北京推出20条支持氢能产业发展举措,此举措对促进氢能产业发展有何作用?
首先是对于实施强链基础建设项目有重要作用。鼓励龙头企业带头,聚焦氢能产业链关键环节,形成产学研协同、上下游联通的创新联合体,开展联合技术攻关,完善产业供应链对符合政策要求的企业优先纳入“强链项目”扶持项目范围给予不超过项目总投资一定比例的股权支持或预补贴支持。
其次是加快制定氢能管理有很大作用。突破体制障碍和政策瓶颈,推动氢能基础设施建设和运营行政审批制度的简化和规范,推动氢能产业尽快落地并鼓励氢能产业的发展和终端消费。从而加速氢能产业持续健康发展。充分发挥财政资金引导作用,加强金融支持,完善可再生能源制氢市场化机制,探索氢能储电耦合发展机制,加快科技创新市场化转型进程技术成果。
再者是对于构建安全可靠的氢能供应网络起着不可或缺的作用。利用我省氯碱产业副产氢资源,综合产业基础、应用场景、供应半径等因素开展就近车辆示范燃料氢供应。因地制宜开展可再生能源制氢试点,着力攻克适应动态稳定运行的绿色电力制氢技术。建设适度先进的加氢网络,坚持“站联动”,在氢资源丰富、应用场景成熟的地区优先建设加氢站,鼓励建设具有加氢功能的能源共建站。
然后是需要加快加氢站建设。优化加氢站建设审批流程,建立审批“绿色通道”、“一站式”行政审批管理制度。鼓励在新建加氢站、加油站和充电站预留加氢设施空间;如果现有的加氢站和充电站符合相关规范和安全条件,则无需办理加氢站规划选址和用地手续。经批准,现有土地可用于建设加氢站和综合能源加气站。
“百年老店”、多元化电子电气产品制造商日本东芝集团(Toshiba)正在全力布局有“未来能源”之称的氢能,并将大规模可再生能源制取“绿氢”视为低碳能源时代的完美解决方案。
近日在上海举行的第三届中国国际进口博览会期间,东芝多位高管对澎湃新闻表示,除了已提出“氢能源 社会 ”愿景的日本本土之外,东芝非常看好氢能在中国的发展前景。
放眼全球,日本是近年来最热衷于发展氢能的国家之一。日本“氢能基本战略”提出,到2030年要确立国内可再生能源制氢技术,构建国际氢能供应链,长期目标是利用碳捕获(CCS)技术实现平价化石燃料的脱碳制氢和可再生能源制氢。对于能源自给率低的日本而言,用零碳排的可再生能源来制取清洁高效、较易储运的氢能,无疑是“后福岛时代”得以兼顾能源安全和碳中和目标的理想选择。
日本能源转型历程
“东芝早在50年前就已经开始做氢能方面的技术研发,进行相关技术储备。我们在40年前推向市场的产品,已经有氢能利用的影子。”负责氢能业务的东芝(中国)有限公司营业总监张童对澎湃新闻表示,早年东芝的制氢路线是烃类醇类重整制氢。但在零碳理念下,该公司内部近十年间全面提升氢能体系,东芝燃料电池体系全部是纯氢燃料电池。
据介绍,东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex已累计在日本国内交付100台以上。这种100kW的模块化单元可根据需求灵活组合,启动时间不到5分钟,高效将管道或气罐中的氢气转化为电能和热能。
东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex累计在日本交付100台以上
典型场景如东芝的新氢能综合应用中心,利用太阳能电解水制备氢气,并直接将其应用在东芝的日本府中工厂的燃料电池物流叉车上。这样,不但燃料电池物流叉车在运转时不排放二氧化碳,而且,因为使用了通过可再生能源制取的氢气作为燃料,从制氢到氢利用的全程实现了零碳排。
当突发灾难时,这套小型分布式能源亦可大显身手,作为一条生命线为300名受灾群众提供一周的电力和热水供应。
纯氢固然样样好,但目前在全球范围内仍受居高不下的成本所困。据澎湃新闻了解,上述在日本落地的东芝纯氢燃料电池系统均为有日本政府政策支持的项目。
张童表示,全球可再生能源快速发展,但风电、光伏始终存在间歇性问题。尤其在中国,风电、光伏装机的迅猛增长对电网调峰要求巨大,弃风、弃电的问题屡见不鲜。若将这部分电力转换成氢能储存起来,在需要时再调取,就是一个最理想的结合。“可再生能源与电解质制氢技术结合起来,制出来的氢完全是绿色的。”
