中國儲能網(wǎng)訊：——全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動向及趨勢分析
中國能源新聞網(wǎng)記者 邱麗靜
在推動氫能發(fā)展的過程中，全球主要經(jīng)濟體從各自資源稟賦、產(chǎn)業(yè)基礎、市場承載能力及財力等方面系統(tǒng)謀劃，制定發(fā)展戰(zhàn)略，并在工業(yè)、交通、儲能、發(fā)電等多個領域開展實踐探索，逐步形成了各具特色的發(fā)展模式。分析總結國際氫能發(fā)展先進經(jīng)驗，對我國氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新突破具有重要借鑒意義。
加大投資力度 系統(tǒng)謀劃氫能發(fā)展
歐盟將氫能作為能源安全和能源轉型的重要組成部分。近年來，歐盟逐步建立以氫能為中心的清潔能源戰(zhàn)略規(guī)劃布局。特別是今年以來，俄烏沖突加速了歐盟國家能源轉型步伐，安全性成為當前歐盟政策制定者的首要考慮因素，可再生能源和氫能在確保能源安全方面的作用變得更加清晰。歐盟宣布了大型的融資計劃支持氫能發(fā)展，其目的是鼓勵歐盟各成員國加大氫能技術研發(fā)，擴大綠氫產(chǎn)量。然而，大規(guī)模的綠氫生產(chǎn)需要耗費大量綠電，為避免制氫領域與工業(yè)或電動汽車領域出現(xiàn)“搶綠電”的現(xiàn)象，歐盟委員會近日公布了一個授權法草案，要求生產(chǎn)綠氫的電力應來自現(xiàn)有電力以外的可再生能源。
美國投入巨資加速開發(fā)低成本清潔制氫技術。在2021年宣布重返《巴黎協(xié)定》后，美國推動氫能技術攻關、建立氫能經(jīng)濟的步伐明顯加快。同年7月，美國能源部（DOE）宣布啟動首個“氫能攻關計劃”。2021年11月，美國簽署《基礎設施投資和就業(yè)法案》，計劃2022~2026年間撥款80億美元用于區(qū)域氫能中心建設，15億美元用于電解槽和氫能全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)和示范。2022年3月，DOE宣布投入2800萬美元用于清潔氫能的研發(fā)和前端工程設計（FEED）項目，推進實現(xiàn)“氫能攻關計劃”。
俄羅斯把氫能作為資源出口創(chuàng)匯新增長點。俄羅斯近年來正在加快布局氫能貿(mào)易，確保其全球主要能源出口國的地位。在2020年6月發(fā)布的《2035年俄羅斯聯(lián)邦能源戰(zhàn)略》中，俄計劃2035年出口200萬~700萬噸氫氣，出口創(chuàng)收78億~211億美元；2050年出口790萬~3340萬噸氫氣，出口創(chuàng)收236億~1002億美元。
日本致力于打造全球化氫氣供應鏈。目前，除了應對氣候變化和俄烏沖突影響，日本的能源策略仍然傾向于創(chuàng)建氫能社會，并在氫能發(fā)展戰(zhàn)略中提高了氫能源在2030年能源結構中的使用占比。建設氫能社會，前提是氫氣庫存充足且可以低價采購。因此，日本將打造全球化氫氣供應鏈，包括開展配套設備研發(fā)，打造集氫氣生產(chǎn)、儲運、利用為一體的供應鏈。2022年，日本與澳大利亞、文萊、挪威和沙特就氫燃料采購問題已達成合作協(xié)議，和印尼確定在氫、氨和碳捕獲與封存等脫碳技術方面開展合作。此外，日本搭建的全球供應鏈主要依靠海上運氫。近幾年，日本利用液化氫運輸和甲基環(huán)己烷（MCH）運輸，已有多個示范項目成功運行。
