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李长久:氢能产业发展和影响与中国应对之策
发表时间:2022-04-02 21:54 来源:国际网
在全球能源结构向清洁化、低碳化转型背景下,氢能正迎来重要的发展机遇期,世界各国的氢能发展政策和项目数量迅速增加。一些主要发达国家和经济体已将氢能视为能源转型的主要战略选择。我国是世界上最大的制氢国,可再生能源装机量全球第一,在清洁低碳的氢能供给上具有巨大潜力。但我国氢能产业仍然处于发展初期。为推进我国氢能和氢能产业高质量发展,我们可以借鉴其他国家的氢能战略和计划以及实施经验:一、加强顶层设计和政府主导;二、加强自主自立研发;三、依托骨干企业并加强产学研结合;四、加强国际科技合作。

中国《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》2022年3月23日发布,根据规划,到2035年,形成氢能产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升,对能源绿色转型发展与实现碳达峰、碳中和目标起到主要支撑作用。

氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源。早在1874年,法国作家儒勤·凡尔纳就在其小说《神秘岛》中想象这种元素将取代煤炭,被从水中分解出来“提供取之不尽的热和光”。在20世纪70年代石油危机期间,专家们提出氢能替代汽油的设想。2003年,全球关注如何应对气候变化之际,时任美国总统乔冶·W·布什对氢燃料汽车表现出了极大热情。他提出:“我们可以为我们孩子的未来做出根本性改变。”彭博新闻社网站2020年5月9日发表该社专栏作家戴维·菲克林题为《氢能经济时代即将到来》的文章提出,世界需要什么样的绿色刺激?2022年初,超过200名央行行长、二十国集团(G20)国家财长和顶尖学者发布的一份研究报告中断言,对与新冠肺炎疫情救助计划相关的数万亿美元支出来说,减少碳排放的技术是最有效的目标之一。政策制定者可以重点关注三种清洁能源技术:最先进的是风能和太阳能;接下来是锂离子电池,这种技术处于早期发展阶段,与现有技术相比并不太具有竞争力,在这方面最具潜力的是第三种技术,即绿色氢能——通过用可再生能源产生的电流分解水分子而得到——处于与风能和太阳能在21世纪头十年中期类似的发展阶段。

据《经济参考报》2019年9月26日报道,国际能源署(IEA)与中国石油经济技术研究院日前在北京联合发布的《氢的未来——抓住今天的机遇》报告指出,全球能源结构向清洁化、低碳化转型背景下,氢能正迎来重要的发展机遇期,世界各国的氢能发展政策和项目数量迅速增加。IEA能源技术政策部主任Timur Giil博士介绍:氢能利用有助于解决当前能源行业面临的诸多挑战。首先,氢能为长途运输、化工和钢铁等难以脱碳的行业提供了脱碳的有效途径,促进碳减排目标的实现;其次,氢能可以帮助调节太阳能光伏和风能等可再生能源发电的波动,以较低成本丰富可再生能源的存储方式;第三,氢能的利用将促进能源结构多元化,促进能源供应安全。中国石油经济技术研究院副院长吕建中说,氢能作为二次能源,具有来源多样、适应大范围储能、用途广泛、能量密度大等多种优势。因此氢能利用被视为已有能源系统的新型、更优化的利用方式,化石能源、可再生能源以及氢电二次能源网络的互联互动将会成为未来能源利用的大趋势。

近几年来,一些主要发达国家和经济体已将氢能视为能源转型的主要战略选择。德国《商报》网站2021年9月8日发表该报企业与市场版主编卡特琳·维奇题为《围绕小小的氢分子的炒作:德国能从其他国家学到什么》的文章援引世界能源理事会分析显示,占全球经济总量近一半的至少20个国家,目前已经或即将批准本国的氢战略。日本、法国、韩国、荷兰、澳大利亚、挪威、西班牙和葡萄牙尤其处于领先地位,但俄罗斯、中国、摩洛哥和美国也在制定本国的相关战略。西门子能源股份公司新能源业务执行副总裁阿朗·施内特勤在接受《商报》采访时说:“德国曾长期领先,但其他国家现在追了上来。”他尤其强调了澳大利亚和中国取得的进展。他指出,欧洲和中东也在行动。他说,氢在许多国家已经是重要议题。文章认为,越来越多的氢能开发,这并不那么令人惊奇,因为到目前为止,如果没有这种无色气体,几乎不可能真正实现能源转型,尤其在让钢铁和化工等能源密集型行业实现脱碳方面,借助电解技术,利用绿色电力制备的氢将扮演关键角色。与此同时,在航空和重型货物运输领域,也可能用含氢的混合燃料取代煤油和柴油。绿氢之所以是能源转型的重要工具,还有一条原因:可以利用多余的风电和光电来电解制氢;如有需要,也可以再逆向转换为电能并储存在电网上。

西班牙《趣味》月刊2021年6月号发表作者亚当·鲍恩题为《氢能,希望还是失望?》的文章介绍:目前人类每年生产约7000万吨氢,主要用于制造氨肥和甲醇等化学品,以及在炼油过程中去除杂质。大约96%的氢气直接由化石燃料制成——主要是天燃气,其次是煤,然后是石油。使用最多的生产流程被称为蒸汽重整,该过程会释放二氧化碳。只有4%的氢气是按照法国作家凡尔纳设想的方式制造的,也就是利用电解过程将氢从水中分离出来。用来制氢的电力中有一部分并非绿色能源,而是来自化石燃料发电厂。彭博新能源财经分析师马丁·滕勒表示,目前全球氢气生产过程远远不具备可持续性,其碳足迹与英国和印度尼西亚碳足迹的总和相当——每年平均产生8.3亿吨二氧化碳。

