科普 | 什么是清洁低碳氢？

日期：2026-02-24 来源：氢能汇

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13:53

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2025年12月30日，国家能源局正式批准发布《清洁低碳氢评价标准》行业标准（标准号：DL/T 3015-2025）（简称“标准”）。该标准是我国首个针对氢能低碳属性评价的行业标准，助力我国氢能标准体系从“国内完善”到“国际互认”迈出重要一步。

该标准构建以碳足迹为核心的量化评价体系，革新传统上依据生产工艺按颜色分类的定性模式，将氢气划分为低碳氢、清洁氢与可再生氢三个等级，考虑了从氢气的原辅料获取、氢气生产到氢气出厂前各项活动带来的温室气体排放影响，为氢气的清洁低碳属性提供了科学、可测量、可核验的标尺。

我国氢能产业处于发展初期，尚未孕育出成熟的产业形态。工业作为目前氢能最大的消费领域，被视为清洁低碳氢放量推广的重要场景。工业和信息化部等三部门印发的《加快工业领域清洁低碳氢应用实施方案》明确，到2027年清洁低碳氢在冶金、炼化等领域实现规模化应用。

氢能定义

首先让我们先来了解一下什么是氢能。

氢能，氢和氧进行化学反应释放出的化学能，是一种二次清洁能源，被誉为“21世纪终极能源”，也是在碳达峰、碳中和的大背景下，加速开发利用的一种清洁能源。

氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，是二次能源。氢具有燃烧热值高的特点，是汽油的3倍。氢燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源，资源丰富，可持续发展。

2025年10月，党的二十届四中全会审议通过了《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》，在“十五五”规划中，提出前瞻布局未来产业，推动氢能和核聚变能等成为新的经济增长点。

氢能特点

氢位于元素周期表之首，它的原子序数为1，在常温常压下为气态，在超低温高压下又可成为液态。

作为能源，氢有以下特点：

（l）所有元素中，氢重量最轻。在标准状态下，它的密度为0.0899g/L；在-252.7°C时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢就可变为固体氢。

（2）所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业中氢是很好的传热载体。

（3）氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75%，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上分布最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。

（4）除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。

（5）氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。

（6）氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氨气外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氨气经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。

（7）氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造现有的内燃机稍加改装即可使用。

（8）氢可以以气态、液态或固态的氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。

氢能制备与分类

中国氢能联盟发布的《低碳氢、清洁氢与可再生氢的标准与评价》中将氢气分为低碳氢、清洁氢与可再生氢三类，俗称灰氢、蓝氢和绿氢。

灰氢是使用天然气等化石燃料制备的氢，是目前的主流，占全球商业产量的95%以上。灰氢易获取且制备成本相对较低，但缺点是二氧化碳排放量高，不够环保。

蓝氢被称为低碳氢，和灰氢相似，但制备过程中产生的二氧化碳会被捕获并存储利用，从而减少碳足迹。因此，蓝氢比灰氢更加清洁。但尽管如此，蓝氢仍然依赖于化石燃料。

绿氢通过风能、太阳能等可再生能源，将水进行电解制备而成。这一过程不产生二氧化碳，因此绿氢是最可持续的选择。不过，绿氢的制备成本高于灰氢和蓝氢，因为可再生能源和电解设备等相关成本比较高昂。

天然气（甲烷）制氢

天然气（甲烷）含一个碳原子、四个氢原子，氢含量高，是制氢的好原料，目前是世界通用的方法之一。

天然气制氢的工艺流程由原料气处理、蒸汽转化、CO变换和氢气提纯四大单元组成。

煤制氢

我国煤炭禀赋丰富，煤气化制氢目前在国内氢气生产中占据主导地位。

煤气化制氢是先将煤炭与氧气发生燃烧反应，进而与水反应，得到以氢气和CO为主要成分的气态产品，然后分离、提纯等过程而获得一定纯度的产品氢。

煤炭氢工艺二氧化碳排放量约是天然气的4倍。

工业副产制氢

是指在炼油工业催化裂化重整、化学工业乙烯裂解、钢铁冶金工业焦化等的生产过程中，利用富含氢气的终端废弃物或副产物作为原材料，使用了碳捕集、利用与封存（CCUS）等先进技术，采用变压吸附法（PSA）回收提纯制取氢气。

电解水制氢

在电极、电解质与隔膜组成的电解槽中，在电解制水溶液中通入电流，水解电后，在阴极产生氢气，在阳极产生氧气。

什么是清洁低碳氢？

清洁低碳氢（clean low-carbon hydrogen）是指通过可再生能源制氢或工业副产氢提纯等方式生产的具有较低碳排放强度的氢气产品，其全生命周期碳足迹显著低于传统化石能源制氢方式。

“清洁低碳氢”是一个强调制氢过程环境友好性和碳足迹低的概念，既包括绿氢（如可再生能源电解水制氢、生物制氢等），也包括其他低碳制氢技术，如工业副产氢提纯、化石能源制氢结合碳捕集（蓝氢）等。

