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氫能在中國(guó)能源市場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)分析:莫尼塔數(shù)據(jù)

   2017-06-14 北京國(guó)際能源專家俱樂(lè)部14010
核心提示:莫尼塔研究認(rèn)為:氫能作為高效的多用途的能源媒質(zhì)(energy carrier)在中國(guó)能源市場(chǎng)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)(social-economical)應(yīng)用場(chǎng)景中優(yōu)勢(shì)突出。氫能在本質(zhì)上并不存在同電力、化石燃料的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。
中國(guó)經(jīng)濟(jì)正經(jīng)歷艱難轉(zhuǎn)型,中國(guó)能源問(wèn)題的焦點(diǎn)不再是能源安全和能源保障的問(wèn)題,而是面對(duì)氣候變暖,二氧化碳排放以及大氣污染壓力下的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和能源效率提高的挑戰(zhàn)。
 
莫尼塔研究認(rèn)為:氫能作為高效的多用途的能源媒質(zhì)(energy carrier)在中國(guó)能源市場(chǎng)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)(social-economical)應(yīng)用場(chǎng)景中優(yōu)勢(shì)突出。氫能在本質(zhì)上并不存在同電力、化石燃料的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。
 
相反,氫能的發(fā)展可以充分利用中國(guó)現(xiàn)有的世界級(jí)的能源供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施(發(fā)電,輸配電,石油和天然氣管網(wǎng)),以交通運(yùn)輸和能源儲(chǔ)存為核心市場(chǎng),推動(dòng)中國(guó)能源市場(chǎng)向以分布式供給和新能源主導(dǎo)的可持續(xù)(sustainable)能源模式轉(zhuǎn)換。在能源模式轉(zhuǎn)換(energy transition)過(guò)程中,中國(guó)政府應(yīng)在氫能基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展初期給以更明確和堅(jiān)定的扶植支持,盡快形成氫能經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)(production)和流通(distribution)的規(guī)模效應(yīng)。
 
中國(guó)制氫工業(yè)基礎(chǔ)良好:從化石能源到新能源制氫的過(guò)渡路徑清晰
 
1. 中國(guó)氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期:中國(guó)工業(yè)副產(chǎn)氫產(chǎn)量充足
 
中國(guó)當(dāng)前化工工業(yè)基礎(chǔ)具有強(qiáng)大和廣泛的制氫基礎(chǔ),2015年國(guó)內(nèi)副產(chǎn)氫(by-product production)的商用剩余量約為38萬(wàn)噸/年(圖1),是190萬(wàn)輛燃料電池車一年的燃料使用量(按每輛車年行駛兩萬(wàn)公里計(jì)算)。中國(guó)另有198萬(wàn)噸/年的潛在專業(yè)制氫 (captive production) 產(chǎn)能可做后續(xù)氫源供應(yīng)。不考慮物流運(yùn)輸問(wèn)題,上述約240萬(wàn)噸氫源供應(yīng)都無(wú)需新增資本投入。所以,在中國(guó)氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展的初期階段,中國(guó)工業(yè)制氫基礎(chǔ)有能力提供充足且廉價(jià)氫氣資源。
 
圖1:中國(guó)工業(yè)副產(chǎn)氫產(chǎn)能示意圖
 
(來(lái)源:國(guó)家能源局,莫尼塔研究)
 
2. 中國(guó)氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展中期:煤制氫加碳捕捉技術(shù)將成為主流制氫路線
 
中國(guó)煤炭資源豐富且相對(duì)廉價(jià),故將來(lái)煤制氫很有可能成為中國(guó)規(guī)?;茪涞闹饕緩健5褐茪涔に囘^(guò)程二氧化碳排放水平高,所以需要引入二氧化碳捕捉技術(shù)(Carbon Capture and Storage, CCS),以降低碳排放。
 
