氫是宇宙中最普遍的元素。氫能來源豐富,應用廣泛,在提供能源服務過程中,可以實現(xiàn)零碳排放,有望成為能源轉型的“整合器”(integrator)。然而氫氣是稀缺資源,按照其來源有“綠氫”、“藍氫” 、“灰氫”之分,在制取、運輸、儲存和利用方面存在諸多挑戰(zhàn),其產業(yè)鏈上的核心技術正在成為全球能源技術研發(fā)與創(chuàng)新的制高點。
繼日本于2017年把氫能發(fā)展確定為國家戰(zhàn)略后,德國也于2020年6月10日通過了《國家氫能戰(zhàn)略》,并成立了有25名成員組成的國家氫能委員會。韓國在2019年初出臺了氫能發(fā)展路線圖,制定了雄心勃勃的發(fā)展目標。歐盟在原來氫能路線圖的基礎上,于2020年7月8日發(fā)布了氫能戰(zhàn)略,目標是將氫能在能源消費中的占比從目前的不到2%提升到2050年的24%,并創(chuàng)造出至少540萬個就業(yè)崗位。美國則是最早倡導氫能經濟的國家,目前已經是全球最大的氫燃料電池汽車市場。2020年3月,19家美國企業(yè)與機構聯(lián)合發(fā)布了《美國氫能經濟新路線圖》,目標是讓氫能在2050年滿足美國14%的終端能源需求。在中國,氫能在能源系統(tǒng)中的定位尚未明確,相關技術研發(fā)、產業(yè)布局都在呼喚著一個明晰的國家戰(zhàn)略出臺。
2020年7月17日,北京國際能源專家俱樂部攜手亞洲開發(fā)銀行、北大能源研究院聯(lián)合舉辦了建言“十四五”能源發(fā)展系列活動第五場,以“建言‘十四五’氫能發(fā)展”為主題,討論了中國氫能發(fā)展的相關問題。
會上,北京清華工業(yè)開發(fā)研究院副院長朱德權博士做了題為“氫能源產業(yè)在我國的機遇與挑戰(zhàn)及‘十四五’規(guī)劃建議”的主旨發(fā)言。中國國際經濟交流中心信息部副部長、研究員景春梅,清華大學教授、國際氫能協(xié)會副主席毛宗強、中國神華集團董事局局長黃清做了點評。
“十四五”國家能源規(guī)劃專家委員會組長吳吟、副組長周大地、中國工程院原副院長杜祥琬、中石化集團董事長張玉卓、北大能源研究院院長金之鈞、國家能源局科技裝備司司長劉德順、亞洲開發(fā)銀行能源部門首席執(zhí)行官翟永平等專家就我國氫能發(fā)展的頂層設計、發(fā)展戰(zhàn)略、規(guī)劃與標準、核心技術創(chuàng)新及產業(yè)化政策等話題發(fā)表見解并展開了熱烈討論。
北京國際能源專家俱樂部總裁陳新華博士主持了會議并就《歐盟能源系統(tǒng)集成戰(zhàn)略》、《歐盟氫能戰(zhàn)略》和氫能在未來能源體系中的地位做了開場介紹。來自國家部委、學術機構和相關企業(yè)約40位專家學者出席了本次會議。
1. 陳新華博士的開場要點
為了引導會議主題,陳新華博士首先分享了氫能技術發(fā)展的三點體會。
第一點體會:應該將《歐盟氫能戰(zhàn)略》和同一時間發(fā)布的《歐盟能源系統(tǒng)集成戰(zhàn)略》放在一起閱讀,后者是核心。