應用前景廣闊 未來開發(fā)潛力大
工業(yè)領域氫能替代應用空間持續(xù)拓展。彭博新能源財經(jīng)預計，2022年鋼鐵、制氨、甲醇、化工和煉油五大行業(yè)的清潔氫使用量將超過全球5.1萬輛氫能汽車的總耗氫量。
據(jù)了解，全球75%煉鋼所用的能源直接或間接來自煤炭，鋼鐵碳排放量占全球能源系統(tǒng)排放量的7%左右。鋼鐵行業(yè)是低碳化的關鍵領域，在該領域氫氣有望在10年內(nèi)成為具有成本競爭力的替代品。如2021年，全球首個使用無化石電力和氫氣的煉鋼示范項目在瑞典鋼鐵公司HYBRIT啟動。此外，氫氣也可作為替代燃料用于玻璃、水泥和陶瓷制造等行業(yè)，以取代化石燃料的使用。如2021年，英國玻璃企業(yè)皮爾金頓（Pilkington）啟動了全球首個使用100%氫氣生產(chǎn)浮法（片）玻璃的試驗。
氫燃料電池多樣化、規(guī)?；瘧眉铀佟?022年北京冬奧會期間，共有1200多輛氫燃料電池汽車投運，并配備30多個加氫站，這是全球最大的一次燃料電池汽車示范。據(jù)統(tǒng)計，2021年，全球氫燃料電池汽車總銷量1.6萬輛以上。受強勁補貼政策驅動，韓國市場延續(xù)了2020年的增長勢頭，全年共售出超8000輛氫燃料電池汽車，約占全球總銷量的一半。
大規(guī)模氫儲能是更具經(jīng)濟性的長周期調(diào)峰技術。在新型儲能路徑中，氫能具有諸多明顯優(yōu)勢。氫儲能是以氫氣的形式進行儲能，方式多樣化，包括液化儲氫、壓縮儲氫以及金屬氫化物儲氫等，存儲規(guī)?？蛇_百萬千瓦級，存儲時間跨度從小時到季節(jié)。氫儲能除了可以滿足大規(guī)模長周期能量儲存和多元化終端利用需求，自身也具備較明顯的技術路線、資源潛力及經(jīng)濟性。在大容量長周期調(diào)節(jié)的場景中，氫儲能與電化學儲能相比擁有單位能量存儲成本低的優(yōu)勢。相對于抽水蓄能而言，氫儲能可擴展性較強，受地理和資源的限制較少。相關研究表明，當需要大規(guī)模儲能時可以液氫或者氫化物的形式存儲于地下鹽穴，估計每個兆瓦時的成本在50~150美元之間，與受地質條件限制較大的抽水蓄能相當，顯著低于其他能量存儲方式。
氫燃料燃氣輪機發(fā)電取得一定進展。全球電力巨頭已開展氫能燃氣輪機的相關研究，積極提高燃機的摻氫燃燒能力、開拓新的市場空間。如美國通用電氣（GE）在全球已有超過100臺采用低熱值含氫燃料的機組在運行，累計運行時間超過800萬小時，其中部分機組的燃料含氫量超過50%。2022年4月，通用電氣宣布全球首個HA級摻氫燃燒示范項目成功運行，預計到2030年將具備100%燃氫能力，最終實現(xiàn)零碳排放。日本和歐盟EU Turbines已經(jīng)承諾在2030年前推出100%燃氫重型燃氣輪機。2022年初，中國國家電力投資集團有限公司首個燃氣輪機摻氫燃燒示范項目正式投運，這是全球范圍內(nèi)首個在天然氣商業(yè)機組中進行摻氫燃燒的聯(lián)合循環(huán)、熱電聯(lián)供示范項目，改造后的機組具備了純天然氣和天然氣摻氫兩種運行模式的兼容能力，可行性優(yōu)勢明顯。需要注意的是，雖然全球氫燃料燃氣輪機發(fā)電項目層出不窮，但要大力發(fā)展氫燃料燃氣輪機，還面臨著燃氫過程中產(chǎn)生的回火和溫度過高等問題。