清洁低碳氢的标准

清洁低碳氢在制取过程中温室气体排放强度显著低于传统化石能源制氢，其全生命周期碳排放需满足特定标准，不同国家和地区通常会依据各自设定的具体标准或碳足迹阈值来界定。

目前国际上尚未正式发布关于“清洁低碳氢”的统一标准，各国基于本国资源、技术和产业发展情况，对氢气的来源、工艺和碳足迹强度进行了划分，提出了不同定义和要求。具体而言：

欧盟以甲烷重整制氢工艺碳足迹11.28kgCO₂/kgH₂为基准，在此基础上要求减排70%以上，据此制定了3.38kgCO₂/kgH₂的可再生氢碳足迹标准；欧洲CertifHy认证计划设定绿氢和低碳氢阈值为4.37kgCO₂/kgH₂；美国设定清洁氢碳强度4kgCO₂/kgH₂；日本要求低碳氢生产的碳排放必须不大于3.4 kgCO₂/kgH₂；韩国计划定义碳强度低于5kg CO₂/kgH₂的氢为“清洁氢”；澳大利亚等国家目前仅提出低碳概念，尚未设定具体阈值。

当前，中国在国家及行业层面尚未出台统一的清洁低碳氢标准。中国氢能联盟发布的团体标准《低碳氢、清洁氢与可再生能源氢气标准及认定》（标准号T/CAB 0078-2020）以煤制氢工艺碳足迹为基准（29.02kgCO₂/kgH₂），阈值确定根据《国家应对气候变化规划（2014—2020年）》中“到2020年，单位工业增加值二氧化碳排放比2005年下降50%左右”目标，提出低碳氢碳排放阈值不大于14.51kgCO₂/kgH₂；根据《能源生产和消费革命战略（2016—2030）》中“2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%”的目标，结合煤制氢+CCS碳排放值为基准（14 kgCO₂/kgH₂），制定了清洁氢和可再生氢阈值不高于4.9kgCO₂/kg H₂。

清洁低碳氢的应用领域

清洁低碳氢是推动能源转型、实现碳中和目标的关键要素之一，被视为未来交通、工业（如炼钢、化工）、发电等领域脱碳的重要能源载体和原料。

在工业领域，清洁低碳氢应用是促进节能降碳、推进新型工业化的重要路径之一，在钢铁冶金、化工合成、绿氢炼化等领域具有广阔发展前景。目前我国在氢冶金领域技术已进入百万吨级示范阶段，绿氢耦合绿色合成氨/甲醇技术快速发展。

在交通领域，氢能应用场景持续拓展：氢燃料电池汽车产销量保持持续增长，应用范围从道路运输向船舶、航空、轨道交通等多元领域延伸；与此同时，工业园区积极探索“制氢-储氢-发电”一体化模式，提升可再生能源消纳能力和电网调峰能力。

清洁低碳氢的发展前景

“双碳”目标背景下，氢能是碳中和目标下能源行业实现绿色低碳转型的重要载体。2060年，中国氢需求量将大幅增长，预计清洁氢供给占比超80%，通过清洁低碳氢能的替代可以实现巨大减排量。同时在能源安全领域，通过清洁低碳氢的替代能降低油气进口依赖，提高能源自主率。在全球范围内清洁低碳氢是潜在新质生产力和经济增长点，有望改变全球能源贸易格局。

清洁低碳氢已从单一交通场景迈向工业全链条深度脱碳，其价值不仅在于减排，更在于重构“能源-工业-贸易”体系。

未来通过技术降本、基建完善、政策协同三力驱动，实现从“示范应用”到“经济性替代”的跃迁。

清洁低碳氢的绿色应用难点

清洁低碳氢作为能源转型的关键载体，当前发展仍面临多重瓶颈，其核心挑战集中于成本、技术、基础设施及政策体系等维度。

成本方面，受制于电解槽设备价格高昂、可再生能源电价缺乏竞争力以及碳捕集与封存（CCS）成本居高不下，清洁低碳氢的综合成本远超传统化石能源制氢，严重制约其规模化应用。

技术层面，电解槽的能效与寿命仍需提升，CCS的可靠性与大规模部署尚未得到充分验证，氢能储运技术也存在成熟度不足的问题。基础设施短板进一步加剧了产业链协同困难，加氢站与输氢管网建设滞后导致上下游难以高效衔接。

此外，政策与标准体系尚未完善，市场机制缺失、氢能产品认证规则模糊、碳足迹核算国际标准不统一，不仅阻碍产业规范化发展，更可能引发跨国贸易壁垒。这些系统性瓶颈已对产业规模化进程、全球减排目标实现及能源安全构成实质性影响。

资料来源：国家能源局、氢能联盟CHA、科普中国、新能源技术与企管程冰蕾等

来源：氢能汇

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