目前二氧化碳捕捉技術(shù)(CCS)主要應(yīng)用于火電和化工生產(chǎn)中,其工藝過(guò)程涉及三個(gè)步驟:二氧化碳的捕捉和分離,二氧化碳的輸送,以及二氧化碳的封存(圖2)。據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),二氧化碳捕捉技術(shù)(CCS)的應(yīng)用可以減少火電廠80%-90%的二氧化碳排放量。
 
二氧化碳捕捉技術(shù)(CCS)在國(guó)際上早已被深入研究和實(shí)踐。2014年加拿大建成了世界上首個(gè)商業(yè)化的二氧化碳捕捉項(xiàng)目—邊界大壩火電廠。該項(xiàng)目在火電廠的基礎(chǔ)上整合了二氧化碳捕捉裝置,降低了發(fā)電過(guò)程中的碳排放量。而國(guó)內(nèi)的神華集團(tuán)也早在2009年就在鄂爾多斯建設(shè)二氧化碳捕集和封存項(xiàng)目,近期神華集團(tuán)已經(jīng)在鄂爾多斯成功示范30萬(wàn)噸二氧化碳封存技術(shù)。
 
隨著二氧化碳捕捉技術(shù)(CCS)的逐步成熟,煤制氫加二氧化碳捕捉技術(shù)的制氫工藝路線也會(huì)日益清晰,將為中國(guó)氫能經(jīng)濟(jì)中長(zhǎng)期發(fā)展提供充足的氫氣資源。
 
圖2:二氧化碳捕捉技術(shù)(CCS)示意圖
 
(來(lái)源:公開資料,莫尼塔研究)
 
3. 中國(guó)氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展后期:可再生能源制氫將實(shí)現(xiàn)能源的清潔生產(chǎn)與利用
 
國(guó)家能源局發(fā)布的《2015年度全國(guó)可再生能源電力發(fā)展監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)報(bào)告》顯示,2015年我國(guó)棄風(fēng)電量339億千瓦時(shí)(圖3),同比增加213億千瓦時(shí),甘肅、新疆和吉林的棄風(fēng)率均超過(guò)30%;西北地區(qū)出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的棄光現(xiàn)象(圖4),甘肅棄光電量26億千瓦時(shí)、棄光率31%,新疆棄光電量18億千瓦時(shí)、棄光率26%。西南地區(qū)棄水現(xiàn)象也同樣嚴(yán)重,四川棄水電量達(dá)到102億千瓦時(shí),云南棄水電量152.6億千瓦時(shí)。據(jù)此推算,2015年我國(guó)至少有642億千萬(wàn)時(shí)的可再生能源沒(méi)有利用。如這些可再生能源用來(lái)電解制氫,則可以制備160.5億立方米的氫氣(按照制備每立方米氫氣耗費(fèi)4度電來(lái)計(jì)算)。
 
圖3:2015年全國(guó)風(fēng)電限制出力(停機(jī))情況
 
(來(lái)源:國(guó)家能源局,莫尼塔研究)
 
圖4:2015年全國(guó)光伏發(fā)電限制出力(停機(jī))情況
 
(來(lái)源:國(guó)家能源局,莫尼塔研究)
 
目前棄光、棄風(fēng)和棄水發(fā)電的成本價(jià)格為0.15元/度,據(jù)此計(jì)算出的電解水制氫成本為1.5元/立方米,這已經(jīng)遠(yuǎn)低于利用上網(wǎng)電電解水制氫的成本,且與化石燃料(煤、焦炭和天然氣)制氫的成本上限接近(表1)。所以,未來(lái)氫能產(chǎn)業(yè)鏈下游儲(chǔ)運(yùn)等環(huán)節(jié)一旦取得突破,新能源支持的大規(guī)模電解水制氫的市場(chǎng)份額將出現(xiàn)增長(zhǎng),氫能成本也會(huì)進(jìn)一步降低。
 
表1:制氫成本對(duì)比
 
(來(lái)源:莫尼塔研究)
 