德国《商报》网站2021年9月8日文章介绍,国家战略的差别不仅表现在哪些领域使用氢,还与氢的“颜色”有关:灰氢是用天燃气制取的;蓝氢同样是用天燃气制取的,但制取过程产生的二氧化碳会被储存和处理。对多数国家而言,这两种氢仅仅是使用绿氢之前的过渡。2030年之后,尤其瑞士、阿联酋和摩洛哥将只使用利用可再生能源制取的绿氢。英国、挪威、日本、韩国、中国和澳大利亚等国除了扩大绿氢利用范围,还将大量使用蓝氢。俄罗斯和韩国在各自战略中甚至还打算继续使用灰氢。西门子能源、林德或蒂森克虏伯等大型企业认为,全世界对小小的氢分子的炒作首先是一个重大机遇。根据波士顿咨询公司的一项研究,到2050年,绿氢市场规模可能增至1万亿美元,许多企业希望从中获益。但是,氢能的成功与否最终可能取决于社会是否愿意为其付出代价。推广绿氢将需要大规模投入:彭博新能源财经估计,未来10年全球将需要投入1500亿美元才能将制氢成本降到具有竞争力的水平。

日本2017年制定《氢能源基本战略》,确立了到2030年普及氢能源、建设氢能社会。为了打造全球化氢能源供应链,在日本经济产业省旗下新能源及产业技术综合开发机构的援助下,川崎重工等七大行业巨头联合组建起专项研究项目HySTRA。该项目计划利用煤化程度最低的澳大利亚褐煤制造氢气,开发运输及储藏液化氢气的实用技术。HySTRA项目负责人、川崎重工执行董事西村元彦介绍说,2021年6月该项目完成了液化氢制造——运输——卸载——存储的全产业链实证实验,取得初步成功。2017年年底,同样作为日本新能源及产业技术综合开发机构的援助项目,川崎重工和大型建筑公司大林组在神户建成日本首座氢能源电热联产系统示范工厂。2018年4月该项目完成实证实验,在全球首次实现以100%的氢燃料同时向市区指定公共设施供电供热。西村元彦表示,实现液化氢气供应规模化需要今后从技术、运输及安全性三方面进一步开展研发及验证,力争在2025年完成商业化实证实验,并于2030年达成氢能源供应链商业化目标。

欧盟于2020年7月8日启动“欧洲清洁氢联盟”,欧盟设立目标:到2050年将氢能在欧盟能源结构中占比提高到10%—23%,总投资将达到1800亿至4760亿欧元,支持欧盟到2050年实现碳中和。

德国2020年6月10日提出了《国家氢能战略》,成立了由内阁任命的国家氢能委员会。德国计划投资90亿欧元促进氢能的生产和使用。德国决定在2030年前把可再生能源发电比例提高至65%、2022年前放弃核电、2038年前停止使用煤炭发电,并实现到2050年净零排放的目标,德国提出逐步用氢能取代天燃气等传统能源。为了统筹氢能、氢经济协调发展,除组建了国家氢能委员会,德国政府还成立一个氢气协调中心,协调各部委与国家氢能委员会密切配合。德国《商报》网站2021年9月8日报道,德国已与荷兰、摩洛哥、澳大利亚、智利、阿联酋和沙特阿拉伯建立了氢能国际伙伴关系。德国力争领衔全球绿氢技术并成为德国出口的核心技术。

法国于2020年9月8日发布的《国家氢计划》提出在10年内投资72亿欧元研发氢能和相关产业。“计划”提出,到2030年,法国通过可再生能源与核能制得“清洁氢气”的产能达到60万吨。法国政府将按照雪铁龙和道达尔联合建立生产电池的模式,投资15亿欧元建设6.5吉瓦电解制氢工厂。法国还希望继续复制“空客模式”,再度联合德国,推动制氢产业,共同寻求降低电解制氢成本的工业方法。

德国《商报》网站2021年9月8日介绍,沙特阿拉伯激起海湾国家的氢能竞赛,该国打算在石油时代结束后继续充当世界的“加油站”。澳大利亚企图借德国之力在氢能竞赛中占据领先地位。美国发现氢的潜力有点晚了,到目前为止,主要是私人初创企业推动氢能创新。

我国是世界上最大的制氢国,可再生能源装机量全球第一,在清洁低碳的氢能供给上具有巨大潜力。但是,我国氢能产业仍然处于发展初期。规划明确了氢能和氢能产业的战略地位:氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,用能终端实现绿色低碳转型的主要载体,氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。根据规划,到2025年,我国将初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主要的氢能供应体系。规划明确,到2030年,形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系。到2035年,形成氢能产业体系,构成涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升,对能源绿色转型发展起到重要支撑作用,也为“在2030年前使二氧化碳排放量达到峰值,到2060年实现碳中和”目标提供有力支撑。

为了推进我国氢能和氢能产业高质量发展,我们可以借鉴其他国家的氢能战略和计划以及实施经验:一、加强顶层设计和政府主导,由一个主管部门领导和有关部门密切协调与合作;二、投入足够资金,加强自主自立研发;三、依托骨干企业并加强产学研结合;四、加强国际科技合作。我国有关驻外机构在沟通和加强中外科技合作方面能够发挥重要作用,为推进我国氢能和氢能产业高质量发展做出贡献。

(作者为中国国际问题研究基金会研究员、新华社世界问题研究中心研究员)

责任编辑:王宇
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