钜大LARGE | 点击量:1138次 | 2021年08月12日
世界各国氢能战略计划和产业发展及国内氢能产业发展现状与沉思
氢能在世界能源转型中的角色价值日益凸显,世界重要发达国家近年纷纷大力支持氢能产业发展,越来越多的能源、汽车、金融公司开始涉足氢能相关业务,多产业协同创新发展的新格局初现端倪。
目前,产量最大成本最低的制氢方式是煤气化制氢和烃类蒸气转化制氢,可再生能源发电制氢有望在2030年开始逐步实现商业化。氢的大规模储运高度依靠技术进步和基础设施建设,是氢能产业发展的难点。
全球加氢站建设呈加速发展之势,已建成加氢站数量最多的国家有日本、德国、美国、我国。氢燃料动力电池汽车已在一些国家小规模商业化,小型氢燃料动力电池热电联供装置也成为发达国家备受关注的分布式能源利用技术,相关产业发展最成功的国家是日本。
世界各国氢能战略计划和产业发展
近年来,美国、日本、欧盟等国家和地区相继制定了氢能发展战略。
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
澳大利亚作为世界上最大的煤炭出口国和第二大液化天然气(LNG)出口国,也开始计划以太阳能、风能制氢并向东亚地区出口液氢,打造下一个能源出口产业,目标是到2030年在中、日、韩、新加坡4国开发70亿美元市场。
英国气候变化委员会认为,到2030年,氢气可能取代天然气,成为低碳电力系统的备用能源,并呼吁新建的天然气发电厂及早做好利用氢能的准备。
2016年,我国国家能源局公布《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》,部署“氢能与燃料动力电池技术创新”任务。一些地方政府开始把氢能产业作为经济发展新引擎,特别是东部、南部省份对氢能与燃料动力电池产业发展的推进力度较大。
江苏省如皋市从2010年起开始布局氢燃料产业,2016年被联合国开发计划署命名为“我国氢经济示范城市”。广东省佛山市于2017年十一月建成国内首个商业化运营加氢站。上海市公布《上海市燃料动力电池汽车发展规划》,山东省计划在济南建设“我国氢谷”,并于近日启动了山东氢能源中长期发展规划方法编制。武汉市于2018年三月出台《武汉经济技术开发区(汉南区)加氢站审批及管理方法》,这是全国首个加氢站审批及监管的地方性政策。
大型能源公司氢能产业进展
在各类新能源中,氢能与传统油气产业链关系最为紧密,具有与油气可类比的万亿美元级市场空间。石油公司具有资源规划、炼化加工(制氢用氢)、油气储运以及零售终端建设与运维等多方面的技术基础与整合优点。
早在1978年,bP公司就申请了第一件氢燃料动力电池相关专利。近十年来,以壳牌、bP、道达尔为代表的石油公司围绕氢气制取、储运以及加氢站建设已有丰富的践行案例,是世界氢能产业发展的积极推动者。
bP认为,氢能兼有二次能源和储能媒介双重角色,并将在2030-2050年得到广泛使用。bP拥有超过40年的制氢相关经验和超过10年的汽车加氢站运营相关经验。bP已参与多个氢能示范项目,包括同戴姆勒克莱斯勒公司、福特公司合作研究先进燃料动力电池技术,在北京建成我国第一座加氢站等。
壳牌全面进军氢能范畴。壳牌2013年公布的《新视野——世界能源转型的视角》(NewLensScenarios)指出,将来石油在乘用车范畴的占比将逐年下降;电能和氢能则将快速上升,2030年二者合计占比将达到5%,2050、2060年将分别达到40%和60%,到2070年,乘用车市场将全面脱离对化石燃料的依靠,电动汽车和氢燃料汽车将得到全面普及。基于上述预测,壳牌开始在氢能范畴全面发力。