氫能在能源市場(chǎng)的多種應(yīng)用場(chǎng)景將降低氫能的整體使用成本
 
目前市場(chǎng)對(duì)氫能使用存在一個(gè)明顯的誤區(qū),即將氫能的應(yīng)用范圍局限于傳統(tǒng)化工生產(chǎn)領(lǐng)域這一單一應(yīng)用場(chǎng)景,由此而擔(dān)憂氫能基礎(chǔ)設(shè)施投入開銷巨大,且使用成本高昂。事實(shí)上,氫能作為儲(chǔ)能介質(zhì)能夠橫跨電力、供熱和燃料三個(gè)領(lǐng)域,促使能源供應(yīng)端融合,提升能源使用效率,其應(yīng)用模式可以抽象為以下三個(gè)方面:
 
a. 電能到電能的轉(zhuǎn)換(power to power):電解制氫實(shí)現(xiàn)電能向氫能的轉(zhuǎn)化,必要時(shí)氫能可通過(guò)燃料電池再次轉(zhuǎn)化為電能。
 
b.電能到燃?xì)獾霓D(zhuǎn)換(power to gas):電解制氫后,將氫氣直接混入天然氣管道,或者合成甲烷后混入天然氣管道;混合天然氣在終端作為燃料提供熱能。
 
c. 電能到燃料的轉(zhuǎn)換(power to fuel):電解制氫后,氫氣作為燃料電池車的燃料,為汽車提供動(dòng)力。
 
而氫能作為能源載體的具體應(yīng)用模式涉及新能源制氫補(bǔ)充發(fā)電、燃料電池汽車、分布式發(fā)電等領(lǐng)域。所以氫能的應(yīng)用場(chǎng)景具有很強(qiáng)的多樣性,如未來(lái)能夠形成電力、供熱和燃料相互交叉的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò),將大幅降低其使用成本。
 
圖5:氫能作為儲(chǔ)能介質(zhì)能夠橫跨電力、供熱和燃料三個(gè)領(lǐng)域
 
(來(lái)源:莫尼塔研究)
 
1. 中國(guó)氫能應(yīng)用場(chǎng)景一:傳統(tǒng)石油化工生產(chǎn)的原材料
 
中國(guó)目前年產(chǎn)氫氣2000萬(wàn)噸,其中50%用于石油和煤化工領(lǐng)域,45%用于合成氨。所以中國(guó)對(duì)于氫氣的應(yīng)用主要集中在石化生產(chǎn)領(lǐng)域,即氫氣的傳統(tǒng)使用領(lǐng)域(表2)。在這些生產(chǎn)過(guò)程中,氫氣是直接參與反應(yīng)的原材料。相對(duì)于傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域,氫能在新能源方面的應(yīng)用份額很低,說(shuō)明中國(guó)氫能經(jīng)濟(jì)的發(fā)展還處于萌芽階段。
 
表2:氫氣的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域
(來(lái)源:莫尼塔研究)
 
2. 中國(guó)氫能應(yīng)用場(chǎng)景二:氫能可實(shí)現(xiàn)可再生能源補(bǔ)充發(fā)電
 
近幾年,以德國(guó)為首的西歐國(guó)家正嘗試探索風(fēng)電、太陽(yáng)能電解制氫,并用天然氣管道輸送氫氣或氫氣制甲烷的氫能發(fā)展模式,即電轉(zhuǎn)氣(power to gas, P2G)模式(圖6)。電轉(zhuǎn)氣(P2G)模式的第一步是利用風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源產(chǎn)生的電能電解水制取氫氣。第二步是氫氣與二氧化碳反應(yīng)制備甲烷,再通過(guò)天然氣管道與天然氣混合儲(chǔ)存運(yùn)輸;或者直接將制得的氫氣與天然氣按一定比例混合后,再通過(guò)天然氣管道進(jìn)行儲(chǔ)存運(yùn)輸。截至2016年1月,歐洲地區(qū)已經(jīng)建成了50個(gè)電轉(zhuǎn)氣(P2G)示范項(xiàng)目(圖7)。
 
