在氫能開發(fā)利用的國際賽道上,中國政府正在連續(xù)而密集地推出一系列重磅舉措以贏取較為充分的競爭優(yōu)勢。除了發(fā)布具有戰(zhàn)略意義的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021~2035年)》外,截至目前國家部委發(fā)布的數(shù)十份具象化的指引性文件中,均將氫能作為重點內(nèi)容,同時國內(nèi)共有20余個省份發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的行動計劃,尤其是今年起開始實施的《能源法》更將氫能列入能源范疇,與石油、煤炭、天然氣、核電、水能等并列作為能源進行管理。法律制度與不同層面
政策的強力賦能與加持,意味著中國的氫能開發(fā)利用開始全面提速。
清潔而友好的能源
因為藏匿和分布于不同的載體,氫作為二次能源就有山門派系之別。從煤炭、石油等化石燃料以及工業(yè)副產(chǎn)品中制取的氫稱為灰氫,但如果通過碳捕獲技術(shù)隔離掉了取氫過程的二氧化碳,灰氫就變成了藍氫,同時從電解水、光能、風(fēng)能等生物質(zhì)中制取的氫則叫綠氫。
氫氣不僅容易點著,而且火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤鳛槟茉从迷谄嚨?a target="_blank" class="relatedlink">交通工具上可使發(fā)動機快速點火啟動,作為能量用于火箭等航天器的發(fā)射可使飛行工具更敏捷起飛,作為動能作用于機械等生產(chǎn)工具可以讓作業(yè)效率更高。
在經(jīng)濟性方面,就國內(nèi)而言,目前灰氫、藍氫、綠氫制取成本分別約為每千克14、18、20元,由于總體制取成本并不低,很難說氫氣在所有方面都具有性價比優(yōu)勢。不過,橫向上比較,氫在許多領(lǐng)域仍有著足夠的吸引力,比如車用氫電池就比車用汽油成本幾乎要低出一半,鎳氫電池也比鋰電池便宜不少。按照國際能源署與國際氫能委員會的研究成果,規(guī)模化是降低氫能成本的關(guān)鍵,一旦使用量上來,氫能源系統(tǒng)的制取成本會以每年20%~30%左右的速度下降,到2030年氫能產(chǎn)業(yè)鏈整體成本至少會下降50%,其中當(dāng)然也包括氫能產(chǎn)品的消費端成本。
再看安全性。作為一種能夠爆炸的氣體,氫氣的比重只有整個空氣的十四分之一,一旦泄漏出來就會往天空中跑,而且跑得非常快,快到?jīng)]來得及燃燒和沒來得及爆炸就已經(jīng)揮發(fā)掉了,因此,氫氣實際上一種非常安全的氣體。而更有意義的是,氫燃燒的產(chǎn)物是水,絲毫不會產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔镆约胺蹓m顆粒等危害環(huán)境的負(fù)外部性產(chǎn)品,因此,氫可以是世界上最干凈的能源,也是幫助未來人類脫碳最有前途的打開方式。
豐沛產(chǎn)業(yè)鏈與廣闊應(yīng)用場景
完整地看,從氫的制取,到氫的儲運,再到氫的交易以及分發(fā)和使用,中間還有氫能的檢測與
認(rèn)證,氫牽起了一條長長的產(chǎn)業(yè)鏈,其中既有相關(guān)設(shè)備的構(gòu)造與投入,也有龐大的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與改良,更有相關(guān)產(chǎn)品外溢出的商業(yè)價值。據(jù)國際氫能委員會預(yù)測,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2.5萬億美元,而更為重要的是,氫涉及的部門十分龐大,終端應(yīng)用場景非常廣闊。
在工業(yè)領(lǐng)域,氫氣可以代替焦炭和天然氣作為還原劑,消除煉鐵、煉鋼過程中的大部分
碳排放,同時氫作為十分重要的
化工原料可用于合成氨、甲醇、煉化、煤制油氣等生產(chǎn)過程,生成綠色甲醇和綠氨,帶動相關(guān)生產(chǎn)過程中二氧化碳的顯著減少和排放。在建筑領(lǐng)域,氫燃料電池為建筑物發(fā)電,可回收廢熱用于供暖和熱水,而當(dāng)將氫氣輸送到建筑終端時,建筑中的電加熱,替代傳統(tǒng)的鍋爐加熱,同時還可借助相對完整的天然氣管網(wǎng)將氫氣以恰當(dāng)?shù)谋壤旌系教烊粴庵校⑤斔偷綌?shù)千戶家庭;在交通領(lǐng)域,氫作為燃料電池除應(yīng)用于乘用車之上外,也可作為燃料內(nèi)燃機動力在飛機、輪船等非陸地交通載體上大顯身手;在