大家知道,歐盟一直在推動能源領域改革和能源市場一體化,主要涉及電力和天然氣,但發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)做電力的、天然氣系統(tǒng)做天然氣的,市場規(guī)則各自為政,形成了條塊分割的多個孤島,影響整體效率,無法達成2050年的碳中和目標。所以,需要一個新的能源系統(tǒng),把不同的能源載體、基礎設施和消費部門整合在一起,從能源系統(tǒng)整體來考慮,因此出臺了《歐盟能源系統(tǒng)集成戰(zhàn)略》。這一系統(tǒng)集成戰(zhàn)略包括三大支柱:一是要以能效為核心建立更易于“能量循環(huán)利用”的能源系統(tǒng),以終端用戶需求為基礎,更有效利用本地能源,同時最大程度實現(xiàn)當?shù)毓S、數(shù)據中心等排放的廢熱及由生物廢物或廢水處理廠產生的低品質能源再利用。二是在終端領域大力推進電氣化,打造一個百萬數(shù)量級的電動汽車充電樁網絡。三是對于難以實現(xiàn)電氣化的領域,則用可再生氫能、可持續(xù)生物燃料和沼氣來進行深度脫碳。這個能源系統(tǒng)集成戰(zhàn)略是歐盟目前正在推進的歐洲綠色協(xié)議(European Green Deal)、下一代歐盟計劃、新工業(yè)戰(zhàn)略等更大范疇戰(zhàn)略的重要組成部分,有很多內容值得我國“十四五”規(guī)劃借鑒。
第二個體會:歐盟認為,氫能,特別是從可再生能源電解產生的“綠氫”,可以在能源系統(tǒng)集成中扮演重要的匯聚點(Nodal)或者集成者的作用。氫能可以吸納大量可再生能源,在電力富余時提供負荷,并可以提供長期的能量儲存。在應用端,氫能可以幫助難以脫碳的領域,如交通領域的重型卡車、船舶、火車,工業(yè)領域的煉化和鋼鐵行業(yè)。氫能還可以和二氧化碳結合產生合成燃料。在終端使用時,氫能不排放任何污染物。
第三個體會:碳、氫、電子是驅動世界的三個重要元素,而在未來無碳的能源世界里,氫能和電力可以提供驅動世界運轉的熱力、電力和動力。從長遠發(fā)展的角度看,今后的世界可能所有的碳元素、碳氫化合物都將被作為化工原料,而不是燃料,而驅動世界運轉的熱力、電力和動力都可以由氫能和電力來提供,儲氫跟儲電會扮演越來越重要的角色。歐盟氫能戰(zhàn)略也是朝這個方向努力,是幫助其實現(xiàn)2050年碳中和最為關鍵的戰(zhàn)略之一。
2. 朱德權博士的主要觀點總結
北京清華工業(yè)開發(fā)研究院副院長朱德權博士演講的題目是“氫能源產業(yè)在我國的機遇與挑戰(zhàn)及‘十四五’規(guī)劃建議”,主要觀點總結如下。
(1)氫能產業(yè)是一個具有核心技術、需多方協(xié)作的巨大行業(yè)
首先,綠氫在能源供應側與需求側都迎來發(fā)展機遇。從供應側,技術進步使得在一些特定地區(qū)和特定條件下可再生能源的生產成本開始低于化石能源,這是推動氫能發(fā)展的第一個動力。從需求側,氫能除了符合《巴黎氣候協(xié)定》綠色發(fā)展方向外,非常重要的是分布式能源的發(fā)展,尤其是燃料電池的技術進步,使氫能應用具備了經濟性。氫能是可再生能源和燃料電池鏈接的一個載體,氫的這個載體克服了電力缺乏緩沖能力,即沒有儲能功能的問題。另外,天然氣管網可以輸送氫氣,不需要再去建立大規(guī)模的氫氣輸送網絡,為氫能未來大規(guī)模發(fā)展提供了基礎設施支撐。
其次,氫能有望為我國步入高質量增長提供具有全球競爭力的增量市場。中美貿易戰(zhàn)之后,在一些新技術領域,隨著我國價值鏈往高端進軍,必將面臨更加殘酷的存量競爭,但氫能在整個經濟活動中是一個增量市場。我們不存在和發(fā)達國家的競爭問題,相反和發(fā)達國家是分工和分享的關系。所以,我國氫能產業(yè)可以定位為一個在全球價值鏈中具有分工和分享的產業(yè),而且發(fā)展氫能也有利于我國進一步擴大開放。
(2)氫能正成為世界主要發(fā)達經濟體和國家能源創(chuàng)新與再工業(yè)化的焦點