圖6:電轉(zhuǎn)氣(Power to Gas)概念圖解
(來(lái)源:公開資料,莫尼塔研究)
 
圖7:歐洲電轉(zhuǎn)氣(Power to Gas)示范項(xiàng)目建設(shè)情況
(來(lái)源:公開資料,莫尼塔研究)
 
目前中國(guó)主要城市的天然氣管道建設(shè)已經(jīng)較為完備,具有發(fā)展電轉(zhuǎn)氣(P2G)的初步基礎(chǔ)。中國(guó)發(fā)展電轉(zhuǎn)氣(P2G)具有多重重大意義。
 
一是通過(guò)發(fā)展電轉(zhuǎn)氣(P2G)可實(shí)現(xiàn)可再生能源補(bǔ)充發(fā)電。目前風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電的難點(diǎn)在于發(fā)電的波動(dòng)性。波動(dòng)的可再生能源使發(fā)電高峰和用電高峰產(chǎn)生錯(cuò)配,造成并網(wǎng)困難。但如果波動(dòng)的可再生能源先轉(zhuǎn)化成氫能儲(chǔ)存起來(lái),在用電高峰時(shí),再轉(zhuǎn)化為電能,就可實(shí)現(xiàn)可再生能源補(bǔ)充發(fā)電。
 
二是降低氫能的儲(chǔ)運(yùn)成本。目前氫氣主要通過(guò)高壓壓縮和液化等方式儲(chǔ)存和運(yùn)輸,儲(chǔ)運(yùn)費(fèi)用占?xì)錃馐蹆r(jià)的40%至70%。儲(chǔ)運(yùn)費(fèi)用過(guò)高成為阻礙氫能推廣的一個(gè)重要原因。如果通過(guò)現(xiàn)有天然氣管道輸送氫氣,則輸送壓力較低,且能夠連續(xù)供氣,所以氫氣的儲(chǔ)運(yùn)成本可以大幅降低。
 
三是電轉(zhuǎn)氣(P2G)的應(yīng)用能夠提高可再生能源在中國(guó)能源消費(fèi)中的占比,減少化石燃料的使用,有助于減少污染和碳排放。
 
3.  中國(guó)氫能應(yīng)用場(chǎng)景三:以氫燃料電池為核心的分布式能源網(wǎng)絡(luò)可提高能源利用效率
 
氫能不但能夠?qū)崿F(xiàn)前文所述的并網(wǎng)發(fā)電,還因其儲(chǔ)運(yùn)的機(jī)動(dòng)性,可以依托氫燃料電池技術(shù),建立分布式能源網(wǎng)絡(luò),做到區(qū)域或城市電力、熱能和冷能的聯(lián)合供應(yīng)(圖8)。燃料電池自身的能源轉(zhuǎn)化效率高(圖9),且分布式能源系統(tǒng)的能源輸送距離短,以氫燃料電池為核心的能源網(wǎng)絡(luò)的能源利用率明顯高于傳統(tǒng)能源網(wǎng)絡(luò)。
 
圖8:分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò)示意圖
(來(lái)源:公開資料,莫尼塔研究)
 
日本東京天然氣公司和松下公司聯(lián)合研發(fā)的家庭分布式能源系統(tǒng)Ene-Farm已經(jīng)在日本成功推廣。該系統(tǒng)的燃料電池以天然氣管道輸送的氫氣為燃料,發(fā)電和用電地點(diǎn)相同,且發(fā)電產(chǎn)生的熱量也被用來(lái)供熱。整個(gè)系統(tǒng)的能源利用效率高達(dá)95%,而傳統(tǒng)天然氣發(fā)電加鍋爐供熱的能源效率僅有68.7%(圖10)。根據(jù)東京天然氣公司和松下公司公布的數(shù)據(jù),Ene-Farm可以減少37%的一次能源使用量和49%的二氧化碳排放量。
 
圖9:氫氧質(zhì)子交換膜燃料電池的發(fā)電效率約為60% 僅低于水利發(fā)電效率
(來(lái)源:DOE,莫尼塔研究)
 