電力領(lǐng)域,氫可以替代煤炭等傳統(tǒng)能源進行發(fā)電,從電力源頭上杜絕碳排放,同時可以配合可再生能源形成彈性高與持續(xù)性強的電力供給體系,也就是在低功耗期間將風(fēng)能與光伏等產(chǎn)生的余電進行電解水而生成氫,到用電高峰時再變成電投入使用,由此既實現(xiàn)對再生能源的有效消納,也增強電網(wǎng)的穩(wěn)定性與持續(xù)性。另外,氫還可以實現(xiàn)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的能源替代,在推動產(chǎn)業(yè)升級的同時催生出新產(chǎn)業(yè)與新模式。
全球二氧化碳年排放總量依然高達360多億噸,其中91%來自化石能源,化石能源裝機、發(fā)電量占比均接近60%。應(yīng)對氣候變化、推進能源綠色低碳轉(zhuǎn)型已成為各國的一致行動。同時,鑒于氫自身所攜帶的高效性、經(jīng)濟性以及安全性等多功能特征,更是為了追求氫的使用價值與擴大應(yīng)用場景,近年來各國紛紛加快了氫能開發(fā)的投資力度。根據(jù)國際氫能委員會出具的《氫能洞察2024》報告,2024年全球通過最終投資決定(FID)的清潔氫能項目投資額達750億美元,氫能項目數(shù)量已從2020年的228個激增至1572個,全球氫能領(lǐng)域的存量投資已逾2400億美元,到2030年,總投資額將增至6800億美元。在此基礎(chǔ)上,許多國家提出了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略導(dǎo)向。
按照美國能源部發(fā)布的《國家清潔氫能戰(zhàn)略與路線圖》,2030、2040和2050年美國國內(nèi)氫需求將分別升至1000萬、2000萬和5000萬噸/年,同時2030年與2035年前分別將制氫成本降至每千克2美元和1美元;同樣,歐盟相關(guān)規(guī)劃提出到2030年要實現(xiàn)自產(chǎn)和進口各1000萬噸/每年的可再生氫目標(biāo),為此歐盟將通過歐洲氫能銀行、投資歐洲計劃對氫能提供融資支持。緊隨歐美的腳步,日本“2050
碳中和綠色增長戰(zhàn)略”計劃于2030年實現(xiàn)國內(nèi)氫產(chǎn)量達到300萬噸/年,2050年達到2000萬噸/年,而韓國的《促進氫經(jīng)濟和氫安全管理法》也提出了2050年實現(xiàn)進口氫替代進口原油的目標(biāo)。初步統(tǒng)計,目前全球已有50多個國家和地區(qū)發(fā)布了氫能政策,40多個國家和地區(qū)的氫能政策也正在籌備中。
從氫能建設(shè)方向看,綠氫成為了各國一致性的開發(fā)重點,其中美國為綠氫提供最高3美元/kg的稅收抵免,歐盟創(chuàng)新基金為綠氫提供8億歐元的專項補貼,日本也推出了2萬億日元的綠色創(chuàng)新基金用以建設(shè)大規(guī)模的綠氫供應(yīng)鏈。與發(fā)達國家搶奪全球綠氫
市場相競爭,新興市場國家也不約而同地瞄準(zhǔn)了綠色氫能,包括印度政府撥款23億美元用于支持綠氫產(chǎn)業(yè),沙特超級未來城市工程NEOM的目標(biāo)就是要在境內(nèi)建成一個超過2吉瓦的水電解制氫工廠,阿聯(lián)酋計劃五年內(nèi)每年斥資4000億美元擴展綠氫市場,另外,南美洲的巴西、智利以及非洲的埃及、納米比亞等都宣布了綠氫投資計劃。據(jù)國際能源組織預(yù)測,2030年全球綠氫產(chǎn)量將達3.6萬噸,2050年達到3.2億噸。
中國可以加速度
作為世界最大的化石能源消費國與進口國,中國開發(fā)與利用氫能的意義不言而喻。據(jù)國家能源局科技司報告,繼前一年超3500萬噸之后,2024年國內(nèi)氫氣產(chǎn)量增至3695萬噸,中國已連續(xù)多年占據(jù)全球最大氫氣生產(chǎn)國的位置;與此同時,中國氫能聯(lián)盟預(yù)測,到2050年,我國氫氣產(chǎn)量將增長到5億噸左右,而在需求方面,同期國內(nèi)市場對氫氣需求量至少達到6000萬噸。
但是,我國氫能產(chǎn)業(yè)尚處示范應(yīng)用和商業(yè)模式探索階段,氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚未全面建立,不僅規(guī)模尚未上去,而且受國外技術(shù)壁壘限制嚴(yán)重,從加氫槍、壓縮機、儲容器和質(zhì)子交換膜等關(guān)鍵設(shè)備,到氫密封材料、低溫金屬材料、高效冷絕緣材料等關(guān)鍵材料,圍繞著氫的制取、
運輸、儲藏甚至使用全過程所需要的許多核心技術(shù)與材料裝備以及零部件,我國目前都需要通過進口來解決,“卡脖子”現(xiàn)象較為嚴(yán)重。基于此,秉持揚長補短的原則,接下來若能展開有力度的戰(zhàn)略升維與政策創(chuàng)新,中國便可在氫能產(chǎn)業(yè)布局的國際賽道上由搶跑升級為領(lǐng)跑。
