受到越来越多的关注。氢能产业链包括上游制备、中游储运、下游应用三个环节。

在上游制备环节，氢能主要有三种较为成熟的技术路线：一是以煤炭、天然气为代表的化石燃料制氢，即“灰氢”，成本相对较低，但在整个工艺流程中碳排放量较高；二是以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产品制氢，即“蓝氢”，可捕获温室气体，能够减少生产过程中的碳排放量；三是以碱性电解水、质子交换膜电解水为代表的电解水制氢，即“绿氢”，具有纯度高、无污染等优点，是氢能制备的重要发展方向。

中游储运是氢能产业链的重要一环。根据氢的存在形态不同，储存主要分为气态储氢、液态储氢和固态储氢。其中气态储存成本低、充放速度快、能耗低、可在常温操作，但由于气态氢密度低，导致储存体积过大，增加运输难度，并且存在储氢容器氢气泄漏和爆炸等安全隐患。低温液态储氢和固体材料储氢具有更高的储存密度和安全性，但成本较高，有待进一步的技术创新和成本降低。这决定了当前氢主要是气态输运，包括高压气氢拖车和管道输运两种方式。高压气氢拖车是氢气近距离输运的重要方式，技术较为成熟，目前应用广泛。管道输运包括纯氢管道输送和天然气掺氢管道输送，是实现氢气大规模、长距离运输的重要方式，具有输氢量大、运行压力较低、能耗小、成本低等优势，但运输管网前期投入成本较高，且建设难度大，目前还没有实现规模化的发展和应用。

在下游应用环节，氢能在工业（如化工、原油厂炼油、炼钢等）、交通运输（如航空、道路交通运输等）、储能（如储能电站、加氢站等）、发电（如替代天然气作为补偿电源等）、供暖和制冷（如热电联供等）等多个领域均有应用（如图1）。其中，工业领域氢用量大、用氢技术成熟，存在绿氢替代灰氢的减碳空间，是短期内氢能最主要的应用领域。此外，氢能在交通、电力等全球碳排放的重要来源领域扩展迅速，在重载交通工具、长时储能等领域潜力巨大，氢燃料电池和加氢站是近年的发展热点，将成为整个氢能产业链中的重要增长点。

（二）国内外氢能产业发展现状

在全球范围内，氢能的应用正在逐步扩大，一些主要发达国家和经济体经过几十年的探索，逐步将其提升为推动能源转型的重要战略选择。

美国在1970提出了“氢经济”的概念，逐步把氢能纳入国家能源战略。从20世纪90年代开始，美国政府的氢能政策从技术研发到推广应用，逐步深入到产业发展，并在应对气候变化的目标下不断提升氢能的战略地位。2002年发布《国家氢能发展路线图》，将氢能产业从愿景转入实践。2021年2月，美国重新加入巴黎气候协议，进一步推动包括氢能在内的技术研发和规模化应用。当前，美国年氢气消耗量超过1100万吨，占到全球需求的13%。同时，在氢燃料电池汽车市场规模，以及加氢站的利用率上，美国也居全球领先水平。

欧盟一直致力于清洁能源的发展，近年来正大力推动氢能的市场化进程。2019年，欧洲燃料电池和氢能联合组织主导发布了《欧洲氢能路线图：欧洲能源转型的可持续发展路径》，将大规模发展氢能视为实现脱碳目标的必由之路。2020年，欧盟委员会正式发布了《气候中性的欧洲氢能战略》，宣布建立欧盟清洁氢能联盟。当前，欧盟已安装超过140兆瓦的电解水专用制氢设备，大规模的输氢管道建设也已经开始布局。据《2022年欧洲氢能源报告》，欧洲的氢能源项目已经超过100个，涵盖从电力生产到交通运输等多个领域。同时，欧洲计划到2030年氢能源将为其提供总能源20%的需求。