圖10:分布式的燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn),將使得整體能源轉(zhuǎn)化效率大幅提高
(來(lái)源:Tokyo Gas,Tokyo Electric Power,RIETI,莫尼塔研究)  注:LHV-低熱值;HHV-高熱值
 
4. 中國(guó)氫能應(yīng)用場(chǎng)景四:燃料電池客車或成為中國(guó)燃料電池汽車發(fā)展的突破口
 
國(guó)外汽車生產(chǎn)廠商經(jīng)過(guò)多年技術(shù)積累,已經(jīng)為燃料電池車的商業(yè)化打下了良好基礎(chǔ)。配合靈活的銷售方案,包括美國(guó)、德國(guó)、丹麥、英國(guó)在內(nèi)的國(guó)家的燃料電池汽車,正在從概念車逐步向商業(yè)化生產(chǎn)過(guò)渡(圖11)。目前豐田Mirai、現(xiàn)代iX35以及本田Clarity燃料電池汽車已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。
 
圖11:傳統(tǒng)車企的燃料電池發(fā)展路徑
(來(lái)源:公開數(shù)據(jù),莫尼塔研究)
 
而燃料電池的研發(fā)和技術(shù)進(jìn)步速度也在加快(圖12),預(yù)計(jì)未來(lái)2-3年內(nèi),會(huì)有多輛概念車型步入商業(yè)化。
 
圖12:燃料電池汽車性能在逐步提高
(來(lái)源:公開數(shù)據(jù),莫尼塔研究)
 
而燃料電池客車因技術(shù)門檻相對(duì)較低、具有良好的宣傳推廣效應(yīng)、以及加氫站布局存在優(yōu)勢(shì)的原因,有可能成為中國(guó)燃料電池汽車發(fā)展的突破口。2015年中國(guó)燃料電池客車的訂單數(shù)量出現(xiàn)了明顯增長(zhǎng)。2015年4月,宇通與北京億華通公司簽訂了100輛燃料電池客車合作意向書;5月福田汽車接到了有車(北京)新能源汽車租賃 有限公司購(gòu)買100    輛歐輝氫燃料電池電動(dòng)客車的訂單;6月佛山飛馳宣布簽署了28輛燃料電池客車訂單。
 
表3: 國(guó)內(nèi)外燃料電池客車性能對(duì)比
(來(lái)源:公開數(shù)據(jù),莫尼塔研究)
 
氫能在中國(guó)能源市場(chǎng)的突破點(diǎn)在于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),政府的扶持和明晰規(guī)劃是關(guān)鍵
 
氫能經(jīng)濟(jì)是富國(guó)經(jīng)濟(jì),窮國(guó)發(fā)展不了氫能經(jīng)濟(jì)。單一、少量氫能的生產(chǎn)和應(yīng)用并不困難,但是要把氫能作為綠色經(jīng)濟(jì)的支柱進(jìn)行規(guī)?;l(fā)展,其難度是很大的。這不僅需要投入大量人力、物力和財(cái)力,還需要有豐富的氫能產(chǎn)業(yè)鏈知識(shí)積累和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此氫能經(jīng)濟(jì)在中國(guó)得以發(fā)展,離不開經(jīng)濟(jì)水平(人均GDP)的提高,配套基礎(chǔ)設(shè)施的跟進(jìn),以及發(fā)展初期政府的大力扶持。
 
1. 中國(guó)東部地區(qū)有發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)的良好經(jīng)濟(jì)條件和環(huán)境迫切性
 
2015年中國(guó)一線城市的平約收入水為19830美元/年,已步入高收入國(guó)家行列(圖13),而中國(guó)沿海地區(qū)的人口密度遠(yuǎn)高于其他地區(qū)(圖14)。從上述兩點(diǎn)出發(fā),中國(guó)沿海發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)具備了規(guī)?;l(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。
 
