氫能被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?。氫氣曾憑借清潔高效、熱值高、可持續(xù)、應(yīng)用廣泛等突出優(yōu)勢,被全球譽(yù)為 “21 世紀(jì)的終極能源”。氫能的來源十分廣泛,制氫的主要技術(shù)路線分為五種:石油、煤炭、天然氣等化石能源重整制氫;電解水制氫;利用冶金、焦化、氯堿等過程中的工業(yè)副產(chǎn)氣制氫;太陽能光解水制氫以及生物制氫。
值得一提的是,傳統(tǒng)的化石能源制氫技術(shù)依然在全球范圍內(nèi)占據(jù)絕對(duì)主流位置,比如在中國,曾經(jīng)高達(dá)60%的氫能都是通過煤制氫技術(shù)獲取。所謂生物制氫,即利用生物自身的代謝作用將水、有機(jī)廢物或生物質(zhì)等轉(zhuǎn)化為氫氣,該概念由 Lewis 于 1966 年正式提出,但早在 20 世紀(jì) 30 年代,就有科學(xué)家觀察到不同細(xì)菌在光照和黑暗條件下分別放氫的現(xiàn)象;20 世紀(jì) 70 年代爆發(fā)的能源危機(jī)則引發(fā)了生物制氫領(lǐng)域的研究熱潮,并逐漸形成了四種制氫技術(shù)路線:光水解、光發(fā)酵、暗發(fā)酵和光 - 暗聯(lián)合發(fā)酵產(chǎn)氫,這些制氫過程涉及的微生物類群包括綠藻和藍(lán)細(xì)菌等光解微生物、光發(fā)酵細(xì)菌和暗發(fā)酵細(xì)菌等。
全球已發(fā)布?xì)淠軕?zhàn)略的國家和地區(qū)有:中國、日本、美國、歐盟、韓國、印度、加拿大、澳大利亞、智利、挪威、德國、法國、西班牙、荷蘭和葡萄牙。而巴西,土耳其,新西蘭和烏克蘭、阿曼也正在制定各自的國家氫能發(fā)展戰(zhàn)略。
一、中國(全球最大的產(chǎn)氫國及最大的燃料電池商用車市場,全球加氫站擁有量全球第一)
中國曾經(jīng)于 2015 年成功超越美國成為全世界申請(qǐng)生物制氫專利的第一大國。據(jù)國際能源署數(shù)據(jù)顯示,中國氫能年產(chǎn)能曾達(dá)到3300萬噸,是全球最大的氫能生產(chǎn)國,是全球氫能需求的三分之一。
中國不但是全球最大的產(chǎn)氫國,中國還是全球最大的燃料電池商用車市場,加氫站擁有量全球第一。截至2021年底,中國已經(jīng)有氫能相關(guān)企業(yè)超過2000家,涉氫上市公司150多家;2021年氫能相關(guān)企業(yè)注冊(cè)量超過640家。
德國柏林著名智庫Merics的專家尼斯·格林伯格成認(rèn)為,全球巨頭西門子和蒂森克虜伯等技術(shù)最突出的歐洲制造商,即將面臨中國同行的激烈競爭。
德國《商報(bào)》曾經(jīng)以“中國開始追趕綠色氫能——并可能迫使歐洲退出市場”為題刊文稱,中國在氫能發(fā)展上展示了雄心,不僅在氫能生產(chǎn)量上已位列世界第一,在氫技術(shù)上已快速崛起。
中國設(shè)定了二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值,并到 2060 年實(shí)現(xiàn)氣候中和的目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),中國也越來越依賴氫氣。值得一提的是,中國之前發(fā)布了第一個(gè)國家氫能戰(zhàn)略,其核心是降低綠色氫能的成本和建立國內(nèi)供應(yīng)鏈。
值得一提的是,氫能產(chǎn)業(yè)作為一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略資源,直接關(guān)系到國家戰(zhàn)略安全。中國是世界上二氧化碳排放量最大的國家,與其他國家一起,正在進(jìn)行一次史無前例的能源革命。
據(jù)統(tǒng)計(jì),全世界總共只有685個(gè)加氫站,中國已經(jīng)建成了超過250多個(gè),占據(jù)了全球40%的比重,位居世界首位。中國在氫能領(lǐng)域已經(jīng)走在世界前列,日本將被遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在身后。
值得一提的是,到2040年,中國或?qū)⒄际澜鐨湫枨蟮囊话耄袊?、日本、新加坡和韓國的氫需求甚至達(dá)全球的70%。意味著亞太地區(qū)將成為全球氫需求的主要市場。
《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書》的預(yù)計(jì),到2030年,國內(nèi)將建成加氫站1000座。真實(shí)的速度或遠(yuǎn)快于此,僅中石化一家在“十四五”( 2021-2025年)期間就將建成1000座加氫站,其宣稱要“讓加氫像加油一樣方便”。
中國企業(yè)在一些重要技術(shù)上未來五年左右的時(shí)間勢必趕上且領(lǐng)先的歐美制造商。據(jù)智庫 Merics 的研究,中國尤其在閥門和大型系統(tǒng)的效率方面需要趕上。且與歐美在綠色氫能技術(shù)方面的領(lǐng)先地位將會(huì)縮小。
中國氫能聯(lián)盟(CHA)預(yù)測,到 2060 年,中國的氫需求將增加到 1.303 億噸。然后可以用可再生能源生產(chǎn)其中的1億噸。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),到2030 年,中國的綠色氫能生產(chǎn)成本(包括投資成本)將降至每公斤 2.40 美元。
標(biāo)準(zhǔn)普爾分析師 Ankit Sachan之前 指出,Peric、Cockerill Jingli 和山東賽克賽斯等領(lǐng)先的中國制造商共同占據(jù)了中國電解槽市場 60% 的份額,它們已經(jīng)在生產(chǎn)“比歐洲同行更便宜的電解槽”。