歐盟在今年 7月8日發(fā)布《歐洲氫能戰(zhàn)略》之前,于2019年6月公布了《清潔氫能歐洲伙伴計劃》。該計劃核心內容包括三大共識、三大遠景和到2030年的七大目標。
三大共識:一是認為發(fā)展氫能是歐盟完成《巴黎氣候變化協(xié)定》所規(guī)定的減排目標不可或缺的手段;二是認為歐盟在氫能發(fā)展方面在全球處于領先地位,應進一步鞏固;三是認為氫能在歐盟再工業(yè)化進程中將扮演關鍵角色,因為發(fā)展氫能會帶動從材料、機械裝備到電力電子等一系列巨大的新興裝備制造產業(yè)鏈。
三大愿景:一是加速交通、供暖、發(fā)電和工業(yè)領域的全脫碳技術應用;二是實現(xiàn)在無補貼條件下,氫能在價值鏈關鍵環(huán)節(jié)的規(guī)模化發(fā)展并具競爭力;三是實現(xiàn)氫能的清潔技術集中安全部署和使用。
七大目標:一是實現(xiàn)多種清潔制氫的生產技術路線,特別是零碳路線,即藍氫(化石能源經過碳捕捉過程后制的氫)和綠氫(可再生能源制的氫),生產成本要達到1.5—3歐元/公斤;二是主要發(fā)展綠氫,要帶動20-40個GW可再生能源裝機增量,即風電和光伏在歐洲可獲得進一步發(fā)展;三是氫能規(guī)?;\輸成本要小于1歐元/公斤;四是交通領域在免稅條件下氫能總成本要低于汽柴油;五是要實現(xiàn)燃料電池動力系統(tǒng)的成本和現(xiàn)在使用的汽柴油動力系統(tǒng)成本相當;六是實現(xiàn)氫能在發(fā)電和供暖的規(guī)?;?,建立50萬個燃料電池裝置供家庭和建筑物使用;七是要實現(xiàn)氫能在耗能工業(yè)的廣泛應用和替代,比如煉鋼、石化等領域。
德國2020年發(fā)布了《國家氫能戰(zhàn)略》,計劃2030年前投入90億歐元發(fā)展氫能。規(guī)定綠氫在氫能市場中占比要達到20%,而且把氫能作為保障德國未來能源安全的一個重要措施,同時要通過氫能創(chuàng)新技術研發(fā)、技術出口增強其工業(yè)競爭力,也就是說德國把氫能裝備看成繼汽車之后其新興產業(yè)再工業(yè)化的一個主要方向。
日本是最早制定氫能戰(zhàn)略的國家,在2014年通過的《能源基本計劃》里就把氫能定為二次能源的核心。2017年12月氫能在這個基本計劃中被單列了出來,又制訂了《基本氫能戰(zhàn)略》,并提出構建氫能社會。2019年進一步提出了氫能發(fā)展路線圖,把氫能發(fā)展的三大技術領域非常明確地提了出來,即:燃料電池技術、水電解技術、氫能的供應鏈技術。另外,日本在行業(yè)協(xié)會和企業(yè)層面進行了非常嚴密部署,比如,以豐田為首的汽車聯(lián)盟在日本筑波建立了燃料電池汽車測試中心,日本政府又在九州建立了氫能產品測試與研究中心,制定標準;規(guī)劃了如何將澳大利亞褐煤制的氫運到日本,包括開始了液態(tài)氫能運輸船的設計和建造。
韓國方面,雖然現(xiàn)代集團是氫能汽車世界先驅企業(yè)之一,但韓國在國家層面部署氫能產業(yè)較晚。韓國真正重視氫能是從2018年開始的,2019年1月制定了《氫能經濟發(fā)展路線圖》后行動迅速,2019年10月其國土、基礎設施、交通和旅游部宣布了《氫試點城市推廣戰(zhàn)略》,目標是2040年全國40%的城市將使用氫能。
美國氫能主要集中在加州。美國能源部每年做一次技術經濟評價指標發(fā)布,對氫能發(fā)展具有導向性作用。目前,加州的氫能應用場景是全球規(guī)模最大、最全的。
(3)中國氫能有機會成為引領全球的新型產業(yè)
我國氫能發(fā)展具備世界其它國家和地區(qū)沒有的三大有利條件。