他认为,在该领域,东芝的所长是对电力系统、电子设备、控制系统的深入了解和对氢的长期技术积累,目前正在与多家上游制氢企业探讨合作。在氢能起步阶段,东芝呼吁政府对全行业予以政策支持,鼓励更多企业参与氢能产业链的完善,并尽早明确氢使用的法律法规。在这些前提下,氢能成本才能随着规模化效应快速下降。
氢能成本的下降有赖于一个足够大且高速成长的下游市场。东芝正在推动纯氢能燃料电池系统H2Rex尽早应用于中国市场,使其成本上尽早符合中国市场潜在的需求,并联合中国合作伙伴一起开拓市场。
实际上,东芝对于“终极能源解决方案”的认识,在日本福岛核事故之后出现了彻底的转变。东芝曾是全球核能领域的重要参与者,旗下拥有 历史 战绩辉煌的美国西屋电气公司。但由于2011年福岛核事故后全球核电建设放缓、建造成本陡增、西屋电气申请破产保护等原因,东芝最终选择剥离核电资产。
今年10月,日本首相菅义伟在临时国会上发表施政演说时宣布,日本将争取在2050年实现温室气体净零排放。这标志着作为全球第三大经济体和第五大碳排放国的日本在气候议题上的立场发生巨大转变。目前,日本的温室气体排放中有至少80%来自能源领域。
“二氧化碳零排放并不是最近才有的呼声,很早以前大家就在进行与此相关的探讨。”东芝中国总代表宫崎洋一对澎湃新闻说道,福岛核事故改变了全球的碳减排思路。2011年之前,日本、欧洲都将低碳发电目标寄希望于核能,但福岛事故后由于安全标准升级、核能发电成本陡增,欧洲主要国家纷纷选择弃核。
宫崎洋一称,除了重点业务氢能之外,目前东芝还有其他颇具竞争力的能源业务和碳捕捉技术,可以根据不同地区的特征进行灵活组合。具体而言,在水电领域,东芝的实际供货数量和技术实力处于全球第一梯队,已经向44个国家及地区累计供货2300多台水轮机和1800多台发电机;光伏领域,东芝的工业用光伏发电系统在日本有2700处应用,住宅用光伏发电系统在日本为10万户以上客户使用;地热领域,东芝已向全球提供累计达3.7GW的地热发电设备,以设备容量计处于全球第一。
福岛氢能研究基地(FH2R)
在日本国立的新能源产业技术综合开发机构(NEDO)牵头下,东芝与另外两家日本企业合作的福岛氢能研究基地(FH2R)已于今年2月底建成。
FH2R系统概览
该项目建有全球最大的利用可再生能源的10MW级制氢装置,正在验证清洁低成本的制氢技术。这里产生的氢气不仅用来平衡电力系统,还为固定的氢燃料电池系统、移动的氢燃料车等提供动力。
校对:刘威
3月23日,国家发改委发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》。规划明确,氢能是未来国家能源体系的重要组成部分和用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。
根据规划,到2025年,形成较为完善的氢能产业发展制度政策环境,产业创新能力显著提高,基本掌握核心技术和制造工艺,初步建立较为完整的供应链和产业体系。燃料电池车辆保有量约5万辆,部署建设一批加氢站。可再生能源制氢量达到10-20万吨/年,成为新增氢能消费的重要组成部分, 实现二氧化碳减排100-200万吨/年。
到2030年,形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系,产业布局合理有序,可再生能源制氢广泛应用,有力支撑碳达峰目标实现。
到2035年,形成氢能产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升,对能源绿色转型发展起到重要支撑作用。
规划提出,立足本地氢能供应能力、产业环境和市场空间等基础条件,结合道路运输行业发展特点,重点推进氢燃料电池中重型车辆应用,有序拓展氢燃料电池等新能源客、货汽车市场应用空间,逐步建立燃料电池电动汽车与锂电池纯电动汽车的互补发展模式。积极探索燃料电池在船舶、航空器等领域的应用,推动大型氢能航空器研发,不断提升交通领域氢能应用市场规模。
