近日，國(guó)際能源署（IEA）發(fā)布《全球氫能進(jìn)展報(bào)告》指出，電解制氫等低碳制氫技術(shù)正加速擴(kuò)張，氫能在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用也以前所未有的速度發(fā)展，但低碳?xì)湓诠I(yè)中的應(yīng)用進(jìn)展緩慢，向現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)中注入氫氣是快速提升低碳?xì)湫枨笠源龠M(jìn)其發(fā)展的有效方法。報(bào)告認(rèn)為，當(dāng)前氫能發(fā)展正面臨前所未有的政治機(jī)遇，但仍需做出更多努力以進(jìn)一步促進(jìn)其發(fā)展，并提出了相關(guān)行動(dòng)建議。關(guān)鍵內(nèi)容如下：
1、低碳制氫產(chǎn)能正加速擴(kuò)張，尤其是電解制氫
目前，全球大部分氫氣生產(chǎn)主要通過(guò)排放密集型天然氣重整制氫和煤氣化制氫兩條路線。發(fā)展低碳制氫技術(shù)對(duì)清潔能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要，當(dāng)前主要的低碳制氫技術(shù)路線包括：將常規(guī)制氫技術(shù)與碳捕集、利用與封存（CCUS）集成；通過(guò)電解水制氫。由于生產(chǎn)成本低于電解水等其他低碳技術(shù)，在短中期內(nèi)，將常規(guī)制氫與CCUS相結(jié)合仍然是低碳制氫的主要途徑，這一途徑正日益受到關(guān)注。截至2019年底，共有6個(gè)集成CCUS的常規(guī)制氫項(xiàng)目投產(chǎn)，每年可生產(chǎn)低碳?xì)?5萬(wàn)噸，還有20多個(gè)新項(xiàng)目宣布將在2020年代投產(chǎn)，主要集中在歐洲北海周邊國(guó)家。
近年來(lái)，電解制氫項(xiàng)目數(shù)量和裝機(jī)容量大幅增長(zhǎng)，從2010年的不足1 MW增至2019年超過(guò)25 MW。此外，項(xiàng)目規(guī)模顯著增加，2010年代初期的大多數(shù)項(xiàng)目規(guī)模低于0.5 MW，而2017-2019年規(guī)模最大的項(xiàng)目為6 MW，其他項(xiàng)目在1-5 MW之間。日本2020年3月投運(yùn)了一個(gè)10 MW項(xiàng)目，加拿大的20 MW項(xiàng)目正在建設(shè)中。此外，預(yù)計(jì)有數(shù)百兆瓦的電解制氫項(xiàng)目將在2020年代早期開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。堿性電解槽作為最成熟的電解技術(shù)在市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位，特別是對(duì)于大型項(xiàng)目。許多新項(xiàng)目選擇質(zhì)子交換膜（PEM）電解槽。與堿性電解槽相比，PEM電解槽處于早期開(kāi)發(fā)階段，但其運(yùn)行更靈活，因此更適合波動(dòng)性可再生能源發(fā)電。部分已公布項(xiàng)目采用了高效的固體氧化物電解槽（SOEC），幾乎都位于歐洲。然而，與堿性電解槽相比，用戶對(duì)于PEM的靈活性和SOEC的高效帶來(lái)的運(yùn)行效益是否值得投入更高成本仍存在分歧。
2、氫能在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用正以前所未有的速度增長(zhǎng)，但氫燃料電池汽車只占新型低碳汽車銷量的0.5%