其一,要加大自主創(chuàng)新力度。氫能的研發(fā)生產(chǎn)全球目前尚處初期階段,中國完全可以通過強化自主創(chuàng)新實現(xiàn)“彎道超車”,而且我國在氫能“制儲輸用”各環(huán)節(jié)的技術(shù)水平和綜合生產(chǎn)能力正在不斷提升,進一步踩大自主創(chuàng)新的“油門”,完全可以實現(xiàn)氫能開發(fā)與利用技術(shù)的國產(chǎn)化替代。因此,除了加大資金投入外,還要組建央企、國企創(chuàng)新聯(lián)合體,圍繞產(chǎn)業(yè)鏈進行科技攻關(guān),在此基礎(chǔ)上依托大型能源企業(yè)成立國家級聯(lián)合研發(fā)和推廣應(yīng)用平臺,有效整合社會資源,推動全社會相關(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,合力推動我國氫能產(chǎn)業(yè)邁上全球價值鏈的中高端。
其二,要加快基礎(chǔ)設(shè)施布局。國內(nèi)輸氫管道總長度只有400公里,終端加氫站500座,累計推廣氫燃料電池汽車2.7萬輛,基礎(chǔ)設(shè)施供給不充沛不僅很大程度上限制了氫能經(jīng)濟的規(guī)模化與商業(yè)成本的下降幅度,也導(dǎo)致氫能的使用場景單一,同時制約了相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)體系的發(fā)展。建議將氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)納入中央與地方政府新基建盤子中給予重點扶持,除了國家扮演建設(shè)主體外,更應(yīng)通過BOT、PPP等方式引進社會資本參與氫氣站的投資,并在運營過程中給予充分的財稅惠補,同時支持中石油、中
石化等國有能源巨頭加大對油氣管道的配套改造與完善,增補管道的氫能輸送功能。
其三,要擴大消費應(yīng)用場景。目前國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)消耗了80%的氫氣產(chǎn)量,氫能的場景須重點轉(zhuǎn)向交通領(lǐng)域,包括在
公交、城際貨(客)運、冷鏈物流、機場專線、渣土環(huán)衛(wèi)、工程建設(shè)、礦山和
鋼鐵等領(lǐng)域,結(jié)合大規(guī)模設(shè)備更新和消費品以舊換新行動,進一步擴大氫燃料電池汽車推廣應(yīng)用,同時拓展氫能在軌道交通、低空飛行、航運、
航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用。另外,有必要開拓氫農(nóng)業(yè)方向的場景應(yīng)用,重點布局氫氣在各類農(nóng)產(chǎn)品特別是藥材、茶葉等功效類產(chǎn)品上進行種子萌發(fā)、提高病蟲害抗性、減少化肥使用等方面的應(yīng)用,同時建立氫農(nóng)業(yè)試驗基地,引領(lǐng)新型農(nóng)業(yè)發(fā)展方向。
其四,要明確升級基本路線。目前國內(nèi)制氫方式以電解水制氫、化石燃料制氫為主,氫氣年產(chǎn)量中高達九成以上為灰氫,應(yīng)積極推動制氫方式向綠氫方向轉(zhuǎn)變,為此有必要在目前的京津冀、長三角和珠三角三大氫能產(chǎn)業(yè)區(qū)開辟綠氫研發(fā)與制造基地,政策上對綠氫進行重點傾斜,同時將綠氫開發(fā)占比指標(biāo)分解到全國各地。此外,除政策性金融領(lǐng)域通過設(shè)立重大專項、產(chǎn)業(yè)基金等產(chǎn)品對氫能建設(shè)進行支持外,要重點創(chuàng)新綠色金融產(chǎn)品,如將綠氫技術(shù)納入綠色信貸及綠色債券的指導(dǎo)目錄,在
碳交易市場搭建綠氫板塊的交易評價機制等。
其五,要加強區(qū)域產(chǎn)業(yè)協(xié)同。立足于本地資源稟賦、突出產(chǎn)業(yè)長項、打破技術(shù)瓶頸才是全國氫能布局的主線,如長三角作為我國最大的化工產(chǎn)業(yè)集群,氫能的開發(fā)應(yīng)集中到化工副產(chǎn)品身上;京津冀的氫能發(fā)展可聚焦藍氫與綠氫的開發(fā)與示范應(yīng)用;珠三角則可借助工業(yè)基礎(chǔ)與科技實力展開膜電極、高性能電堆以及儲運氫設(shè)備等產(chǎn)業(yè)攻關(guān)與布局,在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)成果共享與利益協(xié)同,走出一條成本投入低、區(qū)域共振強和整體效能優(yōu)的氫產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟路徑。