圖13:中國(guó)東部及東南部一線城市人均GDP已達(dá)到高收入國(guó)家水平
(來(lái)源:Wind,莫尼塔研究)
 
圖14:中國(guó)東部地區(qū)人口密度高,也有利于發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)
(來(lái)源:網(wǎng)絡(luò),莫尼塔研究)
 
從環(huán)境角度來(lái)看,全國(guó)40%的汽車集中于東部地區(qū),高水平的汽車保有量造成城市擁堵,加劇空氣污染(圖15,圖16,圖17,表4)。據(jù)OECD組織估算,中國(guó)大氣污染造成的死亡人數(shù)將長(zhǎng)期高于全球平均水平,中國(guó)環(huán)境壓力已接近極限(圖18)。
 
圖15: 2015年中國(guó)汽車保有量超過(guò)200萬(wàn)輛的城市共有11個(gè),其中東部沿海城市占7個(gè)
(來(lái)源:公開資料,莫尼塔)
 
表4: 2016年2季度全國(guó)交通擁堵排名顯示,東部汽車保有量高的地區(qū)擁堵嚴(yán)重
(來(lái)源:公開資料,莫尼塔)
 
在二氧化碳排放方面,中國(guó)作為《巴黎氣候變化協(xié)定》的締約國(guó),承諾在2030年使二氧化碳排放達(dá)到峰值,并且將非化石能源在一次能源中的比重提升到20%。中國(guó)作為全球碳排放第一大國(guó),加上以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu),未來(lái)二氧化碳減排壓力巨大。綜合上述因素,在條件成熟的情況下,中國(guó)東部發(fā)達(dá)地區(qū)將會(huì)率先開展氫能經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建設(shè)。
 
圖17:中國(guó)東部地區(qū)整體PM2.5水平遠(yuǎn)超國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(25微克/立方米)
北京2015年的峰值高達(dá)1000微克/立方米,逼近1952年倫敦“霧霾殺人事件”水平
(來(lái)源:Berkeley Earth,莫尼塔研究)
 
圖18:中國(guó)大氣污染造成的死亡人數(shù)將長(zhǎng)期高于全球其他地區(qū),中國(guó)環(huán)境已接近極限
(來(lái)源:OECD,莫尼塔研究)
 
2.  基礎(chǔ)建設(shè)是發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)的突破口,而政府補(bǔ)貼和明晰的發(fā)展規(guī)劃是關(guān)鍵
 
不同于其他新能源,氫能經(jīng)濟(jì)的中間環(huán)節(jié)至關(guān)重要。以加氫站為例,其前期投資巨大,單個(gè)產(chǎn)業(yè)和個(gè)體企業(yè)無(wú)法獨(dú)立承擔(dān)。據(jù)IEA的估計(jì),加氫站的累計(jì)現(xiàn)金流在加氫站運(yùn)營(yíng)后的10-15年都處于負(fù)值(圖19)。為了確保氫能經(jīng)濟(jì)在發(fā)展初期能夠順利開展,德國(guó)和日本的政府部門都為氫能經(jīng)濟(jì)制定了清晰、周密的發(fā)展方針,并提供全面的政策及資金支持。而目前中國(guó)政府對(duì)氫能經(jīng)濟(jì)的補(bǔ)貼主要集中在加氫站建設(shè)和燃料電池車的銷售環(huán)節(jié):
 
a. 每建設(shè)一個(gè)加氫站的國(guó)家補(bǔ)貼為400萬(wàn)元;
 
b. 每銷售一輛燃料電池商用車最高可獲得50萬(wàn)元的地方補(bǔ)貼和50萬(wàn)元的國(guó)家補(bǔ)貼。
 
對(duì)比德國(guó)和日本,中國(guó)政府對(duì)于氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的扶持力度還需進(jìn)一步加強(qiáng)。
 
圖19:如沒(méi)有政府支持,加氫站累計(jì)現(xiàn)金流長(zhǎng)期處于負(fù)區(qū)間
(來(lái)源:IEA,莫尼塔研究)  
 