在亞洲市場(chǎng)的推動(dòng)下，全球燃料電池汽車市場(chǎng)開(kāi)始蓬勃發(fā)展。到2019年底，全球燃料電池汽車保有量幾乎翻倍達(dá)到25 210輛，銷售量達(dá)到12 350輛，比2018年的5800輛增加了一倍多。美國(guó)銷量從2018年的超過(guò)2300輛略有下降至2100輛，但其仍是全球燃料電池汽車最大保有國(guó)，占全球保有量的1/3，其次是中國(guó)、日本和韓國(guó)。2019年亞洲市場(chǎng)大幅擴(kuò)張，縮小了與美國(guó)的差距，日本、韓國(guó)和中國(guó)燃料電池汽車銷售量均有所增長(zhǎng)。中國(guó)2019年燃料電池汽車銷量接近4400輛，主要原因是對(duì)燃料電池公交車和輕型卡車的政策支持，兩者保有量分別達(dá)到近4300輛和1800多輛，這使得中國(guó)燃料電池公交車（97%）和卡車（98%）保有量在全球遙遙領(lǐng)先。
3、2019年全球在運(yùn)加氫站數(shù)量增長(zhǎng)超過(guò)20%
截至2019年底，全球在運(yùn)行加氫站共有470個(gè)，同比增長(zhǎng)20%以上。日本以113個(gè)加氫站繼續(xù)位居榜首，其次是德國(guó)（81個(gè)）和美國(guó)（64個(gè)）。韓國(guó)（+20）、日本（+13）和德國(guó)（+12）新增加氫站數(shù)量大幅增加，而美國(guó)僅增加了1個(gè)加氫站。2019年，中國(guó)在運(yùn)加氫站數(shù)量從20個(gè)增加到61個(gè)，位居全球第四，緊隨其后的是韓國(guó)和法國(guó)。
4、氫能在非道路運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用正逐漸得到認(rèn)可
2018年底，阿爾斯通公司生產(chǎn)的兩列燃料電池列車在德國(guó)投入運(yùn)營(yíng)，試運(yùn)行成功后，又宣布將有14列將于2021年投運(yùn)。英國(guó)和荷蘭也對(duì)阿爾斯通的氫動(dòng)力列車表現(xiàn)出了興趣。2019年，中國(guó)在佛山投運(yùn)一輛燃料電池有軌電車，并在進(jìn)一步探索氫燃料鐵路的可能性。
5、向天然氣管網(wǎng)中注入氫氣可以顯著提高低碳?xì)涞男枨?/strong>
除交通運(yùn)輸外，家庭和工業(yè)供熱也可能增加低碳?xì)涞男枨?，可利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施（如天然氣網(wǎng)絡(luò)）注入氫氣。法國(guó)GRHYD項(xiàng)目于2018年開(kāi)始向天然氣網(wǎng)注入摻入6%氫氣的天然氣，2019年摻混率已達(dá)到20%，證明了這種方法的技術(shù)可行性。由于高壓下材料的不相容性以及工業(yè)用戶可以接受的混合氫濃度公差較低，向天然氣輸送管道中注入氫氣更具挑戰(zhàn)性，一些試點(diǎn)項(xiàng)目正在測(cè)試其可行性，意大利天然氣管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)公司Snam公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)證明了摻混高達(dá)10%氫氣的可行性。世界各地的幾個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)在向天然氣網(wǎng)中注入氫氣，越來(lái)越多國(guó)家開(kāi)始對(duì)此感興趣，目前世界各地在建裝置每年可向天然氣網(wǎng)輸入2900噸氫氣。
6、低碳?xì)涞墓I(yè)應(yīng)用進(jìn)展緩慢