2016年,壳牌与川崎重工签署协议,合作开发液氢运输船;壳牌还与日本岩谷产业、日本电源开发公司合作,将澳大利亚丰富的低质褐煤转化为氢气,液化后船运至日本。2017年二月,壳牌与丰田正式达成合作协议,在加利福尼亚州建造7座加氢站,并将在2024年新增至100座。两家公司将为该项目出资1140万美元,加州能源委员会将出资1640万美元[41]。壳牌在2018年公布的《能源转型报告》中指出,将于2030年前在英国投资加氢设施。
道达尔积极推进加氢站布局。2013年在德国政府的主导下,道达尔与壳牌、戴姆勒等公司启动了H2Mobility项目。该项目计划在2023年前在德国建设400座加氢站。截至目前,道达尔已经在德国建成了10座加氢站。道达尔还与林德公司、宝马公司在氢气加注技术等方面开展了合作。
我国传统大型能源公司已加大在氢能范畴的投入力度。
2018年二月,国家能源集团牵头成立了我国氢能源及燃料动力电池产业创新战略联盟(简称我国氢能联盟),高调进军氢能产业,并已在江苏如皋建成商业加氢站;十月,国家能源集团下属3家单位(准能集团、氢能科技公司、低碳清洁能源研究院)与潍柴集团共同签署了《200吨级以上氢能重载矿用卡车研发合作框架协议》。
我国石化在全国开展氢气的制、储、运、加整体布局,目前已确立10余座加氢站选址。借助2022年北京冬奥东风,公司与亿华通公司签订协议,在氢气供应、车辆加氢、加氢站运营等方面展开合作,为北京-张家口冬奥会氢燃料动力电池车运营供应保障。考虑到氢能产业发展初期难以实现投资回报,我国石化于2018年七月成立了我国石化集团资本有限公司,专门支持氢能和其他新兴产业的发展。
中化集团把氢能确立为公司新能源四大重点范畴之一,于2018年十月在江苏省如皋市成立了中化能源国际氢能与燃料动力电池科技创新中心,专注于研发氢燃料动力电池,其新能源业务进入了战略冲破和攻坚阶段。
对我国氢能产业将来发展的提议
从世界各国的相关经验来看,氢能产业实现商业化发展要处理技术冲破、政策协调、产业配套、经济可行、社会认知等多方面问题。近年来,我国多地政府大力推进氢能产业发展,汽车公司、燃料动力电池供应公司以及投资机构热情高涨,多家公司积极进入制氢供氢产业链。
然而,我国氢能产业尚存在缺乏国家氢能战略、核心技术不足、加氢站审批与监管法规缺失、技术标准与测试体系滞后等问题,亟待增强顶层设计,推动氢能产业高质量发展。
一是研究制定国家氢能战略及相关产业政策
氢能产业发展首先要明确氢的能源属性。当前,氢在我国被列为危险化学品,尚未纳入能源管理体系,亟需在国家能源转型蓝图中界定氢能角色。提议国家组织相关部委,研究公布国家氢能战略及发展路线图,制定产业政策,明确氢能发展的行业主管部门,完善监管法规与测试体系,鼓励真正有资源优点、技术实力的地区和公司共同推动氢能产业健康发展。
二是切实攻克制约氢能产业链的关键技术
我国氢能产业链部分关键零部件和产品技术与国外最先进技术存在较大差距,膜电极、空气压缩机、储氢材料、加氢枪与软管等关键零部件尚需进口。在发展模式上,一方面,提议部分借鉴我国高铁技术创新以及油气重大专项模式,组织氢能与燃料动力电池重大科技专项,加大国际科技合作力度,以龙头公司带动产业技术进步;另一方面,考虑到全球范围内氢能产业尚处在发展初期,主导技术与设计尚未定型,提议成立风险投资基金,保持对相关技术的关注,切实以技术冲破带动市场繁荣,坚定防范投机炒作。
三是稳妥有序推进氢能基础设施建设
基础设施建设是打通氢能产业链的关键环节。氢气长输管道与加氢站建设投入大、周期长。《节能与新能源汽车技术路线图》提出,我国将在2025年建成300座加氢站,2030年建成1000座加氢站。提议国家充足利用现有油气基础设施,稳妥有序推进氢能基础设施建设,切实提高氢气储运和加注的安全性和经济性。