注:依據(jù)加州燃料電池車市場(chǎng)估計(jì)
 
德國(guó)模式:自上而下
 
德國(guó)氫能經(jīng)濟(jì)走的是一條由上至下的發(fā)展道路。首先重點(diǎn)發(fā)展P2G模式,以期盡快為下游氫能應(yīng)用提供便捷的基礎(chǔ)設(shè)施,進(jìn)而激活下游應(yīng)用場(chǎng)景。在氫能基礎(chǔ)設(shè)施布局方面,德國(guó)政府采取以核心城市為中心,并依托完備的天然氣管道系統(tǒng)逐步向外延擴(kuò)展(圖20,圖21)。
 
與此同時(shí),德國(guó)政府和產(chǎn)業(yè)資本也積極推動(dòng)氫能基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展和建設(shè)。德國(guó)政府牽頭成立了國(guó)家全資公司(National Organization Hydrogen and Fuel Cell Technology, NOW GmbH),以支持氫能經(jīng)濟(jì)的初期發(fā)展(圖22)。該公司的管理層由德國(guó)聯(lián)通署、建筑與城市發(fā)展部等5個(gè)部門組成。
 
為推動(dòng)氫能發(fā)展項(xiàng)目的實(shí)施,NOW啟動(dòng)了NIP計(jì)劃(National Hydrogen and Fuel Cell Technology Innovation Program)。通過(guò)NIP計(jì)劃,共募集14億歐元的專項(xiàng)資金用于2007年至2016年的氫能項(xiàng)目開發(fā)。募集資金中的7億歐元由德國(guó)政府出資,剩余資金則按項(xiàng)目合作制度由產(chǎn)業(yè)提供。除此而外,由Air Liquide,Daimler,Linde,OMV,Shell 和 Total六家氫能產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)結(jié)成 了H2 Mobility 聯(lián)盟,以社會(huì)產(chǎn)業(yè)資本的身份通NOW一同支持德國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
 
德國(guó)其他氫能產(chǎn)業(yè)資本也全力支持氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展,目前有約300家上下游公司(包括汽車廠商和各類配件供應(yīng)商)準(zhǔn)備投入超過(guò)20億歐元,用于推動(dòng)氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
 
圖20:德國(guó)有遍及全國(guó)的天然氣管道 發(fā)展P2G有天然的優(yōu)勢(shì)
(來(lái)源:公開資料,莫尼塔研究)
 
圖21:德國(guó)首先在人口密度高的地區(qū)建設(shè)氫能的基礎(chǔ)設(shè)施 并逐步向外延拓展
(來(lái)源:NOW/DENA,莫尼塔探究)
 
圖22:NOW領(lǐng)頭的德國(guó)氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃
(來(lái)源:NOW,莫尼塔研究)
 
日本模式:自下而上
 
因能源匱乏,日本很早就將氫能經(jīng)濟(jì)視為未來(lái)國(guó)家能源的發(fā)展方向,并已持續(xù)推廣氫能經(jīng)濟(jì)多年。2014年6月日本通過(guò)了新的氫能發(fā)展政策,從更廣的維度加速推進(jìn)氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展。該政策主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)(圖23):
 
a. 明確了當(dāng)前到2050年之間的氫能長(zhǎng)期發(fā)展路線圖;
 
b. 推廣氫能發(fā)電,以及氫能在叉車和船舶方面的應(yīng)用;
 
c. 建立廉價(jià)的氫氣系統(tǒng),促使氫能應(yīng)用多樣化,并于2020年初步構(gòu)建國(guó)際氫能供應(yīng)鏈;
 
d. 在日本奧運(yùn)會(huì)上展示氫能經(jīng)濟(jì)成果
 
從日本氫能經(jīng)濟(jì)三階段任務(wù)可以看出,其選擇的是自下而上的發(fā)展路徑。日本希望在前期著重普及氫能及燃料電池的下游應(yīng)用,并不斷拓展下游市場(chǎng)規(guī)模。
 