在所有部門(mén)中，工業(yè)對(duì)氫的需求量最大，特別是煉油、化工和鋼鐵制造業(yè)。由于這些行業(yè)使用高碳?xì)?，用低碳?xì)涮娲咛細(xì)鋵⑹窃诙唐趦?nèi)擴(kuò)大需求、減少溫室氣體排放的理想機(jī)會(huì)。在化工和煉油行業(yè)，人們對(duì)用低碳?xì)涮娲咛細(xì)涞呐d趣日益增加，一些大型項(xiàng)目已經(jīng)將碳捕集應(yīng)用于這兩個(gè)領(lǐng)域的化石燃料制氫中（例如殼牌公司的Quest項(xiàng)目）。電解制氫仍局限于一些試點(diǎn)或小規(guī)模試驗(yàn)，但2019年已經(jīng)公開(kāi)了一些大規(guī)模項(xiàng)目（高達(dá)100 MW），預(yù)計(jì)將在2020年代早期投入使用，這些項(xiàng)目大多涉及煉油或甲醇及氨的生產(chǎn)。此外，在歐洲目前正在進(jìn)行的試點(diǎn)項(xiàng)目基礎(chǔ)上，電解制氫在鋼鐵行業(yè)的擴(kuò)張正在加快。在不對(duì)現(xiàn)有直接還原煉鋼爐進(jìn)行任何重大改造的情況下，氫氣可替代高達(dá)35%的天然氣，一些鋼鐵制造商正嘗試將氫氣與天然氣混合作為過(guò)渡策略，以推進(jìn)部署利用純氫直接還原煉鐵的部署方式。瑞典正在建設(shè)一個(gè)大型試點(diǎn)工廠，預(yù)計(jì)2025年將進(jìn)行第一次示范試驗(yàn)。
7、全球范圍內(nèi)對(duì)氫能的政策支持力度快速加強(qiáng)
越來(lái)越多國(guó)家在2019年宣布了氫能戰(zhàn)略和路線圖，一些國(guó)家制定了氫能技術(shù)部署的目標(biāo)。各國(guó)的路線圖和戰(zhàn)略目標(biāo)仍然主要集中在氫能的交通應(yīng)用上，但自2018年以來(lái)許多國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始設(shè)定氫能在工業(yè)、建筑和發(fā)電等部門(mén)的目標(biāo)。
表1 主要國(guó)家已設(shè)定的氫能發(fā)展目標(biāo)
8、進(jìn)一步促進(jìn)氫能發(fā)展的行動(dòng)建議
（1）確立氫能在國(guó)家長(zhǎng)期政策和戰(zhàn)略中的作用
各國(guó)政府應(yīng)制定明確的氫能目標(biāo)和發(fā)展途徑以確定該行業(yè)的發(fā)展預(yù)期，增強(qiáng)投資者對(duì)氫能的信心。這也將有助于工業(yè)等部門(mén)制定氫能長(zhǎng)期目標(biāo)，特別是在煉油、化工、鋼鐵和長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)汝P(guān)鍵行業(yè)。
（2）促進(jìn)國(guó)際合作
通過(guò)國(guó)際合作展開(kāi)全球規(guī)模的行動(dòng)，包括：①建立一條國(guó)際貿(mào)易通道以啟動(dòng)國(guó)際氫貿(mào)易至關(guān)重要，亞太地區(qū)是推出第一條路線的有力候選者，日本和澳大利亞之間開(kāi)發(fā)的氫能供應(yīng)鏈為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提供了一個(gè)良好的先行模式；②發(fā)展沿海氫中心，擴(kuò)大低碳?xì)涞纳a(chǎn)和利用，從而將低碳?xì)鋽U(kuò)大到其他部門(mén)，歐洲北海、中國(guó)東南部、印度西北部、墨西哥灣或波斯灣等地區(qū)是先期較為理想的選擇。
（3）重點(diǎn)支持短期發(fā)展機(jī)遇
現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，如天然氣管網(wǎng)，可以提供創(chuàng)造和擴(kuò)大低碳?xì)湫枨蟮臋C(jī)遇。支持天然氣網(wǎng)中摻混氫的政策和法規(guī)（如可再生燃料義務(wù)指令和低碳燃料標(biāo)準(zhǔn)）可以通過(guò)將低碳?xì)渑c安全的能源需求聯(lián)系起來(lái)，加快低碳?xì)涞牟渴?。即使進(jìn)行低濃度摻混（約5%），也能顯著增加氫供應(yīng)技術(shù)的部署，并降低成本。當(dāng)這一做法被證明在經(jīng)濟(jì)上可持續(xù)，就可逐步將摻混率提高至20%，幾乎無(wú)需新建基礎(chǔ)設(shè)施。短期內(nèi)，還可增加燃料電池在交通運(yùn)輸中的使用，創(chuàng)造低碳?xì)湫枨蟆２煌瑖?guó)家的情況可能不同，決策者需要確定重點(diǎn)關(guān)注哪種車型，以及鼓勵(lì)基礎(chǔ)設(shè)施開(kāi)發(fā)策略以優(yōu)化利用率。
