近期，氫能作為推動(dòng)全球能源轉(zhuǎn)型的一種可行技術(shù)路線，逐漸成為世界能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題，從歐美政府到國(guó)際能源署等重要國(guó)際組織，都對(duì)氫能經(jīng)濟(jì)寄予厚望。我國(guó)也在今年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展計(jì)劃的主要任務(wù)中，首次提出要制定國(guó)家氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。
全球氫能產(chǎn)業(yè)處于快速發(fā)展前期，預(yù)計(jì)隨著技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)資本的持續(xù)投入，未來(lái)10~20年全球氫能產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)快速發(fā)展的重大機(jī)遇期。
●氫能發(fā)展?jié)摿υ佾@國(guó)際關(guān)注●
20世紀(jì)70年代以來(lái)，受石油價(jià)格沖擊，各國(guó)開(kāi)始關(guān)注氫能研發(fā)與應(yīng)用。21世紀(jì)初以來(lái)，受全球氣候變化和環(huán)境問(wèn)題影響，節(jié)能減排和能源清潔化步伐加快，氫能在能源轉(zhuǎn)型中的潛力再次獲得人們關(guān)注。氫能是理想的清潔二次能源，用可再生能源制氫，用儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫，用氫燃料電池發(fā)電，將構(gòu)成“凈零排放”可持續(xù)利用的氫能系統(tǒng)，成為可再生能源之外實(shí)現(xiàn)“深度脫碳”的重要路徑。
氫能發(fā)展?jié)摿υ絹?lái)越被國(guó)際認(rèn)可，歐美日韓等地區(qū)和國(guó)家積極制定支持氫能投資政策。截至目前，占世界GDP70%的18個(gè)國(guó)家制定了氫能發(fā)展戰(zhàn)略，全球直接支持氫能源部署的政策總計(jì)約50項(xiàng)。美國(guó)自2010年以來(lái)，每年對(duì)氫能和燃料電池的資助達(dá)1億~2.8億美元。歐洲燃料電池和氫能聯(lián)合組織于2019年2月發(fā)布《歐洲氫能路線圖：歐洲能源轉(zhuǎn)型的可持續(xù)發(fā)展路徑》研究報(bào)告，提出了歐盟面向2030年、2050年的氫能發(fā)展路線圖；歐盟委員會(huì)于2020年3月10日宣布成立“清潔氫能聯(lián)盟”；日本將“氫能社會(huì)”納入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，2014年以來(lái)先后制定《第四次能源基本計(jì)劃》《氫能基本戰(zhàn)略》《第五次能源基本計(jì)劃》《氫能與燃料電池路線圖》，計(jì)劃到2025年，燃料電池汽車數(shù)量達(dá)到20萬(wàn)輛，到2030年達(dá)到80萬(wàn)輛，燃料補(bǔ)給網(wǎng)絡(luò)包括900個(gè)加氫站，是目前的9倍左右。
歐美日韓等地區(qū)和國(guó)家在積極推動(dòng)氫能發(fā)展的同時(shí)，相互之間的合作意愿強(qiáng)烈，在2019年G20（大阪）峰會(huì)召開(kāi)期間，美日歐三方簽署《關(guān)于未來(lái)氫能和燃料電池技術(shù)合作的聯(lián)合聲明》，致力于未來(lái)氫能及燃料電池技術(shù)全面合作，引導(dǎo)能源體系向氫能過(guò)渡。近日，加拿大正在制定國(guó)家氫能戰(zhàn)略，以加速推進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)清潔轉(zhuǎn)型；而德國(guó)則聯(lián)合法國(guó)、荷蘭、奧地利、比利時(shí)與盧森堡等國(guó)，呼吁歐盟盡快就氫能源技術(shù)進(jìn)行立法并增加資金支持。
雖然氫能在能源轉(zhuǎn)型中的潛力再受關(guān)注，但全球制氫的最主要原料是化石能源。目前，全球氫氣年產(chǎn)量約為7000萬(wàn)噸，其中76%以天然氣為原料，剩余部分（23%）幾乎都以煤炭為原料，電解法制氫僅占1%。每年氫氣生產(chǎn)共消耗天然氣約2050億立方米（占全球天然氣總消耗量6%），煤炭1.07億噸（占全球煤炭總消耗量的2%）。盡管化石能源制氫技術(shù)相對(duì)成熟，但存在碳排放問(wèn)題，加裝碳捕捉與封存裝置（CCS）是緩解碳排放的一個(gè)措施。隨著近年來(lái)可再生能源發(fā)電成本快速下降，直接利用可再生電力電解水制氫成為關(guān)注焦點(diǎn)。