日本作为能源资源相对贫乏的国家，20世纪70年代就开始研发氢燃料电池技术，是最早推动氢能全面应用的国家之一。依托其国内汽车产业的雄厚基础，氢燃料电池汽车成为日本氢能产业链下游推广应用最早的重要领域。2011年福岛核泄漏事故之后，清洁高效的氢能成为日本政府的重要战略选择。2014年，日本在《能源基本计划》中提出建设“氢能社会”的愿景，强调要扩大氢气来源和拓宽应用场景。2017年发布的《氢能基本战略》进一步把氢能的应用推广到交通、家庭以及工业原料等更广泛的领域。2019年3月，日本发布第三次修改的《氢能及燃料电池战略发展路线图》，提出到2025年全面普及氢能交通，实现氢能发电商业化的目标。

韩国是采用氢技术最活跃的国家之一。2019年，韩国发布《氢能经济发展路线图》，计划打造服务于交通和电力领域的世界最大的氢燃料电池市场，推动可持续能源的发展。2020年2月，韩国颁布全球首个促进氢经济和氢安全的管理法案——《促进氢经济和氢安全管理法》。2021年，韩国发布《氢经济发展基本规划》，提出到本世纪中叶氢能将占韩国最终能源消耗的33%、发电量的23.8%，成为超过石油的最大能源。

国内对氢能的研究和开发起源于20世纪60年代，但长期集中在航天领域。进入新世纪后，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》和《国家“十一五”科学技术发展规划》均将发展氢能和燃料电池列入相关板块。2019年《政府工作报告》提出“推动充电、加氢等设施建设”。这是氢能首次被写入政府工作报告。2020年4月发布的《中华人民共和国能源法（征求意见稿）》，将“氢能”纳入能源范畴；同年9月，财政部、工业和信息化部等五部委发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》，采取“以奖代补”的形式鼓励符合条件的地区开展燃料电池汽车示范应用。2021年9月《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出，要统筹推进氢能“制储输用”全链条发展，推进可再生能源制氢，加强氢能生产、储运、应用关键技术研发、示范和规模化应用。

总体上看，国内氢能产业已经初具雏形。

一是氢气产能不断提高。我国年产氢气超过2000万吨，已经成为世界第一产氢大国。

二是加氢网络逐步形成，截至2023年6月底，我国共有加氢站385座，其中在营加氢站280座，新增加氢站数量、在营加氢站数量及加氢站总数均位居全球第一。

三是氢能应用场景广泛。在交通领域，氢燃料电池汽车市场进入商业化初期；在工业领域，氢能冶金、绿氢化工项目加速落地；在建筑领域，“氢进万家”探索氢能应用于空间供暖、制冷、烹饪和备用能源等。

四是产业集聚效应初显。全产业链规模以上工业企业超过300家，集中分布在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域。

五是大型央企陆续入局，为氢能产业走向成熟提供了重要支撑。

据不完全统计，目前超过三分之一的央企基于自身优势，已经在围绕“制、储、加、用”进行全产业链布局，在实践中取得了一批技术研发和示范应用成果。

（三）氢能产业发展前景

全球氢能发展的推动逻辑，一是从环保角度出发实现清洁能源转型，典型如欧盟，在碳市场（EUETS）框架之下，各国都肩负着脱碳的任务；二是从能源安全角度，希望通过氢能革命摆脱对化石能源的严重依赖，典型如日本、韩国，俄乌冲突也进一步推动欧盟将发展氢能作为能源安全的重要方向；三是出于经济原因，意图保持产业领先地位，典型如美国、澳大利亚以及沙特等中东国家。

据国际氢能委员会（HydrogenCouncil）预测，到本世纪中叶氢能在全球能源消费的占比将达18%，氢经济的市场规模预计高至2.5万亿美元。中国氢能联盟预计，到2030年，中国氢气需求量将达3500万吨，在终端能源体系中占比5％，到2050年将进一步提升到10％，特别是在交通领域，氢能将实现从辅助能源到主力能源的跨越式转变。