全球和中國國內(nèi)氫能需求市場十分旺盛。據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)測數(shù)據(jù),到2050 年,中國氫能需求量將達(dá)到近 6000 萬噸,屆時(shí),可再生能源制氫在所有制氫方式中的占比預(yù)測能達(dá)到 70%,則可再生能源制氫的總規(guī)??蛇_(dá) 4200 萬噸;則該行業(yè) 2050 的市場規(guī)?;虺?3000 萬美元。
據(jù)統(tǒng)計(jì),全球共有 25 個(gè)國家進(jìn)行了生物制氫方面的研究。按領(lǐng)域的論文發(fā)表數(shù)量進(jìn)行排序,中國與美國兩國處于絕對(duì)領(lǐng)先位置,發(fā)文數(shù)量分別為 25700 篇、24450 篇,占全球總發(fā)文數(shù)量的 22.36% 和 21.28%。日本位居第三,發(fā)文量占全球發(fā)文量的 9.05% 。
值得一提的是,在與日本相比的氫能相關(guān)的5類技術(shù)中,中國已經(jīng)有4個(gè)超越了日本,其中包括制氫、儲(chǔ)氫、安全控制以及運(yùn)輸。安全一直是氫能使用過程中最難解決的一項(xiàng)難題,不解決這一問題氫能就不可能廣泛使用,而中國在這一方面已經(jīng)超過了日本。
據(jù)統(tǒng)計(jì),全球涉足生物制氫研發(fā)的機(jī)構(gòu)大約有 5000 余家,美、德兩國分別有兩大機(jī)構(gòu)上榜;值得一提的是,中國論文被引用的頻次、篇數(shù)均遙遙領(lǐng)先,發(fā)文數(shù)量最高的機(jī)構(gòu)是中國科學(xué)院,意味著中國在生物制氫研究領(lǐng)域具有很高的水平,且科研能力不斷提升,獲得了全球?qū)W界的廣泛認(rèn)可。
值得一提的是,中國申請(qǐng)生物制氫技術(shù)專利的起始時(shí)間較晚,1992 年才開始陸續(xù)出現(xiàn)且前期發(fā)展緩慢,但中國在該領(lǐng)域的發(fā)展步伐非常快,尤其于 2015 年成功超越美國成為全世界申請(qǐng)生物制氫專利的第一大國。但相比歐美等發(fā)達(dá)國家,中國境內(nèi)達(dá)到產(chǎn)業(yè)化規(guī)模并實(shí)現(xiàn)盈利的生物制氫系統(tǒng)尚未出現(xiàn),大多生物制氫系統(tǒng)仍集中在實(shí)驗(yàn)室的小試研究階段,國內(nèi)只有個(gè)別實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入到中試放大階段。
全球各國家在政策領(lǐng)域,為搶占未來能源競爭的制高點(diǎn),世界各國競相在氫能領(lǐng)域加大支持力度,中國國家和地方政府密集出臺(tái)了多方面的扶持政策,比如國家氫能標(biāo)準(zhǔn)委會(huì)發(fā)布的《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書》以及四川政府發(fā)布的《成都市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2019-2023 年)》。借助政策東風(fēng),氫能儲(chǔ)運(yùn)等基礎(chǔ)設(shè)施將進(jìn)一步完善,中國的生物制氫產(chǎn)業(yè)或?qū)⒂瓉硎飞习l(fā)展最為蓬勃的三十年;值得一提的是,中國國家發(fā)改委和國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》,正式明確氫能是未來國家能源體系的重要組成部分。
中國石化在所有的新能源業(yè)務(wù)當(dāng)中,氫能正在成為中國石化的重中之重。中國石化表示,將打造規(guī)模最大、科技領(lǐng)先的中國第一氫能公司,重點(diǎn)聚焦交通和煉化兩大領(lǐng)域,遠(yuǎn)期目標(biāo)是成為世界領(lǐng)先的氫能公司。中國石化是國內(nèi)第一大煉化企業(yè),憑借煤制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫的產(chǎn)能,中國石化目前也是全國最大的氫氣生產(chǎn)方。中國石化2021年在新疆庫車的綠氫示范項(xiàng)目正式啟動(dòng)建設(shè),該項(xiàng)目是當(dāng)時(shí)全球在建的最大光伏綠色生產(chǎn)項(xiàng)目,投產(chǎn)后年產(chǎn)綠氫可達(dá)2萬噸。
二、美國(全球最早將氫能及燃料電池作為能源戰(zhàn)略的國家)
美國是全球最早將氫能及燃料電池作為能源戰(zhàn)略的國家。早在1970年,美國便提出了“氫經(jīng)濟(jì)“。美國是全球氫能應(yīng)用較為成熟、且擁有世界上最多氫燃料電池叉車的國家,美國曾經(jīng)是氫能產(chǎn)業(yè)最大的推動(dòng)者。美國是全球較早提出氫能研究和應(yīng)用的國家,美國政府自1990年至今頒布了多項(xiàng)推動(dòng)氫能發(fā)展的政策和行動(dòng)計(jì)劃。
美國已經(jīng)形成了“制氫—運(yùn)氫—儲(chǔ)氫—用氫”的全技術(shù)鏈能力。2021年2月,美國發(fā)布了最新版《氫能計(jì)劃發(fā)展規(guī)劃》,提出未來10年及更長時(shí)期氫能研究、開發(fā)和示范的總體戰(zhàn)略框架,并設(shè)定了到2030年美國氫能發(fā)展的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo),其主要內(nèi)容包括以下3方面。
