国家发改委在3月23日发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,明确了氢能在我国能源绿色低碳转型中的战略地位,引发广泛关注。
(来源:微信公众号“高工氢电” ID:weixin-gg-fcev 作者:司玉国 )
事实上,除了在我国,近几年,氢能因其清洁、高效、来源广泛以及可再生等特点已受到各国政府的关注,成为了全球能源研究的一个热点。美国、日本、法国、英国、德国等发达国家已经将氢能上升到国家能源战略高度,全球占三分之一总人数的国家与地区制订了氢能发展战略。
我国的“中长期规划”与美日法英德等国家的氢能战略有何迥异?在全球氢能赛道上,谁有望跑在前面?
通过对比发现,我国“中长期规划”与主要工业国家和地区的氢能战略有诸多共同点:都比较重视氢能相关新材料技术的研发,期望以此推动关键氢能装备技术的变革升级;非常注重电解水制氢、可再生能制氢等绿色清洁制氢技术的研发;基本都在探索扩大氢能的应用空间,推动氢能融入大众生活;同时也均比较注重构建国际氢能创新链、产业链。
当然不同点也有很多,以下是主要工业发达国家氢能战略:
美国关键词:技术创新
美国是全球较早提出氢能研究和应用的国家,美国政府自1990年至今颁布了多项推动氢能发展的政策和行动计划。目前,美国已经形成了“制氢—运氢—储氢—用氢”的全技术链能力。2021年2月,美国发布了最新版《氢能计划发展规划》,提出未来10年及更长时期氢能研究、开发和示范的总体战略框架,并设定了到2030年美国氢能发展的技术和经济指标,其主要内容包括以下3方面。
1)设定氢能全链条中重点发展技术的技术和经济指标,通过技术创新,提高技术稳定性和效率,降低成本,加快氢能技术或产品的商业化应用。2)通过研究可再生能源、化石能源和核能制氢技术,开发多种氢源;通过开发氢能分配先进技术、储氢介质及储氢设施,满足各种规模的氢储运的需求;通过进一步开发高性能燃料电池和合成燃料产品等,拓展氢能应用领域。3)开展氢能标准的研究和制定。
2021年7月,美国参议院通过了5500亿美元的《基础设施投资和就业法案》,提出联邦将拨出95亿元奖金用于支持氢能领域,其中80亿将用于建设至少四个区域性清洁氢能枢纽。清洁氢能枢纽将被用作氢燃料生产地点,用于供暖、交通和制造业等领域。
日本关键词:氢能社会
日本十分重视氢能的发展。2017年12月,日本公布了“基本氢能战略”,提出创造一个“氢能社会”。该战略的主要目的是实现氢能与其他燃料的成本平价,建设加氢站,替代燃油汽车(包括卡车和叉车)及天然气及煤炭发电,发展家庭热电联供燃料电池系统。
日本制定的氢能发展主要路径包括三个:(1)从海外化石燃料利用碳捕获和储存(CCS)技术或可再生能源电解实现低成本零排放制氢;(2)加强进口和国内氢运输、分配基础设施建设;(3)促进氢在汽车、家庭热电联供和发电等各个部门的大量应用。
为了推进氢能战略,日本采取多种方式发展氢能产业:首先是放松管制,降低门槛,跨越各类制度性障碍,激活民间资本对氢能产业的投资;其次是加大技术开发投入,突破关键技术,因地制宜设立氢能示范城市和示范基地;还通过绿色电力证书、碳交易制度促进零碳氢燃料的市场交易,以充分反映零碳氢燃料的推广利用和普及,重点对燃料电池和加注站进行补助扶持等。
日本发展氢能初期,补助政策主要包括对于家用燃料电池、燃料电池汽车以及加氢站的补助,这三个补助政策基本上都是从刺激氢能利用的链条上发挥作用。现在,日本已经在燃料电池汽车、家庭热电联供等领域取得一定的成效,也在逐步在氢能的无碳排放生产、氢能发电、氢能社区等领域进行示范。
德国关键词:科研资助
2020年6月,德国通过《国家氢能战略》,指出氢能对于德国核心部门(如钢铁和化学工业)以及交通运输部门的脱碳至关重要。在该战略中,德国推出38项具体措施,大力支持相关科研是其中非常重要的一个方面。2021年1月,德国联邦教研部投资7亿欧元启动三个氢先导研究项目,分别是探索水电解器批量生产、海上风能制氢和氢气安全运输问题,重点解决氢经济发展中的技术障碍,特别是降低大量生产和运输氢的成本。
同年2月,德国联邦教研部发布了新的科研资助指南,即“绿氢国际未来试验室”,希望吸引该领域国际顶尖人才来德国工作。3月,联邦教研部又推出“绿氢国际研究合作”框架,资助1500万欧元推动德国在绿氢研发领域的国际合作。
