氢能是全球各国新能源发展过程中的一大考量
2024-03-07 09:07:15   来源： ()　   评论：0 点击：

　　作为高效低碳的二次能源、灵活智慧的能源载体、绿色清洁的工业原料，氢能是全球各国新能源发展过程中的一大考量。

       近年主要国家和地区陆续调整氢能发展战略，大幅提高了氢能发展目标、扩展了氢能发展路径，同时也在抓紧抢占低碳氢认证标准、核心技术装备和国际氢能合作的先机。

       此轮氢能发展战略“全球大调整”有一个根本动力的转变，那就是氢能发展进入了与深度脱碳相融合的新时代。主要国家和地区立足氢能与脱碳，着力强化装备制造产业发展、供应链合作、国际规则制定等，背后是出于能源安全、技术掌控、经济可持续发展、低碳国际秩序制定等深层次的战略考量。

       对于中国来说，应高度重视其背后的深层次考虑，总结中国氢能发展实践经验，从丰富和细化发展目标、全方位探索发展路径、扩展国际合作等方面入手，进一步提升氢能的发展质量。

       01　主要国家和地区陆续调整氢能发展战略

       近年主要国家和地区陆续调整氢能发展战略，大幅提高了氢能发展目标、扩展了氢能发展路径，同时也在抓紧抢占低碳氢认证标准、核心技术装备和国际氢能合作的先机。

       日本方面主要是提升长期目标、强化低碳导向。日本经济产业省在2017年发布了全球首个氢能国家战略——《氢能基本战略》，提出了建设氢能社会的宏伟目标。

       然而在战略实施过程中，由于氢能成本高昂、基础设施不完善，导致战略目标未达预期。

       2023年6月，日本经济产业省正式发布《氢能基本战略》(修订版)，在维持近期氢能发展目标基础上，大幅提高了中长期目标，由之前的500万-1000万吨调整为2040年的1200万吨(含氨)和2050年的2000万吨(含氨)，并积极开拓海外市场，谋划构建全球性氢能市场。

       同时，修订版战略还着力强化了氢能的低碳属性，规定清洁氢碳排放应低于3.4kg CO2/kg H2(公斤二氧化碳每公斤氢气)、清洁氨碳排放应低于0.84kg CO2/kg NH3(公斤二氧化碳每公斤氨)。

       美国方面细化发展目标、氢能路径更为清晰。美国早在上世纪70年代石油危机时期便将氢能作为替代能源之一，持续推动相关技术研发。

       2020年10月，美国能源部发布《氢能源计划》，提出本土远期氢能需求将达4100万吨;在2021年6月发布的氢能计划(Hydrogen Shot)中提出十年内将清洁氢成本降至1美元/公斤的目标。拜登政府在2021年11月和次年8月签署的《基础设施就业法》和《通货膨胀法案》中明确将提供财政资金支持清洁氢中心建设和技术研发，帮助产业从“灰氢”向“绿氢”过渡。

       2023年6月，美国能源部正式发布《美国国家清洁氢能战略和路线图》，分别提出了近、中、远期氢能发展目标，即2030年、2040年、2050年清洁氢需求分别达到1000万吨、2000万吨和5000万吨，工业、交通、电力、合成燃料等具体领域目标也有所提及。同时，这份文件也明确了清洁氢碳排放认定标准为4.0 kgCO2/kg H2以下。

       德国方面从供应需求两端提升目标。德国政府于2020年6月发布了《国家氢能战略》，计划投资90亿欧元促进氢能生产应用，设定2030年国内电解水制氢产能目标为5吉瓦，氢能需求量达90-110太瓦时。

       2021年，德国联邦经济部和交通运输部宣布出资80亿欧元，支持选定的62个大型项目，撬动超过200亿欧元私人投资。

       同年，德国国家氢能委员会发布《德国氢行动计划2021-2025》，分析到2030年全国氢经济增长预期，如工业领域氢年需求总量将达到170万吨(57太瓦时)、交通领域需求总量将达到80万吨(25太瓦时)、能源行业需求总量将达到60万吨(20太瓦时)等，并为有效实施《国家氢能战略》提出包括绿氢获取在内的80项措施。

       2023年7月，德国政府根据全球氢能产业发展情况，以及国内能源安全、低碳转型等形势，决议通过了更新版的《国家氢能战略》，该战略大幅提高了发展目标，提出2030年国内电解水制氢目标至少要达到10吉瓦，比之前翻了一番，氢能需求量将提高至95-130太瓦时，比之前增长了近20%。

       从上述目标也可以看出，德国在发展氢能过程中也注重提升氢能自给率。同时，该战略将近期氢能发展的重点放在石化、化工、钢铁等领域，这与德国的产业优势以及脱碳的现实需要是相吻合的。

       欧盟则强化本土制造、扩展全球供应。欧盟委员会于2020年7月发布了《欧洲氢能战略》，谋划了未来30年欧洲氢能的发展蓝图和分阶段发展目标。其中提出到2030年欧洲至少安装40吉瓦电解槽、可再生能源制氢规模达1000万吨。

       乌克兰危机发生后，欧盟对能源安全的重视程度明显提升，对能源转型的态度也更为积极。2022年5月，欧盟委员会发布了REPowerEU计划，提出到2030年实现可再生氢能本地生产1000万吨、进口1000万吨的目标，即2030年欧盟可再生氢能需求将达到2000万吨，比2020年版战略目标翻了一番。

       欧盟采取内外并举的方式来保障2030年氢能战略目标顺利达成。一方面，欧盟着力提升本土可再生氢制取能力和装备制造能力，于2023年初出台了《绿色协议工业计划》《净零工业法案》等文件，不惜使用贸易保护手段来提升欧盟境内电解槽生产能力，明确要求2030年电解槽装备的“本土化率”达40%。