1)設(shè)定氫能全鏈條中重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo),通過技術(shù)創(chuàng)新,提高技術(shù)穩(wěn)定性和效率,降低成本,加快氫能技術(shù)或產(chǎn)品的商業(yè)化應(yīng)用。2)通過研究可再生能源、化石能源和核能制氫技術(shù),開發(fā)多種氫源;通過開發(fā)氫能分配先進(jìn)技術(shù)、儲(chǔ)氫介質(zhì)及儲(chǔ)氫設(shè)施,滿足各種規(guī)模的氫儲(chǔ)運(yùn)的需求;通過進(jìn)一步開發(fā)高性能燃料電池和合成燃料產(chǎn)品等,拓展氫能應(yīng)用領(lǐng)域。3)開展氫能標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定。
2021年7月,美國參議院通過了5500億美元的《基礎(chǔ)設(shè)施投資和就業(yè)法案》,提出聯(lián)邦將撥出95億元獎(jiǎng)金用于支持氫能領(lǐng)域,其中80億將用于建設(shè)至少四個(gè)區(qū)域性清潔氫能樞紐。清潔氫能樞紐將被用作氫燃料生產(chǎn)地點(diǎn),用于供暖、交通和制造業(yè)等領(lǐng)域。
歷史上,美國對(duì)氫能的關(guān)注要追溯到20世紀(jì)70年代的石油危機(jī)時(shí)期,由于能源自給項(xiàng)目的失利,美國開始布局氫能技術(shù)研發(fā),資助氫能相關(guān)的研究項(xiàng)目,并于1974年在邁阿密召開了第一次氫能國際會(huì)議。同年底,國際氫能協(xié)會(huì)(IAHE)在邁阿密成立,這一組織也是迄今為止全球歷史最為悠久的國際氫能組織。
美國一直都非常支持氫能的發(fā)展,同樣基于美國本身所擁有的明顯優(yōu)勢:
其一:美國氫源充足,不僅有大量的化工副產(chǎn)氫,而且頁巖氣資源豐富,規(guī)?;茪鋬?yōu)勢明顯,因?yàn)榛剂现茪渲蠸MR制氫的碳排放最少,相比煤制氫的碳捕捉與封存成本低得多。
其二,美國作為航天強(qiáng)國和工業(yè)強(qiáng)國,具有完善的液氫產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ),美國曾經(jīng)是全球第一大液氫生產(chǎn)和使用大國,從儲(chǔ)運(yùn)到應(yīng)用都比其他國家更具成本優(yōu)勢。而液氫技術(shù)是目前看來唯一有可能達(dá)到美國DOE車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)最終目標(biāo)的技術(shù)。從氫氣的生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、下游應(yīng)用以及基礎(chǔ)設(shè)施方面,美國均布局完善。
其三:美國在氫氣生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域。美國擁有Air Products、Praxair等世界先進(jìn)的氣體公司,并且有技術(shù)領(lǐng)先的小規(guī)模電解水制氫公司,同時(shí)還掌握著液氫儲(chǔ)氣罐、儲(chǔ)氫箱等核心技術(shù)。液氫方面,美國在液氫生產(chǎn)規(guī)模、液氫產(chǎn)量、價(jià)格方面都具有絕對(duì)優(yōu)勢。
其四:美國在燃料電池制造領(lǐng)域。美國有以叉車燃料電池為主的PlugPower、固定式燃料電池為主的FuelCellEnergy、BloomEnergy等大型燃料電池生產(chǎn)企業(yè)。
值得一提的是,美國燃料電池乘用車和叉車保有量領(lǐng)先全球。其中豐田Mirai在美國銷售了超過3000輛FCEV。美國擁有世界最大的燃料電池叉車企業(yè)Plug Power,已有超過2萬輛燃料電池叉車,進(jìn)行了超過上百萬次加氫操作。
美國在加氫站建設(shè)領(lǐng)域。北美分布的68座加氫站僅一座位于加拿大,其余全部分布在美國,加州地區(qū)集中度最高,是全球加氫站數(shù)量密度最高的地區(qū),迄今已超過40座加氫站在開放運(yùn)營。
美國的Long Ridge將成為美國第一座專門建造的氫氣發(fā)電站,也是全球第一座將氫摻入GE H級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電廠。該工廠使用GE 7HA.02燃?xì)廨啓C(jī),該燃?xì)廨啓C(jī)最初可燃燒15-20%比例的氫氣,并擁有轉(zhuǎn)化為使用100%氫氣的能力。
美國開發(fā)了自己的燃料電池技術(shù),全國大約有2575條氫管道,主要用于墨西哥灣地區(qū)的大型工業(yè)。燃料電池與氫能協(xié)會(huì)估計(jì),到2030年,美國氫能需求將增長到1700萬噸/年,到2050年,氫能將占美國能源消耗的14%,主要用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域。美國沒有聯(lián)邦級(jí)別的氫戰(zhàn)略,每個(gè)州都有自己的戰(zhàn)略目標(biāo)。氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展最活躍的州是加利福尼亞州,計(jì)劃到2025年建成200座氫能加氣站。在其“零排放汽車推廣計(jì)劃”中,加州要求汽車生產(chǎn)商在當(dāng)?shù)厥袌錾咸峁┮欢ū壤碾妱?dòng)和氫燃料汽車。