在绿氢问题上,该氢能战略的关键一点是承认“从长远来看,仅可再生能源生产的氢(绿氢)是可持续的”,这是未来投资的重点领域。包括最迟在2040年之前在德国部署10GW的绿氢电解槽,到2030年部署最高5GW,包括所需的额外可再生能源发电能力。德国希望将氢的使用重点放在运输,航空和工业(钢铁和化学)上。
为了全面推进国家氢能战略,2021年,德国又发布了《德国氢行动计划2021—2025》,分析了到2030年氢经济增长预期,并为有效实施国家氢战略提出了包括绿氢获取在内的80项措施。
英国关键词:以氢脱碳
2021年8月,英国发布《国家氢能战略》,提出到2030年,氢将在英国化工、炼油厂、电力和重型运输(如航运、重型货车和火车)等高污染、能源密集型行业脱碳方面发挥重要作用;2050年,英国20-35%的能源消耗将以氢为基础,最终为英国2035年减少78%排放和2050年净零排放目标做出重要贡献。
英国氢能经济分为四个阶段,分别为:2020年代早期(2022-2024年)、2020年代中期(2025-2027年)、2020年代末期(2028-2030年)以及2030年代中期以后。
在2022-2024年阶段,推进小规模的电解生产;2025-2027年,多地试点大规模采用CCUS技术的氢气生产项目,电解槽氢气项目生产规模不断扩大;2028-2030年,大规模采用CCUS技术的氢气生产项目和电解生产项目;2030年代中期以后,扩大生产规模与范围(例如核能、生物质)。
法国关键词:巨资投氢
2020年9月,法国发布《国家脱碳氢能发展战略》,承诺到2030年将投入70亿欧元发展脱碳氢能(即生产和使用过程零碳排放的氢能)。《战略》包括三大重点:以电解水制氢为主要供能模式实现工业脱碳;发展以脱碳氢为动力的重型运输;通过研究、创新与培养竞争力服务未来氢能应用。
《战略》有三大目标:①到2030年建成6.5吉瓦电解槽;②发展氢能交通,尤其是用于重型车辆,到2030年减少600万吨CO2排放;③提升氢能产业竞争力,到2030年创造5~15万个就业岗位。
欧盟关键词:转型氢能
2019年2月,欧洲燃料电池和氢能联合组织发布《欧洲氢能路线图:欧洲能源转型的可持续发展路径》报告,指出欧洲已经踏上向脱碳能源系统转型的道路,大规模发展氢能将带来巨大的经济社会和环境效益,是欧盟实现脱碳目标的必由之路。
欧盟发展氢能的具体指标包括:(1)在交通运输领域中:到2030年,氢燃料电池乘用车将达到370万辆,占乘用车总量的1/22;氢燃料电池轻型商业运输车将达到50万辆,占轻型商业运输车总量的1/12;氢燃料电池卡车和公共汽车将达到4.5万辆;使用氢燃料电池火车可替代约570列柴油火车。
(2)在建筑物中:到2030年,氢气可替代7%的天然气,相当于提供30太瓦时氢电;到2040年,氢气可替代32%的天然气,相当于提供120太瓦时氢电;到2040年,部署250万台氢燃料电池热电联产装置,可节省电网电量15太瓦时。届时,除供电外,氢能还能满足所有商用建筑以及1100万个家庭的供暖需求。
(3)在工业部门中,到2030年,1/3的氢气生产都可以实现超低碳,但仍需经过大规模可行性验证。(4)在电力系统中,到2030年,将种类繁多的可再生能源发电转型为主要依靠氢能发电,并进行大规模氢能发电示范。
韩国关键词:全面涉氢
2019年1月,韩国发布“氢能经济发展路线图”。韩国氢能路线图规划不仅仅局限于汽车领域,内容还包括到2040年氢燃料家用汽车275万辆;家用发电600MW;氢燃料出租车8万台;氢燃料巴士4万台;氢燃料卡车3万台;年减少大气污染2373吨;创新工作岗位42万名;经济效果43兆韩元;氢能发电1040TOE,温室气体减少2728万吨;发电量55949Gwh。
在建设加氢站方面,韩国政府考虑为建设加氢站提供补贴的方案,并通过“监管沙盒”等放宽管制措施积极吸引民间资本的参与。
在燃料电池方面,韩国政府争取到2040年把燃料电池产量扩大至15GW,这为去年韩国发电总量(133GW)的7-8%水平。为此,韩国政府将积极利用石化工程中产生的5万吨副产氢,并积极扩建相关基础设施。