《方案》要求,到2025年,新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段,具备大规模商业化应用条件。新型储能技术创新能力显著提高,核心技术装备自主可控水平大幅提升,标准体系基本完善,产业体系日趋完备,市场环境和商业模式基本成熟。其中,电化学储能技术性能进一步提升,系统成本降低30%以上;火电与核电机组抽汽蓄能等依托常规电源的新型储能技术、百兆瓦级压缩空气储能技术实现工程化应用;兆瓦级飞轮储能等机械储能技术逐步成熟;氢储能、热(冷)储能等长时间尺度储能技术取得突破。到2030年,新型储能全面市场化发展。新型储能核心技术装备自主可控,技术创新和产业水平稳居全球前列,市场机制、商业模式、标准体系成熟健全,与电力系统各环节深度融合发展,基本满足构建新型电力系统需求,全面支撑能源领域碳达峰目标如期实现。
《方案》提出,加大力度发展电源侧新型储能。推动系统友好型新能源电站建设。在新能源资源富集地区,如内蒙古、新疆、甘肃、青海等,以及其他新能源高渗透率地区,重点布局一批配置合理新型储能的系统友好型新能源电站,推动高精度长时间尺度功率预测、智能调度控制等创新技术应用,保障新能源高效消纳利用,提升新能源并网友好性和容量支撑能力。支撑高比例可再生能源基地外送。依托存量和“十四五”新增跨省跨区输电通道,在东北、华北、西北、西南等地区充分发挥大规模新型储能作用,通过“风光水火储一体化”多能互补模式,促进大规模新能源跨省区外送消纳,提升通道利用率和可再生能源电量占比。促进沙漠戈壁荒漠大型风电光伏基地开发消纳。配合沙漠、戈壁、荒漠等地区大型风电光伏基地开发,研究新型储能的配置技术、合理规模和运行方式,探索利用可再生能源制氢,支撑大规模新能源外送。促进大规模海上风电开发消纳。结合广东、福建、江苏、浙江、山东等地区大规模海上风电基地开发,开展海上风电配置新型储能研究,降低海上风电汇集输电通道的容量需求,提升海上风电消纳利用水平和容量支撑能力。提升常规电源调节能力。推动煤电合理配置新型储能,开展抽汽蓄能示范,提升运行特性和整体效益。探索开展新型储能配合核电调峰调频及多场景应用。探索利用退役火电机组既有厂址和输变电设施建设新型储能或风光储设施。
《方案》还提出,探索推广共享储能模式。鼓励新能源电站以自建、租用或购买等形式配置储能,发挥储能“一站多用”的共享作用。积极支持各类主体开展共享储能、云储能等创新商业模式的应用示范,试点建设共享储能交易平台和运营监控系统。
《方案》明确,开展钠离子电池、新型锂离子电池、铅炭电池、液流电池、压缩空气、氢(氨)储能、热(冷)储能等关键核心技术、装备和集成优化设计研究。拓展氢(氨)储能、热(冷)储能等应用领域,开展依托可再生能源制氢(氨)的氢(氨)储能、利用废弃矿坑储能等试点示范。针对新能源消纳和系统调峰问题,推动大容量、中长时间尺度储能技术示范。重点试点示范压缩空气、液流电池、高效储热等日到周、周到季时间尺度储能技术,以及可再生能源制氢、制氨等更长周期储能技术,满足多时间尺度应用需求。
我国可再生能源制氢将会在2030年实现平价,相信大家对于氢能还没有一个具体的了解。随着我国的发展和经济实力的不断提高,科学技术也是变得越来越高级,对于很多资源也是实现了可以再生,因为现在很多资源在使用的过程中会对我们的环境产生破坏,比如煤炭。所以说我们也是在不断的开发出新的洁净能源。氢能就是这些能源当中的一种,在未来,它具有非常好的发展前景,所以在未来的生活当中,氢能可能会作为我们最主要的使用能源出现。