當(dāng)前，越來(lái)越多的國(guó)家和機(jī)構(gòu)投入到大型可再生能源制氫的研究與項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中。近日，由歐洲氫能組織、沙漠計(jì)劃、非洲氫能伙伴計(jì)劃、烏克蘭氫能委員會(huì)等機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)布的《綠色制氫：歐洲2×4000萬(wàn)千瓦倡議》提出，在北非和歐洲地區(qū)分別建設(shè)4000萬(wàn)千瓦清潔光伏/風(fēng)電電解制氫設(shè)備和互聯(lián)互通管道設(shè)施，并預(yù)計(jì)到2025年制氫成本可降至1.62~2.16美元/千克。全球正在推進(jìn)中的可再生能源制氫項(xiàng)目規(guī)模迅速擴(kuò)大，從2019年10月份的320萬(wàn)千瓦提高到2020年3月底的820萬(wàn)千瓦，近期新增在建項(xiàng)目的單個(gè)容量都在10萬(wàn)千瓦及以上，主要分布在澳大利亞、法國(guó)、德國(guó)、葡萄牙、英國(guó)、美國(guó)、荷蘭、巴拉圭。
●面臨五大挑戰(zhàn)●
近年來(lái)，氫能作為潛在新興能源，逐步進(jìn)入中央和地方政府中長(zhǎng)期規(guī)劃視野。在《中國(guó)制造2025》《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016-2030年）》《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等多個(gè)國(guó)家規(guī)劃中，明確提出將“氫能與燃料電池”作為戰(zhàn)略重點(diǎn)，《能源法（征求意見(jiàn)稿）》中首次將氫能列入能源范疇。2019年、2020年，氫能均寫入國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告。在地方政府層面，僅在2019年，山東等多個(gè)省市就出臺(tái)了70多條氫能和燃料電池汽車激勵(lì)政策。
事實(shí)上，我國(guó)已經(jīng)是世界上最大的氫能生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。全球投入運(yùn)營(yíng)的煤氣化廠達(dá)130座，其中80%位于我國(guó)。國(guó)家能源集團(tuán)擁有煤氣化爐80座，年產(chǎn)氫氣總量達(dá)800萬(wàn)噸，約占全球氫氣總產(chǎn)量的12%。2017年以來(lái)，我國(guó)氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，截至2019年年底，在建和已建的加氫站有130多座，其中61座已經(jīng)建成，投入運(yùn)營(yíng)的加氫站有52座。目前，我國(guó)已形成京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角、華中、西北、西南、東北7個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)集群，相關(guān)的產(chǎn)業(yè)配套和商業(yè)化應(yīng)用體系也在逐漸探索和完善，在示范運(yùn)營(yíng)區(qū)域運(yùn)行的各類汽車近4000輛，燃料電池商用車產(chǎn)銷和商業(yè)示范應(yīng)用的規(guī)模位居國(guó)際前列。
盡管我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)具備一定基礎(chǔ)，但是要破解我國(guó)能源發(fā)展難題，發(fā)揮氫能在我國(guó)能源轉(zhuǎn)型中的巨大潛力，還有不少現(xiàn)實(shí)問(wèn)題和挑戰(zhàn)亟待解決。
第一是公眾認(rèn)知問(wèn)題。氫氣的化學(xué)性質(zhì)活潑，長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)一直將氫氣作為?；愤M(jìn)行管理，應(yīng)用領(lǐng)域局限在化學(xué)品，未將氫能作為能源管理，公眾認(rèn)知水平較低。事實(shí)上，各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，氫氣的危險(xiǎn)系數(shù)低于油氣。只要具備較強(qiáng)的技術(shù)支撐和安全運(yùn)行管理能力，按照規(guī)范操作和使用，氫的安全性是可控的。