一是我們有全球最廉價的氫資源,尤其是工業(yè)副產氫,如高純的氯堿氫氣,還有石化廠、焦化廠的氫氣,非常容易構建以地級市為中心的點狀應用場景。我國這些工業(yè)副產氫不但量大,而且非常便宜。另外,我國目前可再生能源棄風、棄光、棄水等棄電量達1千億度,如果利用棄掉的可再生能源制氫,則成本會非常低。例如,我們在張家口建設了一個風電制氫工廠,現(xiàn)在每小時2千方,二期將達到1萬方,為冬奧會進行氫能供應。實踐證明,未來完全可以在每公斤40元人民幣以內向交通工具提供便宜的氫氣,而歐洲、日本和美國基本上在每公斤10美元以上。所以,可再生能源制氫在我國有特別的優(yōu)勢。
二是我國應用場景豐富,有巨大的商用車、船舶和公交車市場,這個市場對加氫站都是單點和雙點即可滿足要求,克服了加氫站開始必須成網的困難,這是全球其他國家沒有的。布一個加氫站,200輛物流車都可以盈利,在國外很難找到這樣的應用場景。比如,目前張家口的174輛公交車的加氫站就是盈利的;北京的永豐加氫站現(xiàn)在是100輛客車,基本可以實現(xiàn)現(xiàn)金流平衡。目前,我們在北京大興正建設一個日加氫3.6噸的全球最大的加氫站,這個加氫站建好后可為京東亞州一號物流中心一半的車輛提供加氫服務。這樣的供應場景是其他國家沒有的。
三是我國可以發(fā)揮很好的政策支持作用,現(xiàn)在車補后的氫燃料車輛購置成本與傳統(tǒng)燃油車輛幾乎是相同的。
(4)我國氫能發(fā)展還需要補齊產業(yè)鏈、政策等諸多短板
與世界發(fā)達經濟體和國家相比,我國氫能發(fā)展存在以下幾方面的短板。
一是我國氫能產業(yè)鏈不配套、不完整,導致成本居高不下,市場以創(chuàng)業(yè)公司為引導,大型企業(yè)介入不夠;二是關鍵零部件技術和產品的自主能力與其它發(fā)達國家差距較大;三是補貼政策有待完善,目前我國的補貼政策主要在汽車領域,而在能源領域沒有促進氫能發(fā)展的配套政策和措施,仍是“能源圍著車轉”;四是氫能的制、儲、運、加各環(huán)節(jié)基礎設施建設滯后;五是我國沒有建立國家級氫能安全測試中心;六是我國氫能安全和技術標準和規(guī)范建設滯后;七是氫能發(fā)展沒有頂層設計,政府各部門職能處于碎片化。
(5)我國燃料電池動力系統(tǒng)及相關零部件的國產化正在加速
我國第四代燃料電池發(fā)動機動力系統(tǒng)已經能做到500瓦/公斤的功率密度,目前已經國產化;輔助系統(tǒng)的空壓機我國企業(yè)已經開始規(guī)模化制造;質子交換膜處于驗證階段;增濕器和氫氣循環(huán)泵已經部分國產化,需要進一步驗證。最近三年燃料電池動力系統(tǒng)及相關的零部件國產化步伐很快。燃料電池系統(tǒng)30-50千瓦、60-80千瓦的商用車產品都商業(yè)化了,120千瓦在研中,可能會在2021年投入應用。重卡是氫能最好的應用場景,所以大功率燃料電池發(fā)展非常重要。燃料電池系統(tǒng)現(xiàn)在國產化率已經達到80%,氫氣和空氣的智能控制,以及水、熱和電等能量控制,都已進入了世界一流水準。低溫啟動可以做到負30度啟動、負40度存儲,也是世界一流水準。
(6)我國堿性電解槽技術處于全球領先水平,但PEM電解槽技術顯著落后
堿性電解槽我國整體處于世界領先水平。我們在張家口建的風電制氫工廠,電解槽1000方/小時,壓力是5兆帕,點位制氫能耗低于4.1度電,能效86%,在世界上領先,可以成為我國規(guī)模巨大的綠氫制造產業(yè)的關鍵技術支撐。