三、日本(全球第一個(gè)提出實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)的國家)
日本曾經(jīng)是全球"成為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)的國家"。日本高度重視氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,政府先后發(fā)布了《日本復(fù)興戰(zhàn)略》《能源戰(zhàn)略計(jì)劃》《氫能源基本戰(zhàn)略》《氫能及燃料電池戰(zhàn)略路線圖》規(guī)劃了實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)戰(zhàn)略的技術(shù)路線。在過去的30年里,日本政府先后投入數(shù)千億日元用于氫能及燃料電池技術(shù)的研究和推廣,并對(duì)加氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和終端應(yīng)用進(jìn)行補(bǔ)貼。日本氫能和燃料電池技術(shù)擁有利數(shù)曾經(jīng)全球第一,已實(shí)現(xiàn)燃料電池車和家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)的大規(guī)模商業(yè)化推廣。
日本的能源結(jié)構(gòu)高度倚重石油和天然氣,二者占能源消費(fèi)比重高達(dá)2/3,因?yàn)閲鴥?nèi)能源資源比較匱乏,95%以上的石油和天然氣都需要進(jìn)口。因此日本能源安全面臨一定風(fēng)險(xiǎn)。2011年福島核事故之后,日本核電發(fā)展受阻,能源對(duì)外賴程度再度提升。因此,日本迫切需要尋找能源突破口,以擺脫其對(duì)于石油和天然氣的依賴。而發(fā)展氫能可提升能源安全水平、分化能源供應(yīng)中斷及價(jià)格波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。氫能來源廣泛,價(jià)格與油氣的關(guān)聯(lián)度不高增加氫能進(jìn)口和消費(fèi),能夠在一定程度上分化油氣價(jià)格同向波動(dòng)對(duì)日本經(jīng)濟(jì)的影響。
日本是全球氫能源應(yīng)用開發(fā)最全面和最堅(jiān)定的國家。早在20世紀(jì)70年代就開始?xì)淙剂想姵丶夹g(shù)探索。2014年在《能源基本計(jì)劃》中將氫能定位為與電力和熱能并列的核心二次能源,并提出建設(shè)“氫能社會(huì)”的愿景。日本先后發(fā)布《日本再復(fù)興計(jì)劃》、《能源基本計(jì)劃》、《氫能基本戰(zhàn)略》等相關(guān)文件,規(guī)劃了實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)戰(zhàn)略的技術(shù)路線,建立了全球領(lǐng)先的產(chǎn)業(yè)技術(shù)和能力儲(chǔ)備。日本在技術(shù)、材料、設(shè)備等方面擁有非常明顯的優(yōu)勢,尤其是已基本打通氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈。值得一提的是,經(jīng)過多年耕耘,日本已在氫能領(lǐng)域打造出一批“隱形冠軍”,比如東麗公司的碳纖維、川崎重工的液氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)和裝備等。日本在氫能和燃料電池領(lǐng)域擁有的優(yōu)先權(quán)專利占全球的50%以上,并在多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)方面處于全球絕對(duì)領(lǐng)先地位。
日本之前尤其從2011年到2020年期間,申請(qǐng)的氫能相關(guān)專利數(shù)量達(dá)到34624個(gè)。據(jù)估計(jì),到2025年,日本將有20萬輛燃料電池汽車(FCV),到2030年將達(dá)到80萬輛。而2018年日本只有2700輛燃料電池汽車。運(yùn)輸部門將主導(dǎo)日本的氫需求結(jié)構(gòu),但氫在能源和供暖領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。根據(jù)官方策略,到2030年,日本的氫氣商業(yè)消耗量估計(jì)為每年30萬噸。2040年實(shí)現(xiàn)燃料電池車的普及。
日本計(jì)劃未來的氫消費(fèi)量約為1000萬噸/年。但值得一提的是,在日本,氫并沒有完全取代傳統(tǒng)能源。據(jù)估計(jì),燃料電池汽車將取代2%~20%的燃油車;在能源和供暖行業(yè),這一比例將分別為30%和20%。
日本十分重視氫能的發(fā)展。早在2017年12月,日本公布了“基本氫能戰(zhàn)略”,提出創(chuàng)造一個(gè)“氫能社會(huì)”。該戰(zhàn)略的主要目的是實(shí)現(xiàn)氫能與其他燃料的成本平價(jià),建設(shè)加氫站,替代燃油汽車(包括卡車和叉車)及天然氣及煤炭發(fā)電,發(fā)展家庭熱電聯(lián)供燃料電池系統(tǒng)。