第二是頂層設(shè)計(jì)問(wèn)題。不論是從氫能的生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)，還是技術(shù)要求等環(huán)節(jié)，目前國(guó)家對(duì)于氫能的支持僅出現(xiàn)于新能源發(fā)展等政策中，還沒(méi)有專門的氫能政策，尚未制定專門的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，也沒(méi)有出臺(tái)能夠提振市場(chǎng)預(yù)期的發(fā)展路線圖，上下游產(chǎn)業(yè)不協(xié)調(diào)問(wèn)題較為突出，氫能產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展將受到嚴(yán)重制約。
第三是技術(shù)裝備問(wèn)題。燃料電池等氫能裝備關(guān)鍵零部件較多、系統(tǒng)較復(fù)雜，用材特殊、制作工藝繁瑣，但我國(guó)相關(guān)核心技術(shù)和設(shè)備自主化程度不足，核心零部件和關(guān)鍵材料尚依賴進(jìn)口。氫由化學(xué)品轉(zhuǎn)為能源，在生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、終端設(shè)施以及應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等全產(chǎn)業(yè)鏈上都需要有創(chuàng)新型技術(shù)作為長(zhǎng)期支撐和引領(lǐng)。
第四是基礎(chǔ)設(shè)施問(wèn)題。氫能基礎(chǔ)設(shè)施尤其是加氫站的建設(shè)布局，在很大程度上限制了氫能經(jīng)濟(jì)的規(guī)?；?，制約了氫能汽車的市場(chǎng)發(fā)展。截至目前，我國(guó)加氫站僅有寥寥數(shù)十座，分布到有關(guān)省市更是屈指可數(shù)，加氫站建設(shè)主體眾多，缺乏國(guó)家統(tǒng)籌和政策配套措施。加氫站及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的布局能否快速啟動(dòng)，其實(shí)又取決于氫成本的下降速度以及加氫站運(yùn)營(yíng)過(guò)程中政府的補(bǔ)貼力度。
第五是發(fā)展成本問(wèn)題。氫氣需要二次制取，運(yùn)氫、儲(chǔ)氫、加氫各環(huán)節(jié)成本較高，引發(fā)人們對(duì)氫能經(jīng)濟(jì)性的質(zhì)疑?，F(xiàn)階段氫能成本高，是技術(shù)原因，更是應(yīng)用規(guī)模有限所致，國(guó)際能源署、國(guó)際氫能委員會(huì)、彭博新能源財(cái)經(jīng)等機(jī)構(gòu)的研究均表明，產(chǎn)業(yè)規(guī)?；墙档蜌淠艹杀镜年P(guān)鍵。當(dāng)前，可再生能源制氫成本高達(dá)3~7.5美元/千克，但隨著可再生能源成本的下降和氫氣產(chǎn)量擴(kuò)大，到2030年利用可再生能源制氫的成本可以在目前的基礎(chǔ)上下降30%。目前車用氫燃料電池的成本為230美元/千瓦，預(yù)計(jì)近期可以降到180美元/千瓦，遠(yuǎn)期下降到50~75美元/千瓦，屆時(shí)高里程氫燃料電池汽車的經(jīng)濟(jì)性將超過(guò)電動(dòng)汽車。
●需多方協(xié)同發(fā)力●
從世界范圍看，氫能發(fā)展已經(jīng)越來(lái)越受到各國(guó)政府、能源生產(chǎn)企業(yè)、裝備制造企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注。國(guó)際氫能委員會(huì)預(yù)測(cè)，到2050年全球氫能占能源比重約為18%，氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值將超過(guò)2.5萬(wàn)億美元。全球氫能產(chǎn)業(yè)已處于快速發(fā)展前期，預(yù)計(jì)隨著技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)資本的持續(xù)投入，未來(lái)10~20年全球氫能產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)快速發(fā)展的重大機(jī)遇期。我國(guó)是世界第一大能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)均以化石能源為主，應(yīng)對(duì)氣候變化、保護(hù)生態(tài)環(huán)境面臨巨大壓力和挑戰(zhàn)，氫能巨大發(fā)展?jié)摿槠平馕覈?guó)能源發(fā)展難題提供了新的可能性。鑒于氫能技術(shù)要求高、產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)雜、投資需求大，需要政府、企業(yè)和行業(yè)組織等多方協(xié)同發(fā)力，搶占未來(lái)氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展先機(jī)。