首先我们要对氢能源有一定的了解,氢能源就是可再生的二次能源,它能够通过一些可再生的方式从其他反应那里制出来氢能源,这也是它之所以是清洁能源的主要原因,因为我们知道,很多能源是不可再生的,就比如说煤炭,如果说我们对于煤炭过度开采的话,那么肯定会出现匮乏的现象,因为煤炭作为自然资源,它是长期储藏在地下的并且不会再生。如果我们对它过度使用的话,肯定有一天会出现灭绝的现象,氢能并不会,它属于可再生能源,我们使用完以后可以从其他的反应当中来制取这样就能够达到一个循环的作用,也是出于这个角度亲能才会被作为是清洁能源被开发。
当氢能实现平价以后将会有非同凡响的意义,首先对于我们国家来说就会实现一更高级的能源使用形式。因为氢能是可再生的清洁能源。所以说在未来将会让我们的科学研究变得更加高效,且清洁将不会再对我们的生活环境产生破坏。在近几年因为过于注重国家的发展,而忽略了能源对于环境的破坏,导致我们现在的生态环境已经发生了质的改变,温室效应的影响也是越来越严重。所以氢能能的出现将会在很大程度上改变这样的局面,并且也会被其他国家所效仿,这就是氢能最大的用处。
其次就是在它实现平价之后,将会有更多的人能够使用的起亲能,在之前我们仅有煤炭的时候,很多人就因为经济实力的原因,没有使用煤炭的经济条件。再到现在大家都普遍使用天然气,也仍然有一些贫困地区依然无法享受到这一待遇。那么在未来,如果说氢能能够实现平价的话,我国的大部分居民都会有生活条件来使用如此清洁的可再生能源,这将会对大家的生活和各方面带来很多的便利,并且还会节省大家的金钱,对于提高我们国家的居民水平有很大的帮助。
易车讯 近日,国家能源局科技司副司长刘亚芳近日在“中国国际经济交流中心—联合国开发计划署氢能产业高峰论坛”上透露,我国在氢能加注方面获得新突破,已累计建成加氢站超过250座,约占全球数量的40%,加氢站数量位居世界第一。
她表示,为应对气候变化,我国与其他世界主要经济体一样,高度重视氢能技术与产业发展。截至目前,全国20多个省份已发布氢能规划和指导意见共计200余份。在国家和各地政府鼓励下,国企、民企、外企对发展氢能产业都展现了极大的热情,长三角、粤港澳大湾区、环渤海三大区域的氢能产业呈现集群化发展态势。
在氢能制备方面,可再生能源制氢项目在华北和西北等地积极推进,电解水制氢成本稳中有降;在氢能储运方面,以20兆帕气态高压储氢和高压管束拖车输运为主,积极拓展液态输氢和天然气管网掺氢运输。
在多元化应用方面,除传统化工、钢铁等工业领域,氢能在交通、能源、建筑等其他领域正稳步推进试点应用。在交通领域,我国现阶段以客车和重卡为主,正在运营的以氢燃料电池为动力的车辆数量超过6000辆,约占全球运营总量的12%。
刘亚芳说,国家能源局高度重视并积极推动氢能技术与产业发展,近年来通过加强顶层设计、宏观引导,推动关键技术装备攻关,探索多场景高效利用,建立健全标准化体系,积极推动氢能产业发展。
中国国际经济交流中心常务副理事长张晓强认为,近年来国家、地方和企业在氢能领域的研发投入不断加大,应充分借鉴风电、光伏等新能源业态发展的经验,既发挥好企业的创新主体地位,也要加强优质创新资源整合,鼓励协同创新,加速突破氢能全产业链关键材料及核心技术设备瓶颈。(图片来源:网络)
7月29日,由中国电力企业联合会指导、协鑫(集团)控股有限公司(下称协鑫集团)主办的氢能产业发展论坛暨协鑫氢能战略发布会在京举行。中国能源研究会副理事长吴吟表示,能源行业排放占到全球温室气体排放总量的2/3,实现双碳目标的关键在能源。能源低碳发展有两大路径:化石能源低碳利用和大力发展可再生能源。当前,G20集团中已经有9个国家和地区发布了氢能发展战略,还有7个国家和地区正在开展前期研究。氢能产业呈现出良好发展态势, 科技 进步日新月异、应用场景层出不穷,未来氢能将在钢铁、能源、交通和建筑等领域广泛应用。
根据中国氢能联盟预测,到2030年,我国氢气的年需求量将达到3715万吨左右,在终端能源消费中占比约5%;到2060年,我国氢气的年需求将增至1.3亿吨左右,在终端能源消费中占比约20%。
中国电力企业联合会专职副理事长安洪光表示,通过新能源与氢能的耦合,可助力高比例清洁能源电力系统的稳定运行,解决长时间清洁能源处理和负荷需求的平衡问题,帮助难以减排领域深度脱碳。在他看来,“十四五”时期,将是我国碳达峰“窗口期”、氢能产业发展的发力期,也是氢能市场的培育期和氢能技术的追赶期。