PEM是未來電解槽的發(fā)展方向,中國目前只有為數(shù)不多的單位在實驗室開展研究工作,工業(yè)化顯著落后于美國、日本、德國。
(7)我國氫供應鏈技術中氫的制、儲、運成套裝備水平有待提高
首先,我國在液態(tài)氫成套裝備制造方面,有小規(guī)模技術,但能耗高,規(guī)?;夹g處于空白,目前基本上控制在德國林德公司、法國的法液空公司手上。
其次,在高壓和液態(tài)的儲運方面,技術差別不大,但我國工業(yè)化進展較慢,我國的政策和標準滯后是工業(yè)化進展緩慢的主因。實際上我國有LNG的技術基礎,液態(tài)氫的儲運工業(yè)化能夠很快能追上發(fā)達國家水平。目前我國高壓氫儲運技術還主要停留在“一型瓶”上,因“二型瓶”是過渡性產品,而“三型瓶”適合車載、不適合運輸,故“高壓四型瓶”作為先進儲運技術,特別是“玻璃纖維四型瓶”技術,我國顯著落后,連研發(fā)都沒有,而歐盟四型瓶已經工業(yè)化了,包括一些高壓閥門、管件技術等。所以在氫氣儲運設備的關鍵零部件方面我們還差的很遠。車載四型瓶也差距很大。
另外,在副產氫高純凈化方面,我國具有成套技術裝備,處于世界先進水平。
(8)運輸領域液態(tài)氫將成為未來氫能發(fā)展的主流
從運輸上講,液態(tài)氫加氫站的投資成本和運營成本遠低于高壓氫加氫站,雖然液態(tài)氫每公斤多增加10度電耗,但是400公里以上運輸與壓力氫氣相比具有明顯的成本優(yōu)勢。目前,我國的關注點還在高壓氫上,實際上日本已經從高壓氫開始轉向液態(tài)氫了,而且有機液態(tài)氫儲氫等都是適合跨洋運輸?shù)摹K晕覈谝簯B(tài)氫發(fā)展上一定要引起高度重視。根據我們的實際測算,從山東濱州工廠運到北京大興,如果是液態(tài)氫只要每公斤2.3元,折百公里每公斤運費不到0.6元,液化成本只有每公斤7元,運輸超過200公里顯然液態(tài)氫全供應鏈成本最低,液態(tài)氫運輸將會成為未來的主流。
(9) 對我國氫能產業(yè)發(fā)展的建議
建議一:我國應從國際政治高度認識氫能產業(yè)發(fā)展。
目前,中美脫鉤是大概率事件,世界經濟有可能變成兩個陣營甚至于碎片化。綠色發(fā)展現(xiàn)在是我們和歐洲、日本這些發(fā)達國家為數(shù)不多的共同語言。比如,在《巴黎氣候協(xié)定》方面,尤其與歐洲我們容易形成共識和互信。所以,氫能源作為清潔能源是我國和歐洲非常好的一個合作分享領域,而且我國有巨大的市場規(guī)模優(yōu)勢,我們有機會引領這個行業(yè)的發(fā)展,這是一個既有共同的價值觀、又有共同利益觀的領域,相比其它領域更容易推動與歐洲的合作。所以,在當前中美有脫鉤傾向的狀態(tài)下,從構建人類命運共同體的國際政治高度來看待氫能是必要的。
建議二:在國家層面應加強頂層設計支持氫能發(fā)展。
德國在氫能發(fā)展上既有明確的戰(zhàn)略規(guī)劃,又有發(fā)展路線圖,還有主管機構落實,在氫能產業(yè)的上下游、宏微觀方面形成了一個高效、協(xié)同的系統(tǒng)。這一點非常值得我國學習。
我國目前缺乏頂層設計,氫能涉及的眾多主管部門缺乏統(tǒng)籌,從科技部,到工信部,再到財政部、發(fā)改委、能源局、住建部、應急部、國家質檢總局、交通部等,都是針對本部門管理職責的一種碎片化管理。無法把涉及氫能的科研、產業(yè)、政策深度融合,無法支撐氫能全產業(yè)鏈、產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。這些問題都急需頂層設計來解決。頂層設計之后還需要加快產品標準和行業(yè)標準的制定。因為氫能行業(yè)涉及到高壓、涉及?;?。如果沒有行業(yè)標準,就無法構造應用場景;沒有產品標準,企業(yè)產品就無法商業(yè)化規(guī)?;6@兩類標準都需要配備測試中心。所以,我國氫能的產品標準、行業(yè)標準制定和測試中心建設和檢測技術的發(fā)展都要加速,否則可能失去優(yōu)勢。