日本制定的氫能發(fā)展主要路徑包括三個(gè):(1)從海外化石燃料利用碳捕獲和儲(chǔ)存(CCS)技術(shù)或可再生能源電解實(shí)現(xiàn)低成本零排放制氫;(2)加強(qiáng)進(jìn)口和國內(nèi)氫運(yùn)輸、分配基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè);(3)促進(jìn)氫在汽車、家庭熱電聯(lián)供和發(fā)電等各個(gè)部門的大量應(yīng)用。
為了推進(jìn)氫能戰(zhàn)略,日本采取多種方式發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè):首先是放松管制,降低門檻,跨越各類制度性障礙,激活民間資本對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)的投資;其次是加大技術(shù)開發(fā)投入,突破關(guān)鍵技術(shù),因地制宜設(shè)立氫能示范城市和示范基地;還通過綠色電力證書、碳交易制度促進(jìn)零碳?xì)淙剂系氖袌鼋灰?,以充分反映零碳?xì)淙剂系耐茝V利用和普及,重點(diǎn)對(duì)燃料電池和加注站進(jìn)行補(bǔ)助扶持等。
日本發(fā)展氫能初期,補(bǔ)助政策主要包括對(duì)于家用燃料電池、燃料電池汽車以及加氫站的補(bǔ)助,這三個(gè)補(bǔ)助政策基本上都是從刺激氫能利用的鏈條上發(fā)揮作用。日本已經(jīng)在燃料電池汽車、家庭熱電聯(lián)供等領(lǐng)域取得很大的成效,也在逐步在氫能的無碳排放生產(chǎn)、氫能發(fā)電、氫能社區(qū)等領(lǐng)域進(jìn)行示范。
四、韓國(全球連續(xù)3年位居全球氫燃料電池車(FCV)銷量第一)
韓國在某些氫能領(lǐng)域走在了全世界的前面。2021年,現(xiàn)代汽車集團(tuán)連續(xù)3年位居全球氫燃料電池車(以下簡稱FCV)銷量第一,而且市場份額高達(dá)53.5%,幾乎是一家獨(dú)大。除了現(xiàn)代汽車集團(tuán)自身多年的堅(jiān)持和努力之外,更離不開韓國政府的大力扶持。韓國專門成立了由國務(wù)總理牽頭,8位部長及產(chǎn)學(xué)研各領(lǐng)域頂級(jí)專家構(gòu)成的“氫能經(jīng)濟(jì)委員會(huì)”,全面支持氫能產(chǎn)業(yè)化工作;韓國還成立了“氫能產(chǎn)業(yè)政策自由特區(qū)”,推進(jìn)新技術(shù)驗(yàn)證和政策制度創(chuàng)新。
韓國政府還在一些城市試點(diǎn)建設(shè)氫能社會(huì),于住宅、交通區(qū)域廣泛引入氫能制冷、供暖、供電,大力的補(bǔ)貼當(dāng)然是少不了的,比如對(duì)新建的加氫站給予30億韓元(大約合人民幣1560萬元)的補(bǔ)貼;消費(fèi)者購買FCV目前也能獲得約一半車款的補(bǔ)貼。值得一提的是,截至2021年10月,韓國現(xiàn)代NEXO氫燃料電池車?yán)塾?jì)銷量已突破2萬輛,成為全球最暢銷的FCV?,F(xiàn)代汽車集團(tuán)計(jì)劃曾將首款符合中國法規(guī)的NEXO正式引入中國市場。
值得一提的是,韓國還頒布了全球首部《氫安全法》與《促進(jìn)氫經(jīng)濟(jì)和氫安全管理法》,為氫能設(shè)備的研發(fā)生產(chǎn)提供了法律保障,這一點(diǎn)特別值得全世界的借鑒。
韓國氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線圖提出,到2050年以氫進(jìn)口替代原油進(jìn)口;到2040年FCV累計(jì)產(chǎn)量超620萬輛,建成加氫站1200個(gè)。由于韓國前期的政策扶持取得了良好效果,使得韓國現(xiàn)代汽車集團(tuán)一躍成為全球FCV的領(lǐng)導(dǎo)者,該集團(tuán)宣稱到2028年所有的車型都將推出FCV版,到2030年FCV的成本將降到和純電動(dòng)車(BEV)相同,到2040年氫能社會(huì)的美好愿景將全面實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)代汽車集團(tuán)計(jì)劃在2022年將氫燃料SUV現(xiàn)代NEXO以進(jìn)口車的形式引進(jìn)中國,而且這將是目前中國市場唯一可以買到的,能夠上牌的氫燃料電池SUV,真正實(shí)現(xiàn)氫燃料乘用車在中國市場的示范運(yùn)行。
早在2019年1月,韓國發(fā)布“氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線圖”。韓國氫能路線圖規(guī)劃不僅僅局限于汽車領(lǐng)域,內(nèi)容還包括到2040年氫燃料家用汽車275萬輛;家用發(fā)電600MW;氫燃料出租車8萬臺(tái);氫燃料巴士4萬臺(tái);氫燃料卡車3萬臺(tái);年減少大氣污染2373噸;創(chuàng)新工作崗位42萬名;經(jīng)濟(jì)效果43兆韓元;氫能發(fā)電1040TOE,溫室氣體減少2728萬噸;發(fā)電量55949Gwh。
韓國在燃料電池方面,韓國政府爭取到2040年把燃料電池產(chǎn)量擴(kuò)大至15GW,這為去年韓國發(fā)電總量(133GW)的7-8%水平。
五、德國(全球首款以氫為能源的火車的國家)
德國在氫能方面的推廣應(yīng)用走在歐洲前列,尤其是六家氫能產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)結(jié)成了H2Mobility聯(lián)盟,以社會(huì)產(chǎn)業(yè)資本的身份通過NOW一同支持德國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,成為全球第二大加氫站基礎(chǔ)設(shè)施基地。德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)部長Peter Altmaier之前表示:“我們希望在氫技術(shù)方面成為世界第一。