       另一方面，欧盟着力提升氢气进口能力，计划在北非和乌克兰等地区部署40吉瓦电解槽，欧盟委员会先后发布天然气掺氢的法律提案和欧洲氢能银行计划，允许在天然气网络中掺入最多20%的低碳氢，引导鼓励天然气管道掺氢及跨国纯氢管道运输。

       02　三大因素推动氢能战略大调整

       归根结底是三大主要因素推动了此次挑战。首先是各国重新认识了氢能发展潜力。钢铁、石化化工、航运等“难以减排领域”的深度脱碳，甚至可再生能源的大规模发展，都需要借助氢能才能实现。

       氢能应用场景正在由燃料电池汽车向氢冶金、绿氢化工、富氢燃料等多个领域扩展，每个领域都有望创造数以千万吨甚至亿吨计的氢能需求。

       国际能源署预测2050年氢能将占全球终端能源需求的13%，需求规模将从目前的9500万吨增长至5.3亿吨。

       值得一提的是，为推动航空、海运等领域碳减排，由绿氢生产的氨、醇燃料近几年获得了较多关注，成为氢能发展又一个新增长点。根据英国劳氏船级社预测，到2050年氨作为航运燃料占比将上升至20%以上。

       第二大因素是各国欲抓紧抢占氢能产业发展先机。氢能相关技术逐渐成为能源领域的关键变革性技术，将创造大量投资需求、就业岗位和产业发展机会。

       2022年加拿大与德国签署氢能合作意向书

       但是现阶段，氢能产业还面临规模小、成本高、不确定性大等问题，很难由市场自发推动产业发展壮大。为此，主要国家和地区强化了政府的作用，调动资金、人力、政策等资源鼓励产业的“从零到一”。

       一方面各国抓紧抢占电解水制氢、氢燃料电池、氢内燃机/汽轮机，以及氢冶金、绿氢化工等技术工艺的制高点，另一方面各国积极提高氢能的发展目标、扩展应用领域、布局示范项目，希望形成产品推广与产业发展的正反馈回路。在拉动需求刺激产业发展的同时，一些国家和地区还不忘“关紧大门”，出台了保护本土氢能产业的政策，避免财政资金的外流。

       第三大因素是各国对国际秩序规则的前瞻思考。氢能是未来能源体系的重要组成部分，将深刻改变能源地缘政治格局。国际可再生能源署在《能源转型中的地缘政治：氢能因素》报告中提出，随着氢能跨区域贸易规模的不断增长，且氢能生产格局与传统油气资源生产格局存在空间上的错位，因此氢能将成为影响和改变全球能源地缘政治的新变量。

       基于这种考虑，发达国家和地区都开始注重提升“软实力”。

       一方面提出各自的低碳氢排放标准，如欧盟将氢能列入碳边境调节机制覆盖范围，并提出了碳排放的标准要求，相当于自主掌握低碳氢标准和供应链，并间接将俄罗斯等国家的化石能源制氢阻挡在外。

       另一方面，欧盟、日本等积极对接以沙特、卡塔尔为代表的中东地区和以印尼、马来西亚为代表的东盟地区，将氢能作为双边、多边合作的重要内容，提升在相关区域的政治影响。

       03　中国应全方位探索氢能质量发展

       在主要国家和地区陆续调整氢能发展目标路径的背景下，中国应高度重视其背后的深层次考虑，总结氢能发展实践经验，从丰富和细化发展目标、全方位探索发展路径、扩展国际合作等方面入手，进一步提升氢能的发展质量。

       一是要围绕“双碳”目标，丰富和细化氢能应用场景。作为全球最大的发展中国家，与发达国家和地区相比，中国“难以减排领域”更多、降碳规模和难度更大，氢能应该有更为丰富的应用场景。但当前国内市场关注焦点仍然集中在交通领域、特别是燃料电池汽车，近五年氢能领域65%的融资集中于燃料电池制造。

       考虑到近几年全球在氢冶金、绿氢化工、富氢燃料等领域都取得了较大的技术突破，发展路径日趋明晰，再加上碳达峰碳中和约束日益强化，建议相关企业提高对于氢能深度脱碳价值的认识，根据氢能产业链供应链的堵点卡点痛点，推动多元化业务布局和资源配置。

       二是要支持综合示范，全方位探索氢能发展路径。氢能是中国能源体系的“新成员”，规模有限是制约成本下降的重要因素，须着力破解“成本过高、无法推广、成本无法下降”的循环。

       建议支持以工业为核心的氢能综合示范，与燃料电池汽车示范城市群形成互促互补。鼓励大型能源化工企业有序开展可再生能源制氢与合成氨、甲醇等产品生产的一体化示范，以工业领域大规模氢能需求为依托，构建具有规模效益的氢能生产和供应网络，有效降低应用端氢能成本，再逐步推动氢燃料电池汽车替代厂区园区传统燃油重载卡车、物流车辆，以规模降本进一步促进规模应用。

       三是要拓展氢能合作，提升国际话语权和影响力。建议以更为积极的态度参与到氢能领域的国际合作，提升“软实力”。

       要加快探索制定符合中国国情的低碳氢标准。应加强对可再生能源制氢、工业副产氢及化石能源制氢的碳排放核算，研究制定中国版清洁氢、低碳氢等认证标准。要加大氢能储运技术领域的国际合作力度，与日本、欧盟等国家和地区开展深度合作，有序推进有机储氢、管道输氢等领域先进技术的引进。最后要提升氢能应用技术的国际合作水平，建议在氢冶金、绿氢化工、氢内燃机等领域开展广泛交流和实践，探索符合中国碳减排需要的技术路径和商业模式。