随着减碳行动的开展和各项政策的加持,氢能发展势不可挡。据不完全统计,迄今已有河南、山西、湖北、安徽等超过30个省市对氢能产业发展作出了明确部署,有的还制定了详细的时间表、路线图和任务书。可再生能源制氢、燃料电池 汽车 示范城市群、加氢站建设等项目成行业投资热点。
氢从何处来?在碳达峰、碳中和目标下,回答好这一问题尤为重要。
根据不同的制取方式和碳排放量,氢能被分为灰氢、蓝氢和绿氢。2020年我国氢气来源中,62%为煤制氢,19%天然气制氢,仅有1%的可再生能源制氢,氢来源亟待“绿化”。中国工程院原副院长杜祥琬强调,氢能产业要实现高质量、可持续发展,其核心准则是从源头做到可持续,将波动性、间歇性的风能、太阳能转换为氢能,有利于储能和传输,具有零排放、零污染和可持续优势。
高成本是当前可再生能源制氢大规模推广的主要难题。“降低氢能使用成本是产业发展的关键所在。”在中国石油和化学工业规划院新能源发展研究中心主任刘思明看来,我国氢能产业急需模式创新,依托海外优质天然气资源,转化为氢气具有成本竞争力,国内京津冀、长三角、珠三角氢能产业率先发展,用氢也应避免长距离陆运。他认为,未来国内氢能市场将以“工业副产氢+短距离运输”模式为主,海外将以“优质资源转化蓝氢+长距离化学品载体运输”模式为主。
会议现场,协鑫集团旗下协鑫新能源正式对外发布公司氢能战略。根据规划,协鑫新能源氢能战略由蓝氢和绿氢两部分构成。具体而言,蓝氢目标――首期建成年产230万吨合成氨,逐步扩能至每年400万吨生产规模,可供应国内70万吨蓝氢;绿氢目标――计划到2025年建设100座综合能源站,达到40万吨年产能。
协鑫集团董事长朱共山表示,从空间结构上讲,在东部、南部等负荷中心发展蓝氢,在中西部地区等新能源大基地发展绿氢,一蓝一绿,协同发展。“协鑫新能源将打造不依赖补贴,完全市场化的零碳 科技 先锋企业,做全球综合实力领先的绿氢与蓝氢综合运营服务商。”
文/熊华文 符冠云,国家发改委能源研究所,环境保护
当前,世界各国都在加快推进氢能产业发展,初步形成了四种典型模式,即以德国为代表的“深度减碳重要工具”模式,以日本为代表的“新兴产业制高点”模式,以美国为代表的“中长期战略技术储备”模式和以澳大利亚为代表的“资源出口创汇新增长点”模式。我国在推动氢能产业高质量发展的过程中,应充分参考借鉴国际经验,进一步明确“初心”与“使命”、目标与路径,以推进能源革命为出发点,构建“大氢能”应用场景,统筹推进氢能产业技术与市场、供应与需求的协调发展。
氢能作为二次能源, 具有来源广泛、适应大范围储能、用途广泛、能量密度大等多种优势。随着氢能产业的兴起, 全球迎来“氢能 社会 ” 发展热潮,欧盟、日本、美国、澳大利亚、韩国等经济体和国家均出台相关政策,将发展氢能产业提升到国家(地区)战略高度,一批重大项目陆续启动,全球氢能产业市场格局进一步扩大。对我国而言,加快发展氢能产业,也有现实而迫切的意义。具体来看, 发展氢能产业是优化能源结构、推动能源转型、保障国家能源安全的战略选择,是促进节能减排、应对全球气候变化、实现绿色发展的重要途径,是超前布局先导产业、带动传统产业转型升级、培育经济发展新动能、推动经济高质量发展的关键举措。
2019年是我国氢能发展的创新之年,“理想照进现实”特点明显— 战略共识基本成形, 探索 的步伐正在加快, 先进理念、技术、模式层出不穷。超过30个地方政府发布了氢能产业发展规划/ 实施方案/ 行动计划,相关的“氢能产业园”“氢能小镇”“氢谷”项目涉及总投资额多达数千亿元,氢燃料电池 汽车 规划推广数量超过10万辆,加氢站建设规划超过500座。我国在加快发展氢能产业的过程中,需要广泛参考借鉴国际经验。我们认为,对于国际经验的研究不应只停留在政策、措施和行动的简单总结及归纳层面,而应该深入分析各国发展氢能背后的初衷、动机、利益格局等内容。在充分了解各国资源禀赋、产业基础、现实需要等各方面因素的基础上,找到发展的方向、目标、路径、模式与政策措施之间的逻辑关系。换言之,不止要看“做了什么”,更要研究“为什么做”“做了有什么好处”等深层次问题。