建議三:我國氫能應用場景應從單一的汽車領域向交通、建筑和工業(yè)原料多場景轉變。
目前,我國氫能發(fā)展的“積分制”政策在征求意見期間,這個政策僅集中在汽車領域。而氫能源有三個應用場景,交通、建筑和工業(yè)。因為場景越多越容易規(guī)?;?,越容易把燃料電池系統(tǒng)成本降下來,也越容易把綠氫制作的成本降下來,這樣也越容易發(fā)展核心技術。另外,政策設計也非常重要。我國在電動車領域的補貼政策在實施過程中雖然出現(xiàn)了“騙補”現(xiàn)象等諸多問題,但總體上電動車補貼政策把新能源汽車的產業(yè)鏈帶動起來了,在推動我國新能源汽車產業(yè)發(fā)展中起到了非常關鍵的作用。所以,對待氫能發(fā)展,如燃料電池,我國應綜合運用稅收等多種手段,特別是購置權,使用路權等,把多種政策手段整合、協(xié)調好,對我國氫能多場景應用和擴展非常重要。在堅持以綠氫為發(fā)展方向的同時,推進化工副產氫,不排斥化石能源制氫加上CCUS等多種路徑,使氫產業(yè)鏈規(guī)?;?
建議四:我國應用好各類金融工具加快氫能產業(yè)的發(fā)展。
建議我國充分利用好金融手段支持氫能產業(yè)鏈的快速形成。一是可以考慮投資基金,類似我國在集成電路方面的國家投資基金,比如:以建立一個國家母基金的形式來支持氫能產業(yè)的發(fā)展。鼓勵和完善碳排放交易,依照挪威的做法,碳價在每噸67歐元時,綠氫生產成本就可以用來合成氨、合成甲醇,那么這時可再生能源制氫用于工業(yè)和二氧化碳捕集就具備競爭力了。二是可以考慮綠色信貸,因為綠色信貸往往是長周期、低利率,作為金融手段可以大力支持氫能的發(fā)展。三是利用證券市場支持氫能發(fā)展。隨著氫能公司上市,大家對氫能產業(yè)發(fā)展前景越來越有信心。投資人對氫能在證券市場的關注度會不斷升溫,未來氫能行業(yè)會受到一級市場、二級市場支持。
3. 與會專家主要觀點總結
與會專家感謝朱德權教授的精彩分享,并圍繞我國氫能發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃、技術創(chuàng)新、工業(yè)布局、產業(yè)政策等展開了熱烈討論。主要 觀點總結如下。
(1)要做好氫能這篇大文章,必須正視我國氫能發(fā)展目前面臨的問題。
一是在核心技術如電堆領域,我國在技術、性能、成本上與國際先進水平還有很大差距, 而在一些裝備制作方面,比如儲氫罐,核心材料主要依賴進口,替代難度非常大。二是各地的氫能發(fā)展同質化嚴重。目前全國30多個地方政府出臺的氫能規(guī)劃、氫能指導意見等基本都是一個模子出來的,沒有考慮到當?shù)厥欠窬邆浒l(fā)展氫能的優(yōu)勢,沒有做到因地制宜。三是氫能產業(yè)鏈發(fā)展不均衡,過分重視氫能應用領域,忽視上游供應鏈建設,忽視了相應的配套準備工作,導致目前很多項目的質量良莠不齊,推進困難。四是氫能發(fā)展的商業(yè)模式尚未明確,目前許多項目都依托補貼來推動相關的示范和應用。五是在國家層面,在要不要發(fā)展氫能、如何發(fā)展、現(xiàn)在是不是發(fā)展氫能產業(yè)良好的時機、氫能經濟的競爭力、技術發(fā)展與市場開拓之間的關系、氫氣能否成為一個獨立的能源商品、哪個部委牽頭編制氫能規(guī)劃等諸多方面還沒有達成統(tǒng)一的認識。