首先，規(guī)劃先行。加快頂層設(shè)計(jì)，盡快制定出臺(tái)國(guó)家氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，明確氫能在我國(guó)能源體系中的定位，根據(jù)我國(guó)不同區(qū)域的資源、市場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)等特點(diǎn)，整體規(guī)劃氫能產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域，提出氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖，整體規(guī)劃氫能產(chǎn)生、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、利用等全環(huán)節(jié)發(fā)展路徑。綠色氫能經(jīng)濟(jì)規(guī)模亟須擴(kuò)大?？傮w看，在氫能市場(chǎng)發(fā)展初期，繼續(xù)發(fā)展低成本工業(yè)副產(chǎn)制氫，結(jié)合清潔能源基地建設(shè)探索開(kāi)展可再生能源電解制氫項(xiàng)目示范；發(fā)展中期，可在煤制氫基礎(chǔ)上配置碳捕捉與封存設(shè)施，推動(dòng)可再生能源電解水制氫產(chǎn)業(yè)化；發(fā)展遠(yuǎn)期，隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向可再生能源為主的多元格局，可再生能源電解水制氫將成為制氫主流方案，煤制氫配合碳捕捉與封存技術(shù)、生物制氫等技術(shù)成為有效補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)整體綠色規(guī)模經(jīng)濟(jì)。
其次，技術(shù)引領(lǐng)。氫能發(fā)展離不開(kāi)全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)創(chuàng)新和突破。依托大型能源企業(yè)成立國(guó)家級(jí)聯(lián)合研發(fā)和推廣應(yīng)用平臺(tái)，有效整合社會(huì)資源，推動(dòng)全社會(huì)相關(guān)領(lǐng)域科研力量的廣泛參與和協(xié)同攻關(guān)，聚焦核心技術(shù)，加快突破薄弱環(huán)節(jié)，同時(shí)也為新技術(shù)新產(chǎn)品的推廣應(yīng)用提供成熟的產(chǎn)業(yè)依托和試用平臺(tái)，健全產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系。
最后，政策支持。政策主要解決氫能產(chǎn)業(yè)“雞生蛋、蛋生雞”的問(wèn)題。眾所周知，依靠強(qiáng)有力政策扶持，丹麥成為世界風(fēng)電的先行者，丹麥也據(jù)此催生了全球領(lǐng)先的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈，培育了當(dāng)今世界最大的風(fēng)機(jī)制造商和最大海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)商。我國(guó)應(yīng)借鑒對(duì)新能源發(fā)展初期的政策支持經(jīng)驗(yàn)，從基礎(chǔ)研發(fā)投入、財(cái)政補(bǔ)貼、扶持重點(diǎn)企業(yè)以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、開(kāi)展示范項(xiàng)目等方面，制定出臺(tái)支持氫能產(chǎn)業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展的金融財(cái)稅優(yōu)惠政策，鼓勵(lì)市場(chǎng)主體積極投資和參與氫能產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)政策支持-規(guī)模擴(kuò)大-成本降低-投資聚集的良性循環(huán)。
（作者均供職于全球能源互聯(lián)網(wǎng)集團(tuán)有限公司）