德國曾經(jīng)宣布了一項(xiàng)國家氫氣戰(zhàn)略,此戰(zhàn)略計(jì)劃于2030年打造一個(gè)將5吉瓦的可再生能源用于生產(chǎn)氫氣的國內(nèi)市場。另外德國與摩洛哥簽署合作協(xié)議,計(jì)劃在這個(gè)北非國家建造一個(gè)100兆瓦的綠氫設(shè)備。
電話政府希望將淘汰煤電的期限從2038年提前至2030年,并在2045年實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放的目標(biāo)。氫能在德國能源轉(zhuǎn)型中的地位更加凸顯。在今年舉行的德國漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上,氫能源成為一大展出亮點(diǎn)。德國阿普斯公司已經(jīng)開發(fā)出可續(xù)航800公里的氫能飛機(jī)。
德國在降低碳排放道路上,一直在努力達(dá)到全球領(lǐng)先水平,而氫能則是德國政府未來實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)的主要形式之一。
德國作為歐洲第一大經(jīng)濟(jì)體,其所取得的經(jīng)濟(jì)地位離不開能源的支持,由于早期一直依賴于煤炭和石油,因此曾在1990年單年產(chǎn)生10億噸的二氧化碳,經(jīng)過將近20年的努力,到目前為止,德國減少了近四分之一的溫室氣體的排放,采取的主要措施是降低煤炭使用量,逐步淘汰燃煤電廠,提高核電比例。德國總理默克爾曾做出承諾,到2030年將二氧化碳排放量在1990年水平上減少50%。值得一提的是,全球鐵路運(yùn)輸業(yè)創(chuàng)新和環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者阿爾斯通公司之前宣布,由他們生產(chǎn)的世界首款以氫為能源的火車于2021年在德國正式開跑。
2020年6月,德國通過《國家氫能戰(zhàn)略》,指出氫能對(duì)于德國核心部門(如鋼鐵和化學(xué)工業(yè))以及交通運(yùn)輸部門的脫碳至關(guān)重要。在該戰(zhàn)略中,德國推出38項(xiàng)具體措施,大力支持相關(guān)科研是其中非常重要的一個(gè)方面。2021年1月,德國聯(lián)邦教研部投資7億歐元啟動(dòng)三個(gè)氫先導(dǎo)研究項(xiàng)目,分別是探索水電解器批量生產(chǎn)、海上風(fēng)能制氫和氫氣安全運(yùn)輸問題,重點(diǎn)解決氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的技術(shù)障礙,特別是降低大量生產(chǎn)和運(yùn)輸氫的成本。
在綠氫問題上,最遲在2040年之前在德國部署10GW的綠氫電解槽,到2030年部署最高5GW,包括所需的額外可再生能源發(fā)電能力。
值得一提的是,德國漢堡市啟動(dòng)了規(guī)模宏大的氫能示范應(yīng)用項(xiàng)目——“HyCity(氫能城市)”的計(jì)劃,被稱之為“通向明天能源世界的窗口”。該計(jì)劃涵蓋了氫氣制取、運(yùn)輸、儲(chǔ)存及燃料電池應(yīng)用的氫能全產(chǎn)業(yè)鏈。德國致力于開發(fā)集風(fēng)力發(fā)電、電解水制氫、高壓儲(chǔ)氫及燃料電池發(fā)電技術(shù)于一體的氫能應(yīng)用技術(shù),并建立多個(gè)氫能示范應(yīng)用中心。為了全面推進(jìn)國家氫能戰(zhàn)略,2021年,德國又發(fā)布了《德國氫行動(dòng)計(jì)劃2021—2025》,分析了到2030年氫經(jīng)濟(jì)增長預(yù)期,并為有效實(shí)施國家氫戰(zhàn)略提出了包括綠氫獲取在內(nèi)的80項(xiàng)措施。
六、英國(世界首個(gè)氫能和可再生能源儲(chǔ)存技術(shù)的國家)
英國曾經(jīng)開發(fā)世界首個(gè)氫能和可再生能源儲(chǔ)存技術(shù)。英國曾發(fā)布?xì)鋺?zhàn)略,稱將在未來十年內(nèi)通過差價(jià)合約等新機(jī)制,增加“藍(lán)氫”供應(yīng),即配合碳捕集和封存技術(shù)(CCS)的天然氣制氫。這種方法可以迅速增加供應(yīng),但成本高于專注發(fā)展用可再生能源制取“綠氫”。
英國首相鮑里斯·約翰遜(Boris Johnson)之前公布了其價(jià)值120億英鎊的“綠色工業(yè)革命10點(diǎn)計(jì)劃”,其中包括提高氫產(chǎn)量的舉措,并承諾在本世紀(jì)末建成一個(gè)完全由氫供熱的城鎮(zhèn)。該計(jì)劃提出,到2030年,將實(shí)現(xiàn)5GW的低碳?xì)洚a(chǎn)能,滿足工業(yè)、交通、電力和居民用能。
約翰遜同時(shí)宣布,提供5億英鎊的資金,用于試用氫氣取暖和做飯的住房,從2023年開始建造氫社區(qū),目標(biāo)是在本十年結(jié)束前建成一個(gè)擁有萬戶居民的“氫能小鎮(zhèn)”,其中2.4億英鎊將用于新的制氫設(shè)施。
約翰遜還承諾,到2030年(比原計(jì)劃提前十年),停止售賣新的汽油和柴油汽車及貨車;到2035年,停止售賣混合動(dòng)力汽車。這意味著,2030年后,英國將只銷售氫燃料電池汽車、電動(dòng)汽車等新能源汽車。據(jù)英國政府估計(jì),到2050年,英國低碳?xì)淙剂系臐撛谑袌鰧⑦_(dá)到每年700TWh,相當(dāng)于目前天然氣市場的規(guī)模。