(2)應做好頂層設計,將氫能納入我國“十四五”能源戰(zhàn)略規(guī)劃,從宏觀政策層面給出氫能的戰(zhàn)略定位。
首先,要立足國情,謀劃氫能發(fā)展的初心和定位。國際上氫能備受關注,但每個國家發(fā)展氫能的初衷并不相同,比如,日本主要是解決能源短缺問題;韓國與日本的初衷類似,通過扶持氫能產業(yè)提振韓國經濟;歐洲則更多是從解決氣候變化和擴大新能源應用的角度發(fā)展氫能;美國更多考慮的是未來實現(xiàn)制造業(yè)回歸,重新獲取全球能源技術主導權。我國一方面可以把氫能作為促進可再生能源規(guī)?;咝Ю玫氖侄?。另一方面,從儲能角度可以把氫能作為加快交通與建筑領域綠色低碳發(fā)展,同時帶動能源技術裝備自主創(chuàng)新的重要路徑。
其次,我國應該在技術自主可控的前提下發(fā)展氫能產業(yè)。燃料電池的利潤大多是在上游電堆環(huán)節(jié),核心技術在國外,而掌握核心技術的這些國家面臨擴大下游市場攤薄研發(fā)成本的困境。在不掌握核心技術的情況下大規(guī)模敞開市場,就會導致產業(yè)鏈利潤大幅外流,出現(xiàn)花自己的錢幫別人開拓市場的尷尬局面,并在國際關系惡化時很容易受制于人。在這種情況下,我國發(fā)展氫能應把自己的市場開放與自主創(chuàng)新進度相匹配,在掌握核心技術前不應該大規(guī)模推廣終端應用。
第三,應發(fā)揮舉國體制優(yōu)勢,攻克氫能核心技術。日本在發(fā)揮國家整體優(yōu)勢方面做的很好,日本經產省有一個新能源產業(yè)技術開發(fā)機構,它通過組織產業(yè)鏈龍頭企業(yè)參加,匯聚政、產、學、研、用各方面力量集中進行科研攻關。即:經產省出錢,各個大企業(yè)、產業(yè)鏈的龍頭企業(yè)、科研機構、金融組織都參與投入,直接進行技術攻關,很快實現(xiàn)了核心技術的突破,并避免了分散研發(fā)帶來的資源浪費和惡性競爭。而我國目前在氫能發(fā)展方面,人才缺乏,搶人大戰(zhàn)非常激烈。很多企業(yè)挖了很多技術人才組織科研和技術公關。但我們現(xiàn)在看到很多省都在搞氫能,都盯準核心技術,進行科研攻關,很多地方或者企業(yè)都說自己掌握了核心技術,實際上處于分散研發(fā)、惡性競爭狀態(tài)。為此,國家層面需要成立一個高層次的協(xié)調機構,統(tǒng)籌各方面的資金和研發(fā)力量集中攻關,發(fā)揮我們舉國體制的優(yōu)勢。
(3)應研究制定我國氫能發(fā)展的技術路線圖,明確氫能在各領域的定位。
首先,我國應明確以非化石能源電解水生產“綠氫”作為主要原料來源的發(fā)展方向。我國風電、光伏成本下降很快,未來的增長潛力還很大,應主要發(fā)展以風電、光伏為主的可再生能源制氫作為支持氫能發(fā)展的基本方向。同時,要注意氫能的規(guī)模化發(fā)展不能依靠棄風、棄電,而是要考慮專門用來制氫的電廠,從可再生能源發(fā)展的規(guī)劃上考慮將大規(guī)??稍偕茉醋兂蓺?。此外,在重視氫氣壓縮運輸、液態(tài)輸氫技術的基礎上,重視固態(tài)運輸?shù)陌l(fā)展。對國外某些技術路線要謹慎對待,不盲目跟風,比如歐盟把氫氣與天然氣混合運輸后再分離的做法。
其次,要認真研究氫能與蓄電池兩種技術路線的選擇與定位。氫能作為未來具有商業(yè)化潛力的一種低碳技術路線,在交通領域與蓄電池系統(tǒng)形成競爭。應從能源全系統(tǒng)角度評估各自最合適的應用場景及其經濟性。