从不同国家发展氢能产业的出发点、侧重点、着力点等方面看, 全球各国实践大致可总结为四大类型,本文称之为四种典型模式,即把氢能作为深度脱碳的重要工具的德国模式(法国、英国、荷兰等国做法类似);把氢能作为新兴产业制高点的日本模式(韩国做法类似);把氢能作为中长期战略技术储备的美国模式( 加拿大做法类似) 以及把氢能作为资源出口创汇新增长点的澳大利亚模式( 新西兰、俄罗斯等国做法类似)。
德国模式:推动深度脱碳,促进能源转型
德国能源转型近年来暴露出越来越多的问题。首先,随着可再生能源装机容量和发电量的稳步提升,维护电力系统稳定性成为其头等挑战。2019年德国部分地区出现了电力供应中断事故,暴露出其储能和调度能力不足的短板。其次,为提升电力系统供应能力,德国增加了天然气发电,但由此需要从俄罗斯等国家进口更多天然气,导致能源对外依存度提升。最后, 能源转型使带来能源价格走高,能源转型面临越来越多的争议。与能源转型陷入困境一脉相承的问题是碳减排进展不如预期。德国政府已经提出了2030年比1990年减排55%的中期目标和2050年实现碳中和的长期目标,然而自2015年以来碳排放量不降反升,2018年在暖冬的帮助下才实现了“转跌”。传统减排路径边际效益递减,急需开辟新途径,挖掘更多减碳潜力。
发展氢能可助力大规模消纳可再生能源,并实现“难以减排领域”的深度脱碳。电解水制氢技术发展迅速,规模提高、响应能力增强、成本下降,使其有望成为大规模消纳可再生能源的重要手段。在区域电力冗余时,通过电解水制氢将多余电力转化为氢气并储存起来,从而减少“弃风能”“弃光能”“弃水能”等现象,降低可再生能源波动性对于电力系统的冲击。与此同时,氢能具有高能量密度(质量密度)、电化学活性和还原剂属性, 能够在各种应用领域扮演“万金油”角色,对“难以减排领域”的化石能源进行规模化替代,实现深度脱碳目标。
围绕深度脱碳和促进能源转型,德国创新提出了电力多元化转换(Power-to-X)理念,致力于 探索 氢能的综合应用。具体而言,在氢气生产端,利用可再生电力能源电解水制取低碳氢燃料,从而构建规模化绿色氢气供应体系。在氢气应用端,将绿色氢气用于天然气掺氢、分布式燃料电池发电或供热、氢能炼钢、化工、氢燃料电池 汽车 等多个领域。现阶段,德国政府与荷兰等国正在开展深度合作,重点推广天然气管道掺氢,构建氢气天然气混合燃气(HCNG) 供应网络。其中,依托西门子等公司在燃气轮机方面的技术优势, 已开展了若干天然气掺氢发电、供热等示范项目。截至2019年年底,德国已有在建和运行的“P to G”(可再生能源制氢 天然气管道掺氢)示范项目50个,总装机容量超过55MW。此外,蒂森克虏伯集团已开展氢能炼钢示范项目,预计到2022年进入大规模应用阶段。
日本模式:保障能源安全,巩固产业基础
日本能源安全形势严峻,急需优化能源进口格局和渠道。日本的能源结构高度倚重石油和天然气,二者占能源消费比重高达2/3,因为国内能源资源比较匮乏,95%以上的石油和天然气都需要进口。能源地缘政治局势日趋复杂,断供风险犹如“达摩克利斯之剑”,再加上国际能源市场价格的大起大落,都会给日本能源安全甚至经济安全带来冲击。2011年福岛核事故之后,日本核电发展遇到越来越多的阻力,如果实现本土“弃核”,意味着能源对外依赖程度还要提升。因此,日本迫切需要在当前能源消费格局中开辟新的“阵地”,寻找能源安全的缓冲区和减压阀,摆脱其对于石油和天然气的依赖。