在全球范圍內(nèi),氫理事會(huì)路線圖提出到2050年,全球氫技術(shù)和服務(wù)年銷售額將達(dá)1.94萬億英鎊,創(chuàng)造3000多萬個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)。預(yù)計(jì)2015年-2050年,全球氫需求或?qū)⒃黾邮?,? EJ增加到約802 EJ
2021年8月,英國發(fā)布《國家氫能戰(zhàn)略》,提出到2030年,氫將在英國化工、煉油廠、電力和重型運(yùn)輸(如航運(yùn)、重型貨車和火車)等高污染、能源密集型行業(yè)脫碳方面發(fā)揮重要作用;2050年,英國20-35%的能源消耗將以氫為基礎(chǔ),最終為英國2035年減少78%排放和2050年凈零排放目標(biāo)做出重要貢獻(xiàn)。
英國氫能經(jīng)濟(jì)分為四個(gè)階段,分別為:2020年代早期(2022-2024年)、2020年代中期(2025-2027年)、2020年代末期(2028-2030年)以及2030年代中期以后。
在2022-2024年階段,推進(jìn)小規(guī)模的電解生產(chǎn);2025-2027年,多地試點(diǎn)大規(guī)模采用CCUS技術(shù)的氫氣生產(chǎn)項(xiàng)目,電解槽氫氣項(xiàng)目生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大;2028-2030年,大規(guī)模采用CCUS技術(shù)的氫氣生產(chǎn)項(xiàng)目和電解生產(chǎn)項(xiàng)目;2030年代中期以后,擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模與范圍(比如核能、生物質(zhì))。
七、法國(全球未來氫能的潛力領(lǐng)軍者)
法國液化空氣集團(tuán)是全球最大氫氣生產(chǎn)商之一,阿爾斯通則在推動(dòng)氫動(dòng)力火車的商業(yè)化運(yùn)營,空客計(jì)劃2035年推出氫能客機(jī)。法國政府表示,在氫能發(fā)展方面,法國的目標(biāo)是成為全球氫能的領(lǐng)軍者。
2020年9月,法國發(fā)布《國家脫碳?xì)淠馨l(fā)展戰(zhàn)略》,承諾到2030年將投入70億歐元發(fā)展脫碳?xì)淠埽瓷a(chǎn)和使用過程零碳排放的氫能)?!稇?zhàn)略》包括三大重點(diǎn):以電解水制氫為主要供能模式實(shí)現(xiàn)工業(yè)脫碳;發(fā)展以脫碳?xì)錇閯?dòng)力的重型運(yùn)輸;通過研究、創(chuàng)新與培養(yǎng)競爭力服務(wù)未來氫能應(yīng)用。《戰(zhàn)略》有三大目標(biāo):到2030年建成6.5吉瓦電解槽;發(fā)展氫能交通,尤其是用于重型車輛,到2030年減少600萬噸CO2排放;提升氫能產(chǎn)業(yè)競爭力,到2030年創(chuàng)造5~15萬個(gè)就業(yè)崗位。
八、印度(全球未來潛力綠色氫生產(chǎn)中心)
印度是世界第三大能源消費(fèi)國,印度熱衷于減少對(duì)化石燃料的依賴,因?yàn)榛剂蠈?duì)國家來說無論是在財(cái)政上還是在環(huán)境上都代價(jià)十分高昂。印度政府已開始實(shí)施其國家綠色氫戰(zhàn)略,該戰(zhàn)略由總理納倫德拉.莫迪之前宣布,印度雄心勃勃的目標(biāo)是最終使“印度成為全球綠色氫氣生產(chǎn)和出口中心”。
印度電力部表示,計(jì)劃到2030年每年生產(chǎn)500萬噸綠色氫氣。國際能源署預(yù)測,印度將在未來二十年的能源需求增長中占據(jù)最大份額,因?yàn)槠淠茉聪念A(yù)計(jì)將幾乎翻一番。
新德里還根據(jù)巴黎氣候變化協(xié)議和Cop26做出了減少碳排放的全球承諾。行業(yè)專家表示,印度的目標(biāo)是到2070年實(shí)現(xiàn)碳中和,而綠色氫能有助于實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。值得一提的是,全球使用的大部分氫是灰氫,它是從化石燃料中提取的。印度目前生產(chǎn)的幾乎所有氫氣都是灰色的。印度的目標(biāo)是到2050年將其近80%的氫氣變?yōu)榫G色。
印度每年消費(fèi)氫氣670萬噸左右,其中約有一半用在石油煉化領(lǐng)域,剩下的大部分被用于化肥生產(chǎn)。據(jù)印度能源與資源研究所預(yù)測,到2050年,印度氫氣需求將翻10倍以上。美國CNBC援引印度能源公司L&THydrocarbon高管SubramanianSarma的話稱,印度是全球主要化石燃料消費(fèi)國,發(fā)展綠氫將有助于印度實(shí)現(xiàn)能源自足,但目前綠氫成本仍是傳統(tǒng)化石燃料制氫成本的2倍以上,儲(chǔ)氫、運(yùn)氫等環(huán)節(jié)更是將進(jìn)一步推高綠氫價(jià)格,因此,印度亟需出臺(tái)更多配套支持措施。業(yè)界普遍認(rèn)為,印度氫能產(chǎn)業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)是本土氫能制造產(chǎn)業(yè)鏈的缺失。路透社援引印度政府官員的話稱,現(xiàn)在全球范圍內(nèi)可再生能源電解水制氫裝置的供應(yīng)都很緊張,對(duì)于印度來說,缺乏本土電解水制氫裝置產(chǎn)線是推廣氫能面臨的主要阻礙。