第三,進一步評估認證灰氫和綠氫發(fā)展的不確定性。目前,我國制氫的技術選擇較多,有煤制氫加CCUS、工業(yè)副產氫、可再生能源制氫等。每種制氫都存在不確定性。比如,煤制氫可能涉及到碳排放問題和煤炭消費總量上升的問題;天然氣制氫則可能涉及到我國天然氣對外依存度增長導致能源安全問題;工業(yè)副產氫則是總量還有限,能不能滿足未來整個氫能規(guī)?;l(fā)展的需求并不確定。就綠氫而言,盡管可再生能源成本在下降,但是如果大家都希望在低谷用電,且可再生能源的間歇性特征,這些都會對電網造成很大沖擊。這些不確定性問題需要在確定技術路線和政策設計前進行很好論證。
第四,要探索利用氫能解決我國鋼鐵和化工領域的低碳發(fā)展技術路線。我國鋼鐵行業(yè)的低碳清潔化路線是否可以靠氫還原來解決,這是一個對我國來說至關重要的問題。我國是第一鋼鐵生產大國,未來即使鋼鐵產量有所下降,仍然會保持第一鋼鐵生產大國的位置,這項技術能否用得上,能否實現(xiàn)解決行業(yè)碳排放問題,應該提到議事日程考慮。在化工領域,我國是世界上化工原料最多的國家,不管是煤化工還是石油化工,原材料制備是否可以由氫來制造碳氫化合物,這方面也有大量工作要做。
第五,要在“十四五”期間,在各應用領域開展系統(tǒng)性示范,積極探索氫能大規(guī)模發(fā)展的商業(yè)模式。要避免各地氫能發(fā)展同質化而造成大量資金浪費的現(xiàn)象,改變電動汽車發(fā)展初期盲目補貼的做法。應選擇一些有條件的城市或項目,先行先試,以點帶面穩(wěn)步推動產業(yè)化。示范的應用場景應突出差異化,防范產業(yè)盲目跟進和低水平重復建設,鼓勵示范應用具有自主知識產權的氫能及燃料電池裝備制造,發(fā)揮強大的國內市場的戰(zhàn)略優(yōu)勢,加快自主升級迭代步伐。在商業(yè)模式方面,應把融資租賃、產業(yè)基金等金融工具與下一步電力交易機制改革相結合,一起考慮氫能產業(yè)生態(tài)的創(chuàng)新。借鑒國際經驗,在國內制氫、用電交易機制上取得突破,降低制氫的用電成本,在一定區(qū)域內推動自循環(huán)的氫能運營生態(tài)模式。
(4)相關政府部門和行業(yè)組織應為氫能產業(yè)的健康發(fā)展創(chuàng)造良好條件。具體包括:
一是在國家層面,強化針對氫能的公共服務。應加強氫能相關的科技攻關和國家重點實驗室建設,優(yōu)先鼓勵基礎技術研發(fā)而不是終端應用,重視人才培養(yǎng)和社會大眾普及教育,進一步支持中國氫能聯(lián)盟等機構做好相關公共服務工作。
二是要重視氫能國際合作。國際上氫能備受關注,盡管我國在氫能發(fā)展上要做到自主可控,但介于氫能產業(yè)鏈太長,涉及眾多行業(yè)領域,我國應該積極開展合作,在增量市場上實現(xiàn)共贏。
三要充分考慮到氫氣的?;穼傩?,高度重視氫能的安全問題。通過建立氫能測試中心,制定安全監(jiān)管制度和技術標準規(guī)范,強化對氫能制取、儲運、加注、利用等全產業(yè)鏈的風險管控,提升全過程安全管理水平。目前,我國很多標準還處于跟隨狀態(tài),急需通過國際合作,找到我們能夠引領國際在氫能行業(yè)發(fā)展的位置。
四要關注綠氫與碳交易市場、綠氫貿易、綠氫認證。綠氫發(fā)展會影響未來的碳交易市場與碳定價,而且,綠氫貿易也會隨著氫能市場發(fā)展起來,其中對綠氫的認證將成為整體氫價值鏈上的關鍵環(huán)節(jié),值得關注。