一文详解印度氢能布局与发展概况
随着全球对气候变化担忧日益增加，以及电解槽、零碳可再生能源发电等方面的技术创新取得新进展，氢在能源系统中扮演重要角色的时机正在到来，氢能逐步成为全球能源技术革命的重要方向。
目前，世界很多国家都出台了强有力扶持政策来支持氢能技术发展和应用，印度在此方面也有所部署和行动。
一、氢在印度的潜在作用
在向碳中和经济过渡的过程中，氢可以为可再生能源和电池提供补充作用。以印度背景的氢能综合评估表明，有几个因素正开始推动能源系统中氢部署的良性循环，包括：
工业等众多终端行业的需求不断增长；
电解槽、可再生能源等方面的技术创新；
开发高可再生能源电力系统制造氢气，可以帮助解决过剩可再生能源电力储存等技术难题；
推动能源系统深度脱碳政策，需要像氢这样的能源载体。
目前，印度进口85%石油、50%天然气和30%煤炭，这使其面临国际能源市场频繁价格波动的巨大代价。同时，到今天为止，印度消耗的氢气基本上都来自化石燃料，利用可再生能源电力在国内生产氢气将大大减少能源进口的同时支持国内能源行业，这对改善印度能源安全、减少大宗商品价格不确定性等具有重要意义。可再生能源在印度具有很大的潜力，印度潜在的氢气使用规模巨大，到2050年将增加3到10倍，而且近80%的氢气预计将是由可再生电力和电解生产的“绿氢”；到2050年每年的能源进口量可减少约1.2亿桶油当量（约占目前最终消费量的20%），每年可减少约15万卢比（200亿美元）的进口成本。
二、印度氢能的战略政策
印度新能源和可再生能源部（MNRE）至少自2006年推出第一个氢和燃料电池路线图以来就将氢视为一个具有战略意义的领域；2016年MNRE发布的一份报告阐述了增加研发活动的全面计划，包括为不同的电解槽技术及其与可再生能源的整合提供大量资金。
近期印度能源与资源研究所的研究认为，要保证在下一阶段的能源转型中成为技术领先者，印度需要积极主动地创造一个富有成效的创新生态系统用于能源的开发、开发和部署以及技术的传播。鉴于太阳能光伏、锂离子电池等清洁技术的市场已经被少数几家领先公司占据主导地位，而生产、运输、储存和使用低碳氢气技术也是减少碳排放的新技术之一，因此建议在印度推动氢燃料的发展，其使命宣言是“印度致力于快速发展氢经济，确保到2030年在运输、工业和电力部门经济高效地部署低碳氢技术”，具体包括：
明确认识到氢的跨经济作用，扩大在运输、工业和电力领域使用；
更新现有法规，以允许跨部门安全使用氢气；
最大化价值链所有部分的国内制造内容，包括与跨国公司的合资企业；
倡导电解槽制造和商业化，认识到电解槽对印度市场的适用性和减排的巨大潜力；
大幅增加现有氢气研发支出，以支持钢铁和电力行业的示范项目及更成熟技术的商业化；
制定政策为氢技术创造一个有保障的市场；七是积极参与氢能技术开发方面的国际合作。
为了加速印度采用氢技术，需要大力增加公共和私营部门活动来以发展氢经济，主要包括：公共资金支持研发和技术开发、开展试点示范、绿色产品标准、跨部门协调、商业化支持、排放惩罚等政府行动，国际合作、协调研发活动、打造产业集群等工业行动，以及国内大规模制造部署氢气技术来降低成本。
三、印度氢气的技术研发
能源转型正在以前所未有的速度和规模进行，这需要新的低成本碳技术。迄今为止，印度在获取某些清洁能源的制造效益方面取得有限成功，如太阳能光伏和电池，因为印度在很大程度上失去了这些技术带来的好处，其中包括在高附加值就业、增加税收返还以及在现有制造工艺上进行创新以开发下一代可再生技术的能力。
保持技术领先对所有国家都具有重要的战略意义，尤其是印度，印度需要将自己定位在技术前沿，以最大限度地发挥能源转型带来的好处——成为技术提供商，而不是技术接受者。印度能源和资源研究所（TERI）认为绿氢是下一个“清洁能源奖”，印度国内天然气供应不足，进口成本高，这使得绿氢比世界其他地区更具竞争力。