圖23:日本氫能經(jīng)濟(jì)路線圖
(來(lái)源:RETI,莫尼塔研究)
 
為了推進(jìn)氫能經(jīng)濟(jì)的初期發(fā)展,2014年日本提供約46億日元的財(cái)政補(bǔ)貼資金,2015年則為89億日元。這些資金將用于補(bǔ)貼50%的加氫站建設(shè)成本(表5)。在基礎(chǔ)設(shè)施布局方面,日本與德國(guó)一樣,首先在人口密集的區(qū)域建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施。日本將前期的基礎(chǔ)設(shè)施建在車輛集中且可能首先商業(yè)化的城市,并將加氫站布局在四個(gè)核心地區(qū)之間的高速公路上(圖24,圖25)。
 
表5:日本對(duì)加氫站的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)
(來(lái)源:JX Nippon   Oil & Energy,莫尼塔研究)
 
圖24:日本的人口集中在,關(guān)東、名古屋、關(guān)西以及福岡地區(qū)
(來(lái)源:公開資料,莫尼塔研究)
 
圖25:日本將加氫站重點(diǎn)建設(shè)在人口和車輛集中的地區(qū)
(來(lái)源:JX Nippon   Oil & Energy,莫尼塔研究)
 
大型能源企業(yè)將是中國(guó)氫能經(jīng)濟(jì)的核心競(jìng)爭(zhēng)者
 
雖然中國(guó)氫能是否成為電力一樣廣泛適用的能源載體尚有很大的不確定性,但作為融合分布式能源供應(yīng)轉(zhuǎn)換、無(wú)污染和高效靈活的能源媒介,其市場(chǎng)潛力和未來(lái)貢獻(xiàn)卻是毋庸置疑的。
 
中國(guó)的環(huán)境壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他國(guó)家,同時(shí)中國(guó)現(xiàn)行體制又適合高效的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和政府推動(dòng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在中國(guó)經(jīng)濟(jì)增速放緩,傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)投資發(fā)力的市場(chǎng)環(huán)境下,氫能經(jīng)濟(jì)在中國(guó)無(wú)疑具有天時(shí)地利與人和的優(yōu)勢(shì),不可錯(cuò)失良機(jī)。而參考發(fā)達(dá)國(guó)家氫能經(jīng)濟(jì)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn),面對(duì)氫能經(jīng)濟(jì)的發(fā)展機(jī)遇,大型能源企業(yè)及汽車廠商更有實(shí)力與動(dòng)力參與氫能經(jīng)濟(jì)的建設(shè)。
 
在日本,加氫站的建設(shè)主要由大型企業(yè)擔(dān)當(dāng),其中又以傳統(tǒng)燃?xì)饧澳茉垂?yīng)商最為積極(表6)。
 
莫尼塔研究認(rèn)為,相比中小企業(yè),大型企業(yè)在氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面具有以下優(yōu)勢(shì):
 
a. 具有較強(qiáng)發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)動(dòng)力:充分利用當(dāng)前資產(chǎn)和生產(chǎn)能力,為氫能發(fā)展開發(fā)新的應(yīng)用場(chǎng)景;
 
b. 資金實(shí)力雄厚:大型國(guó)企或行業(yè)龍頭有進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈整合的實(shí)力(收購(gòu)核心技術(shù)和公司);
 
c.  具有寬廣的行業(yè)發(fā)展視野和良好抗風(fēng)險(xiǎn)能力。
 
一旦中國(guó)氫能行業(yè)前景進(jìn)一步向好,大型企業(yè)對(duì)氫能經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)意愿和能力不容小覷。因此,我們看好國(guó)內(nèi)有雄厚資金實(shí)力、且具備產(chǎn)業(yè)鏈整合能力的大型能源集團(tuán)上市公司。為此我們推薦:中國(guó)神華(601088.SH)、長(zhǎng)江電力(600900.SH)、新奧能源(02688.HK)。
 
 
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