（4）消除氫開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵障礙
目前的法規(guī)限制了低碳?xì)涞牟渴?，監(jiān)管者應(yīng)致力于解決所有障礙，并采用一套協(xié)調(diào)一致的標(biāo)準(zhǔn)，以促進(jìn)氫能在所有部門(mén)和不同基礎(chǔ)設(shè)施中的廣泛使用。尤其應(yīng)關(guān)注：①氫氣在天然氣管網(wǎng)中的摻混限制；②示范新應(yīng)用的安全案例，特別是在家用和工業(yè)部門(mén)；③加氫站加氫標(biāo)準(zhǔn)及許可流程。
（5）刺激低碳?xì)湫枨?，解決先行風(fēng)險(xiǎn)
低碳?xì)淙匀槐痊F(xiàn)有燃料和原料更昂貴。為此，應(yīng)采取適當(dāng)政策，促進(jìn)低碳?xì)淇沙掷m(xù)市場(chǎng)的發(fā)展。這將為供應(yīng)商、分銷商和用戶提供投資保障，加強(qiáng)和擴(kuò)大供應(yīng)鏈，以推動(dòng)成本降低。氫的新應(yīng)用、低碳?xì)涔?yīng)以及基礎(chǔ)設(shè)施的開(kāi)發(fā)和改造都是高度不確定的，存在著涉及資本和運(yùn)營(yíng)成本的風(fēng)險(xiǎn)。平衡這些風(fēng)險(xiǎn)的政策工具，如貸款擔(dān)保、稅收減免等工具，可以鼓勵(lì)私營(yíng)部門(mén)投資并降低風(fēng)險(xiǎn)。
（6）確保強(qiáng)有力的研發(fā)支持，以降低成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力
盡管規(guī)模經(jīng)濟(jì)對(duì)大幅削減成本至關(guān)重要，但研發(fā)也將對(duì)減少支出和提高低碳?xì)浼夹g(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要。燃料電池和電解槽等較成熟技術(shù)（技術(shù)成熟度>7級(jí)）可通過(guò)研發(fā)改善其性能和制造工藝，從而降低材料和系統(tǒng)成本，延長(zhǎng)其使用壽命，并解決示范過(guò)程中可能發(fā)現(xiàn)的任何其他性能和壽命問(wèn)題。氫衍生燃料等中等成熟度技術(shù)（技術(shù)成熟度5-7級(jí)），可以通過(guò)財(cái)政研發(fā)支持獲得成功示范，從而增強(qiáng)投資者的信心，這將降低風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知和融資成本。低成熟度技術(shù)（技術(shù)成熟度<5級(jí)），如配備CCUS的生物質(zhì)氣化以及海水電解，將需要研發(fā)支持和知識(shí)共享，以推進(jìn)其驗(yàn)證過(guò)程和長(zhǎng)期商業(yè)化。政府的行動(dòng)，包括使用公共資金，對(duì)于制定研究議程和風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)水平，以及吸引私人資本進(jìn)行創(chuàng)新至關(guān)重要。工業(yè)界在制定長(zhǎng)期戰(zhàn)略時(shí)，應(yīng)將研發(fā)作為優(yōu)先事項(xiàng)之一，以縮小與高碳?xì)浼夹g(shù)的差距，增強(qiáng)低碳?xì)涞母?jìng)爭(zhēng)力。