然而，从氢燃料电池的技术市场分布国家来看，日本、美国、中国、韩国和德国是主要的技术市场国家。对比分析主要专利技术来源国和专利技术市场国家的数量可以看出，来源于美国和中国的专利数量分别为3430项和3194项，而在美国和中国市场布局的专利数量分别为7361项和5976项，数量基本翻了一倍左右，说明主要国家十分重视在中国和美国进行市场布局。而在印度市场布局的专利数量仅为476项。
图1（a）氢燃料电池技术专利来源国家分布；（b）氢燃料电池技术市场国家分布（单位：项）
四、印度氢气的应用现状
1. 整体情况
氢在印度已被广泛使用，主要用作制造氨基肥料的工业原料。印度大部分氢气是通过重整甲烷（CH4）产生的，导致大量二氧化碳排放。尽管印度的碳捕获和储存技术相对不发达，但仍有潜力利用碳捕获和储存（CCS）技术捕获这些排放物。
另一种生产方法是电解法，水（H2O）用电分解成它的组成部分。印度声称拥有世界上最早的大型碱性电解槽设施之一，该设施从1962年起在Nangal设施用电生产氢气。尽管围绕电解、光解和生物制氢方法开展了大量研究活动，但这些低碳技术尚未大规模部署，这在一定程度上是由于目前低碳能源制氢的成本高于化石燃料制氢或其他化石燃料当量。
然而，印度在一些有利地区，绿色氢有可能比灰色氢低，因为印度的可再生能源电价已经是世界上最低的，而且天然气供应有限且成本高昂；同时降低绿色氢气成本的另一个重要因素是电解槽的成本，随着部署规模的扩大，这一比例预计将继续下降。此外，到2030年绿氢将开始与化石燃料氢竞争，低成本和可靠绿色制氢的主要驱动因素包括：电解槽和可再生电力的成本降低、技术效率提高、太阳能电站负荷系数提高等。
图：电解氢成本
2. 应用领域
目前印度氢气需求主要集中在化工和石化行业，未来的需求将由交通、工业和电力的更多使用来驱动，这表明印度对氢气需求规模是巨大的。
交通运输——长途巴士和重型卡车——到2030年具有竞争力。印度是世界上重型公路运输增长最多的地区，到2040年印度重型公路运输的石油需求将增加近两倍，这需要适用于卡车运输的燃料电池，使用氢燃料电池的零碳卡车在技术上已经是可行的。
工业——潜在行业：钢铁、氨水、炼油厂和甲醇——到2030年具有竞争力。工业中的化石燃料替代，是印度氢的主要消费领域，到2050年仍将如此，在我们的低碳方案中，工业占总需求的80%。到2030年，绿色氢可能在印度大型炼油厂领域与化石氢竞争。但氢不太可能在工业热应用中竞争。
电力——到2040年左右提供跨季节储存的潜力。电力部门的供需平衡，用于印度可再生能源发电的显著季节变化。越来越多的风能和太阳能整合入电网，需要更多的电力储存应对可变性，适用于总发电量的60–80%以上。3. 典型企业
在整个印度工业中，有相当多的努力在建立氢经济，尤其是印度石油有限公司（IOCL）正在推进的工作。IOCL一直积极推动在印度采用氢气技术，其动机是环境考虑、能源安全、积极的技术发展以及氢气作为能源载体的多功能性。IOCL看到了氢在移动、工业供暖、家庭/商业用途和电力领域的经济潜力。
就其研发重点而言，IOCL在以下领域开展了氢技术解决方案研究项目：
在制氢方面，IOCL拥有丰富的生产技术经验，包括生物质制氢、甲烷重整、电解和光解（光电分解水）。最近，他们宣布计划建立一个制氢站，产量为95Nm3/hr，将测试聚合物电解质膜电解、碱性电解、固体氧化物燃料电池电解等三种不同的电解槽技术。
在储氢方面，与IIT Kharagpur合作开发的3型高压氢钢瓶，提高了现有钢瓶的储能密度。还专注于开发基于材料的储氢，包括金属有机框架（MOFs）。研究主要集中在生产高能量密度的金属有机框架。
在氢气基础设施方面，IOCL是印度第一个高压储氢和分配终端的所有者和运营商，其加油站位于德里。该加油站采用质子交换膜电解槽，以30Nm3/hr的速度输出纯度为99.999%的氢气，该纯度是燃料电池汽车所需要的。
在氢燃料电池方面，IOCL正在进行一项工作，以定制氢燃料电池，使其使用纯度较低的氢，从而扩大其适用性，并有可能降低生产成本行动。