2021年3月，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出发展氢能等面向未来的新兴产业，这是氢能首次进入“五年规划”。2021年10月，《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》印发，提出统筹推进氢能“制储输用”全链条发展。2022年3月，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》，明确了氢能是未来国家能源体系组成部分的重要定位，将氢能视为构建绿色低碳产业体系、打造产业转型升级的新增长点。按照这一规划，2025年初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系；到2030年，形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系；到2035年，形成氢能产业体系，构建多元氢能应用生态。在地方层面，全国已有30个省（自治区、直辖市）把氢能写入了当地“十四五”发展规划，10余个省（自治区、直辖市）发布了氢能相关专项规划，北京、上海、内蒙古和山东等4个省（自治区、直辖市）更是提出了“2025年氢能产值千亿”的目标。

二、氢能产业链相关安全风险

（一）从氢的物化性质看氢能潜在安全风险

氢（H2）是一种无色、无味、无臭的气体，其密度远小于空气。它具有高能量密度、难液化、非毒性、易燃性等特定物理化学性质，由此带来了诸多潜在安全风险。氢气最显著的安全风险来自其易燃易爆性。氢气的燃烧范围宽，最小点火能低，同时氢火焰颜色浅，人眼难以辨识。泄漏是氢气另一个潜在的安全风险。氢气分子小，易穿透材料发生泄漏，泄漏后扩散速度快，传统的泄漏检测手段难以有效检测到氢气泄漏。在密闭空间中，高浓度氢气容易导致人员窒息。

（二）从国内既有实践看氢能安全风险

通过梳理汇总近些年我国发生的氢安全事故，结合该领域相关研究结果，可以发现，目前国内氢能产业链中暴露出的安全风险主要表现在氢泄漏、氢爆炸、氢致金属材料损伤三个方面。

一是氢能产业链涉及氢气泄漏风险。氢具有易泄漏扩散的特性，而且无色无味，发生泄漏时无法通过视觉和嗅觉辨别。氢气一旦泄漏聚集，极易引发着火爆炸事故。大规模液氢泄漏易在地面形成液池，蒸发扩散后会与空气形成可燃气云，导致发生着火爆炸的可能性增加。设备故障、操作失误或自然灾害均可能引发氢气泄漏并导致火灾和爆炸，例如2023年江苏连云港东海县工厂氢气泄漏导致的安全事故。

二是氢能产业链涉及燃烧爆炸风险。高压氢气储运过程中，氢气泄漏后易发生自燃，形成射流火焰，即氢喷射火。目前因氢气泄漏自燃造成了许多起严重事故，例如2020年东莞巨正源公司管束车发生氢气泄漏，引发了火灾。由于对氢气燃爆规律认识不够，管束车之间距离较小，导致火焰进一步蔓延至其他管束车，造成事故后果扩大。

三是氢能产业设备使用过程的安全风险。在制氢、储氢、氢运输、加氢等多个环节，氢能工艺操作压力高，设备用材特殊，相关设备安全风险较高。相比制氢环节，目前在氢能存储、运输、使用等环节中往往需要在高压、超高压、低温等严苛环境下工作，会出现材料性能劣化的现象，容器材料腐蚀和氢脆风险较高。另外储氢压力容器和氢气瓶由于工作条件的复杂性，存在疲劳失效风险。上述两种情况均可能导致氢气泄漏、爆炸或容器破裂，造成人员伤亡和设备损害。