发展氢能可提升能源安全水平、分化能源供应中断及价格波动风险。日本未来消费的氢能虽然仍需要从海外进口, 但主要来自澳大利亚、新西兰、东南亚等国家和地区, 与中东、北非等传统油气来源地区形成了空间分离,进而分化了地缘政治风险。同时,石油和天然气在价格上有较高的关联度,两者仍然属于“一个篮子里的鸡蛋”。而氢能来源广泛,价格与油气的关联度不高,增加氢能进口和消费,能够在一定程度上分化油气价格同向波动对本国经济的影响。此外,氢能还能够提升本国的能源安全水平。日本是地震、海啸、台风等自然灾害多发的地区,能源供应中断情况经常发生。氢燃料电池 汽车 、家用氢燃料电池热电联产组件等设备在充满氢气或其他燃料的情况下,可维持一个家庭1 2天的正常能源供应。氢能终端设备的普及,还可以为日本减灾工作作出贡献。
日本氢能基本战略聚焦于车用和家用领域的应用,是产业和技术发展的必然延伸。日本在技术、材料、设备等方面拥有非常明显的优势, 尤其是已基本打通氢燃料电池产业链。经过多年耕耘,日本已在氢能领域打造出一批“隐形冠军”,如东丽公司的碳纤维、川崎重工的液氢储运技术和装备等。据统计,日本在氢能和燃料电池领域拥有的优先权专利占全球的50%以上,并在多个关键技术方面处于绝对领先地位。专利技术既是日本的“保护网”,也是其他国家的“天花板”。推广氢燃料电池 汽车 和家用燃料电池设备,一方面,可将过往的投入在市场上变现、获取现金流,另一方面,还能及时获取信息反馈,完善技术和设备,由此形成了“技术促产业、产业促市场、市场促技术”的良性循环和正向反馈。
美国模式:储备战略技术,缓推实际应用
美国氢能发展经历“ 两起两落”,但将氢能视为重要战略技术储备的工作思路一直没有改变。早在20世纪70年代,美国政府就将氢能视为实现能源独立的重要技术路线,密集开展了若干行动和项目, 但热度随着石油危机影响的消退而降温。2000年前后氢能迎来了第二个发展浪潮。2002年美国能源部(DOE)发布了《国家氢能路线图》,构建了氢能中长期愿景,启动了一批大型科研和示范项目,但后因页岩气革命和金融危机的冲击,路线图被搁置,不过联邦政府对氢能相关的研发支持延续至今。
在过去的10年中,美国能源部每年为氢能和燃料电池提供的支持资金从约1亿美元到2.8亿美元不等,根据2019年年底参议院、众议院通过的财政拨款法案,2020年支持资金为1.5 亿美元。总体来看,在近50年的时间里,尽管有起伏,但联邦政府将氢能视为重要战略技术储备的工作思路一直没有改变,持续鼓励 科技 研发使得美国能够保持在全球氢能技术的第一梯队。
页岩气革命是美国氢能发展战略被搁置的最主要原因。凭借具有经济、清洁、低碳优势的页岩气,美国已逐步实现能源独立和转型,而页岩气和氢能在应用端存在较多重合,对氢能形成了巨大的挤出效应。加州燃料电池合作伙伴组织(CaFCP)的数据显示,美国的氢燃料电池 汽车 市场已陷入停滞状态,在2019年甚至出现了12%的下滑,发展势头已被日韩、中国赶超。
澳大利亚模式:拓宽出口渠道,推动氢气贸易
澳大利亚一直是全球最主要的资源出口国,同时资源出口也是其最重要的经济增长引擎。根据澳大利亚联邦矿产资源部发布的数据,2019年资源出口直接贡献了该国GDP增长的1/3 以上。但传统的“三大件”(煤炭、液化天然气、铁矿石)出口已现颓势。在煤炭方面,长期以来澳大利亚在全球煤炭贸易中占比超过1/3, 主要目标市场集中在东北亚地区,然而近几年中、日、韩相继开展减煤控煤行动,煤炭出口前景暗淡。在铁矿石方面,中国买走了60%以上的澳大利亚出口铁矿石,而中国钢铁产量进入峰值平台、电炉钢比重提升,这都将拉低其对铁矿石的需求;在液化天然气(LNG)方面,尽管市场需求增长潜力仍然可观,但由于国际油价暴跌,LNG出口创汇能力也被大幅削弱。据世界天然气网站分析, 未来五年内澳大利亚LNG出口收入将持续收缩。
出于经济可持续发展考虑,澳大利亚政府急需找准新兴市场需求,拓宽出口渠道。2019年11月,澳大利亚政府发布了《国家氢能战略》,确定了15大发展目标、57项联合行动,力争到2030年成为全球氢能产业的主要参与者。打造全球氢气供应基地是澳大利亚发展氢能的重要战略目标。澳大利亚正积极推动与日、韩等国的氢气贸易,签订氢气供应协议,同时与相关企业开展联合技术创新,完善氢能供应链,扩大供应能力、降低成本。