印度在2006年公布了其首個(gè)氫戰(zhàn)略。10年后的2016年,該文件進(jìn)行了更新。據(jù)息,印度大約有100家公司從事氫技術(shù)開發(fā),塔塔集團(tuán)就是其中之一,它服務(wù)于印度的氫燃料巴士。印度極有可能成為一個(gè)全球相當(dāng)?shù)拇笫袌觥?/p>
2006年,印度推出第一個(gè)氫能和燃料電池路線圖開始,印度新能源和可再生能源部就將氫能視為一個(gè)具有戰(zhàn)略意義的領(lǐng)域。2016年,印度新能源和可再生能源部門發(fā)布報(bào)告,提出一項(xiàng)增加研發(fā)的全面計(jì)劃,包括為不同的電解槽技術(shù)及可再生能源的整合提供大量資金。2021年8月,總理莫迪在的印度獨(dú)立日慶?;顒?dòng)上宣布了25年內(nèi)實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立的目標(biāo),包括擴(kuò)大清潔能源如天然氣的使用、推廣電動(dòng)車,將印度打造成全球綠色氫生產(chǎn)中心,并爭取到2030年實(shí)現(xiàn)凈零碳排放的目標(biāo)。
九、俄羅斯(全球氫能生產(chǎn)潛力強(qiáng)國)
俄羅斯計(jì)劃在未來幾十年里用氫能源出口取代石油和天然氣。俄未來目標(biāo)不僅將出口氫能源,還將成為世界最大氫能源出口國。早在上世紀(jì)80年代蘇聯(lián)便造出了世界第一架搭載氫能源發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)——圖-155,它于1988年使用氫燃料進(jìn)行了首飛。
俄副總理切爾內(nèi)申科曾經(jīng)表示,俄必須成為國際氫能市場的領(lǐng)導(dǎo)者,且有可能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。到2050年,氫能在全球能源結(jié)構(gòu)中的份額可能增至24%。俄羅斯戰(zhàn)略目標(biāo)是到2030年占據(jù)國際氫貿(mào)易的20%。
俄羅斯天然氣儲(chǔ)量十分豐富,制氫成本低廉。根據(jù)其發(fā)展構(gòu)想,2035年前藍(lán)氫將成為俄羅斯制氫優(yōu)先方向。據(jù)國際能源署數(shù)據(jù),生產(chǎn)綠氫的成本為每公斤2至7美元,藍(lán)氫成本僅為每公斤1.6美元。
值得一提的是,俄羅斯具備十分發(fā)達(dá)的天然氣管網(wǎng)。氫工業(yè)與天然氣工業(yè)相似程度較高,俄羅斯境內(nèi)共有輸氣管道超過17萬公里,配氣管道約70萬公里,地下儲(chǔ)氣庫20余座,是全球天然氣管網(wǎng)最發(fā)達(dá)的國家之一。未來俄將通過長輸天然氣管網(wǎng)向歐洲和亞洲出口數(shù)千萬噸氫,之前建設(shè)的北溪2號(hào)線的摻氫比例曾經(jīng)可達(dá)70%。
俄羅斯在氫能領(lǐng)域具有市場優(yōu)勢。歐洲和亞洲是全球氫主要出口市場,緊鄰亞洲和歐洲的地理優(yōu)勢和成熟的天然氣貿(mào)易關(guān)系,使俄羅斯在向上述兩個(gè)市場出口氫能方面具備優(yōu)勢。
2021年4月,俄羅斯新出爐了《2024年前俄羅斯氫能發(fā)展構(gòu)想》。其中表示,到2050年,俄羅斯氫能出口量將達(dá)790-3340萬噸,出口創(chuàng)收將達(dá)236-1002億美元。2021年8月6日,俄羅斯發(fā)布分階段發(fā)展氫能戰(zhàn)略。戰(zhàn)略文件指出,從現(xiàn)在起到2050年,俄羅斯的氫能工業(yè)將歷經(jīng)幾個(gè)發(fā)展階段:
第一階段是從現(xiàn)在開始的三年半中,建成集生產(chǎn)、出口為一體的氫能項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)集群,在俄羅斯國內(nèi)推廣使用氫能;
第二階段與第三階段是2025年—2035年以及2035年—2050年,主要用來建設(shè)以出口為導(dǎo)向的生產(chǎn)項(xiàng)目,在各個(gè)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)領(lǐng)域系統(tǒng)使用氫能技術(shù)。
十、荷蘭(歐洲第二大氫能生產(chǎn)國)
荷蘭正成為全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先鋒。荷蘭曾經(jīng)啟動(dòng)了歐洲最大的氫能項(xiàng)目、率先發(fā)布國家級(jí)的氫能政策、創(chuàng)新技術(shù)居于世界前列。荷蘭的能源消費(fèi)以天然氣為主,天然氣占總能源消費(fèi)的40%。然而荷蘭決定“告別”已經(jīng)較為清潔的天然氣,轉(zhuǎn)身擁抱更為清潔的氫能。
荷蘭擁有雄心勃勃的減排目標(biāo):到2030年降低二氧化碳排放到減少95%。荷蘭北部是歐洲天然氣貿(mào)易的門戶,未來則有望成為歐洲的氫連接點(diǎn),讓荷蘭在即將到來的歐洲氫能革命中發(fā)揮主導(dǎo)作用。
荷蘭已經(jīng)成為歐洲第二大氫能生產(chǎn)國。荷蘭是天然氣消費(fèi)國,95%的家庭能源跟全國天然氣網(wǎng)相連,天然氣消費(fèi)約占全國能源消費(fèi)總量的40%。荷蘭在技術(shù)上,荷蘭的氫能精煉非常先進(jìn),在全球也非常具有競爭力。荷蘭80%左右的氫能由天然氣和甲醛、工業(yè)副產(chǎn)品加工而來。荷蘭一半國土臨海,海上風(fēng)電的發(fā)展為電解水制氫提供了綠色又相對(duì)低價(jià)的電力。