（三）从国外既有实践看氢能安全风险

通过公开资料分析可知，全球范围内氢安全事故几乎涵盖氢全产业链各环节。事故原因主要涉及设备故障、人为失误（如错误拆卸、组装、移动和更换等）、设计缺陷（如传感器误报、设备寿命短）等，事故设备主要涵盖管道、配件、阀门，以及存储瓶、燃料电池汽车等，事故地点主要涉及高校实验室、加氢站以及氢相关商业应用设施等。例如，近年曾发生过美国空气产品公司加氢站由于氢气输送拖车高压氢气泄漏导致加氢站储氢罐与运输设施发生爆炸事故；韩国江陵市科技园区储氢罐测试时安全设施故障导致压力突然增加，引发储氢罐爆炸事故；挪威奥斯陆加氢站高压储氢罐特定接头装配错误导致氢泄漏，进而引发加氢站爆炸事故。

三、氢能产业安全监管政策标准存在的主要问题

与近年来产业端的大热相比，氢能安全监管政策和标准制定发布远远滞后于氢能产业政策和标准。

（一）国家层面和地方层面聚焦氢能安全的政策文件和标准均显薄弱。据不完全统计，2021年以来，围绕氢能新出台的相关政策国家级有10个、省级有83个、市县级252个；其中发展规划占比45%、财政支持占比20%、项目支持占比17%、管理办法占比16%，氢能安全仅占比2%。我国现有氢能国家、行业标准110项，其中氢能安全标准仅有10余项，数量总体较少，主要集中在电解水制氢、燃料电池汽车等方面，针对供氢母站、加氢站尤其是氢气灌装区域应急防护设计、氢气充装/卸车过程中工艺过程泄漏检测、安全监控及联锁响应等方面均缺少相关标准的支撑。

（二）氢能产业政策系统性和全局性欠缺，对安全监管政策制定有重大影响。作为新兴产业，“十四五”前后，从中央到地方，氢能政策大批涌现，但仅凭规划类的宏观文件远远无法具体解决制度层面的现存缺失，尚需对产业规制法规进行衔接填补与系统梳理。当前，国家层面和地方层面的监管规定中，氢能领域空白之处较多，管理部门分散且欠明确，氢的“制储输用”全流程并没有真正理顺，对国内氢能商业化、规模化发展多有牵绊。由于缺乏国家层面的统一管理，地方政府在支持氢能发展的政策制定上市场化导向较重，积累了一些风险隐患。

（三）氢气的能源属性及工业属性相互交叠，制约了监管的明晰化。从化学特性看，氢气属于易燃气体，作为重要的工业原料之一，长期以来一直被纳入危化品管理，围绕生命健康、财产安全、生态环境危害等方面出台了较为完善的行政法规、部门规章、标准等；与此同时，由于氢气又是一种绿色低碳的清洁能源，兼具能源属性，但相关的专项法律法规、规章及政策体系尚未建立。将氢笼统地纳入传统危化品管理，导致其能源化利用一直面临诸多束缚，甚至逐步成为制约我国氢燃料电池汽车及相关产业链发展的瓶颈。随着能源法（征求意见稿）首次从法律层面将氢能列入能源范畴，以及《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》提出氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，部分地区开始出台相关政策，逐步放松对制氢和加氢站建设的要求，允许在非化工园区制氢、建制氢加氢一体站，比如广东、河北等。但是，实践中如何落地，配套的安全监管如何跟上，成为亟须解决的新难题。

四、推动氢能全产业链安全监管体系建设的对策建议

（一）明确相关部门氢能安全监管责任分工

一是牢固树立并切实践行安全发展理念，系统学习借鉴韩国将氢能经济与氢能安全进行统一管理的经验做法，结合我国实际情况，首先从国家层面探索建立氢能全产业链经济与安全统筹协调机构或工作机制，进而引导推动地方各级政府建立类似机构或机制，从源头推动实现氢能产业布局发展与氢能安全的衔接融合，并结合氢能产业发展阶段和内容的变化，对安全监管体系或模式进行必要调整。

二是全面分析评估氢能全产业链全场景安全监管任务需求，结合目前政府相关部门既有职责分工，建立氢能全链条安全监管协调机制，明确各环节各主要生产和应用场景下行业监管部门及其他相关部门的监管责任。