如澳大利亚政府与氢能供应链技术研究协会(HySTRA,由川崎、岩谷、电力开发有限公司和壳牌石油日本分公司组成)合作组成联合技术研究组,开展褐煤制氢、氢气长距离输送、液氢储运等一系列试点项目。2019年年底川崎重工首艘液氢运输船下水,补齐了澳大利亚和日本氢气供应链最后一块拼图。这种“贸易 技术创新”一体化模式调动了各参与方的积极性,澳方可实现本国氢气资源的规模化开发,川崎等企业能够获得成本更低的氢气,技术研发团队获得了宝贵的试验田。
值得一提的是, 澳大利亚提出的低碳氢能,既包括可再生能源电解水制氢,也包括化石能源(尤其是煤炭) 制氢( 碳捕捉) 与储运技术。虽然化石能源制氢备受争议,但正是在煤炭出口增长乏力背景下的现实选择。
对我国的启示:明确氢能“协同互补”定位,构建多元化应用场景
每个国家发展氢能产业都有其“初心”和“使命”。德国模式将氢能视为手段,即发展氢能是为了破解能源转型和深度脱碳过程中出现的诸多问题;日本模式将氢能视为目的, 即发展氢能是关乎国家能源安全和新兴产业竞争力的战略选择,是迎合技术在市场变现中的强烈诉求;美国模式将氢能视为备选,即氢能只是众多能源解决方案中的一种,氢能发展与否,取决于其技术进步、成本下降等因素;澳大利亚模式将氢能视为产品,即乘着全球刮起的“氢风”,积极扩展出口产品结构,获取更多收益。
从上述对全球氢能发展四种典型模式的分析中可以看到,各国发展氢能产业均有其出发点和立足点,均考虑了各自的资源禀赋、产业基础、现实需要等多方面因素,大多遵循了战略上积极、战术上稳健,坚守发展初衷、不盲从、不冒进的推进策略。当前,我国有关部门正在研究制定国家层面的氢能产业发展战略规划,首先应该明确的是我国发展氢能产业的“初心”与“使命”、目标与路径等问题。参考借鉴国际经验,结合我国实际国情,本文提出我国氢能产业战略定位及发展导向等方面的三点建议。
一是明确产业定位,发挥氢能在现代能源系统中的载体和媒介作用。 国家《能源统计报表制度》已将氢气纳入能源统计,明确了氢能的能源属性,氢能即将成为能源系统的新成员,其发展必须服从和服务于能源革命的总体要求。需要认清的是,我国拥有多个与氢能存在替代关系的能源解决方案,因此氢能并非我国的必选项,而是备选项和优选项。因此,应从我国能源系统的核心问题出发,找准切入点,选择融入能源系统的合适路径。应利用氢能的特点和优势,发挥其在可再生能源消纳、增强能源系统灵活性与智能性等方面的作用,更好地与既有的各种能源品种互动,最终促进能源革命战略的深入实施。
二是提升认识视角,逐步构建绿色低碳的多元化应用场景。 2018年以来出现的各地区扎堆造车情况,既源于对氢燃料电池 汽车 发展前景认知过于乐观,又源于对氢能认识的局限。事实上,我国的氢能技术储备不足、产业根基不牢固,地区间差异非常明显,绝大多数地区都不具备将技术装备推向市场变现的能力和条件。而在深入推进生态文明建设和积极应对气候变化的格局之下,我国已经提出2030年前碳达峰和2060年碳中和的目标愿景,“难以减排领域”的深度脱碳将成为未来我国需要面对的重大问题。因此,应统筹经济效益、节能减碳和产业发展等因素,利用氢能具有的“高效清洁的二次能源、灵活智慧的能源载体、绿色低碳的工业原料”三重特点,逐步构建在交通、储能、工业、建筑等领域的多元化应用场景。
三是加强统筹协调,推动技术与市场、供应与需求“齐步走”。 氢能和燃料电池集尖端材料、先进工艺、精密制造于一身,兼具高附加值和高门槛属性。须清醒地看到,我国氢能产业与发达国家差距明显,远未达到大规模商业化的临界点,对价值创造功能不可预期过高。再加上目前产业利润集中在国外企业的事实,我国更应保持战略定力,坚持以“安全至上、技术自主、协调推进”为原则,不盲目追求市场扩张,避免强行通过补贴手段刺激下游需求,进而把大量补贴资金输送至国外公司。各地在谋划氢能产业发展过程中,应遵循“需求导向”原则,“自下而上”布局生产、储运及相关基础设施建设,推动氢能供应链各环节协同发展,避免某环节“单兵突进”。