三是针对既有主要生产和应用场景，总结完善各地既有经验做法，逐步建立健全从氢能项目审批、项目建设、项目日常运行到应急处置的全过程安全监管执法的完整模式和程序。

（二）开展氢能安全监管法规政策梳理评估

一是从理论分析和国内外实践经验教训两个方面，特别是要结合各地和其他国家氢能产业发展过程中暴露出的各种安全问题，系统分析氢能全产业链全场景安全监管法规和政策需求。

二是系统梳理国家和各地既有的氢能产业规划和发展政策，辨识汇总其中的安全监管内容，系统梳理各地既有的相关安全监管法规和政策文件，特别是既有政策施行过程中暴露出的各种问题，全面评估国内氢能安全监管法规政策体系建设的现实基础。

三是结合氢能产业发展的阶段规划，提出氢能安全监管法规体系和政策体系框架，明确阶段性建设目标。

（三）健全氢能安全标准体系

一是建立健全覆盖氢能全产业链的标准体系。针对我国氢能安全标准体系短板、国内外涉氢事故暴露出来的问题及我国氢能安全监管存在的不足，借鉴国际上关于氢能产业链的安全标准，大力推进急需的氢能安全系列标准制订，形成科学、合理、指导意义较强的氢能安全标准体系。

二是针对氢能产业链中重点环节和领域，加强标准化体制机制建设，支持行业代表性企业参与标准研制工作，鼓励有条件的社会团体制定发布相关团体标准。

（四）细化实化氢能企业安全生产主体责任

一是对氢能全产业链全场景安全风险及其发生演化机理过程和后果进行深入系统的分析评估，结合对当前氢能企业安全生产现状和问题的分析评估，辨识明确各类氢能项目从选址、设计、建设、日常运行到应急处置的全过程安全技术和安全管理要求。

二是基于氢能项目全过程安全技术和安全管理要求，总结借鉴各地既有经验做法，提出各类氢能企业在安全管理机构和人员配置、安全管理体系和制度建设、人员安全应急素质和安全应急培训等方面的具体要求，并将这些要求落实体现在相关法规政策和标准中。

三是抓住关键安全技术要求和管理要求，结合各地各类氢能企业的实际情况，针对性加强安全培训教育和监督检查，引导推动氢能企业认真落实安全生产主体责任。

（五）建立安全监管长效工作机制

一是将氢能安全监管工作绩效纳入各级地方政府安全生产年度考核，推动各地各部门切实履行相关职责。

二是建立氢能安全监管体系建设与运行绩效监测评估机制，根据评估结果及时解决突出问题，调整建设重点，完善建设举措，持续推进氢能安全监管体系建设。

三是建立氢能安全监管体系建设运行基本保障需求监测评估机制，根据产业发展和安全监管实际工作需要及其变化情况，从机构、制度、人员、经费等方面适时加强保障支撑。

（六）加强技术保障支撑

一是强化氢能产业设备安全技术保障。从氢制备、储运、应用设备的全生命周期本质安全入手，落实设备选材设计和工艺设计运行安全措施，严格监控和防范氢气泄漏，保障氢能产业链中设备使用安全。

二是加快氢能安全检测与防护技术开发。针对高压临氢材料、关键零部件及主要设备开展测试，揭示关键零部件失效机理及早期损伤特征，构建临氢金属材料性能指标体系和高压临氢零部件/设备安全数据库，开发在役储氢容器、关键零部件等原位检测方法，形成安全技术要求及测试方法，有力支撑关键零部件国产化及长周期安全可靠运行。

三是充分发挥第三方机构的支撑保障作用。建立各类氢能安全研究机构、检测机构间及其与氢制备、储运和应用企业间的沟通合作机制，强化第三方机构对氢能产业链的安全检测、事故预防与应急处置等关键环节的技术支撑保障。