中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
發(fā)布時(shí)間：
2022-05-31
近年來(lái)，氫能在全球開(kāi)始升溫，美國(guó)、日本、歐盟等國(guó)家和地區(qū)相繼制定了氫能發(fā)展戰(zhàn)略，其中2016年以來(lái)的中國(guó)氫能熱尤為引人關(guān)注。盡管受到新冠肺炎疫情影響發(fā)展放緩，但截至2020年10月底，中國(guó)各級(jí)政府當(dāng)年發(fā)布的氫能產(chǎn)業(yè)政策仍達(dá)62個(gè)。中國(guó)的氫能熱受到電動(dòng)汽車(chē)快速發(fā)展以及可再生電力成本快速下降的鼓舞，主要由應(yīng)用側(cè)推動(dòng)和地方政府推動(dòng)，被視作尋找新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)的突破口，熱潮之中有需要冷靜思考和解決的若干問(wèn)題。只有系統(tǒng)、客觀地認(rèn)識(shí)氫能熱以及氫能本身的角色和價(jià)值，才能回答好氫能產(chǎn)業(yè)應(yīng)如何發(fā)展的問(wèn)題。
近年來(lái)，氫能在全球開(kāi)始升溫，美國(guó)、日本、歐盟等國(guó)家和地區(qū)相繼制定了氫能發(fā)展戰(zhàn)略，其中2016年以來(lái)的中國(guó)氫能熱尤為引人關(guān)注。盡管受到新冠肺炎疫情影響發(fā)展放緩，但截至2020年10月底，中國(guó)各級(jí)政府當(dāng)年發(fā)布的氫能產(chǎn)業(yè)政策仍達(dá)62個(gè)。中國(guó)的氫能熱受到電動(dòng)汽車(chē)快速發(fā)展以及可再生電力成本快速下降的鼓舞，主要由應(yīng)用側(cè)推動(dòng)和地方政府推動(dòng)，被視作尋找新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)的突破口，熱潮之中有需要冷靜思考和解決的若干問(wèn)題。只有系統(tǒng)、客觀地認(rèn)識(shí)氫能熱以及氫能本身的角色和價(jià)值，才能回答好氫能產(chǎn)業(yè)應(yīng)如何發(fā)展的問(wèn)題。
全球氫能發(fā)展熱回顧
事實(shí)上，氫能熱在歷史上已經(jīng)不是第一次了。20世紀(jì)70年代，石油危機(jī)以及對(duì)空氣污染的關(guān)注引發(fā)了第一輪氫能熱。第二輪氫能熱發(fā)生在20世紀(jì)90年代初，主要源自對(duì)氣候變化問(wèn)題的關(guān)注，以日本和歐洲為代表。第三輪氫能熱發(fā)生在21世紀(jì)初，2002年美國(guó)能源部(DOE)發(fā)布《國(guó)家氫能發(fā)展路線圖》;2003年美國(guó)召集“國(guó)際氫能與燃料電池合作伙伴組織”(IPHE)。在第二輪和第三輪氫能熱的發(fā)展中，隨著油價(jià)回落、應(yīng)對(duì)氣候變化政策的不確定性以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等問(wèn)題，使得氫能熱并沒(méi)有轉(zhuǎn)化成持續(xù)的投資，且未形成大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。但持續(xù)的研發(fā)投入與積累已經(jīng)為產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
2018年以來(lái)，第四輪氫能熱的焦點(diǎn)在中國(guó)。主要有4方面驅(qū)動(dòng)因素：(1)中國(guó)市場(chǎng)電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展給人們帶來(lái)了信心，由于氫燃料電池汽車(chē)的重載、長(zhǎng)距離運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)與電動(dòng)汽車(chē)的短距離城市代步功能存在互補(bǔ)性，人們很快瞄準(zhǔn)了氫燃料電池汽車(chē)，希望再開(kāi)發(fā)一個(gè)新的市場(chǎng)。(2)從氫氣來(lái)源上看，中國(guó)副產(chǎn)氫氣豐富，每年棄風(fēng)、棄光、棄水、棄核等“四棄”發(fā)電制氫的潛在產(chǎn)能為340萬(wàn)噸/年左右，氫氣來(lái)源有著較為充足的保障 。此外，太陽(yáng)能、風(fēng)能等成本快速下降，也使得長(zhǎng)期來(lái)看氫氣的綠色制取成為可能。據(jù)國(guó)際能源署(IEA)統(tǒng)計(jì)，從2010—2018年，全球光伏發(fā)電成本平均下降82%，有些地區(qū)可再生電力已實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)。(3)氫燃料電池技術(shù)進(jìn)步以及規(guī)模化帶來(lái)的成本下降，目前典型的燃料電池商業(yè)成本約為230美元 / kW，通過(guò)將工廠的生產(chǎn)規(guī)模從每年1000臺(tái)增加到每年10萬(wàn)臺(tái)，可使成本降至50美元 / kW 。(4)中國(guó)地方政府在尋找新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，能源企業(yè)面對(duì)能源轉(zhuǎn)型的壓力，在探索能源多元化、清潔化與低碳化路徑;傳統(tǒng)汽車(chē)企業(yè)面對(duì)行業(yè)頹勢(shì)，在努力尋求突破點(diǎn)。
中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
短期內(nèi)不能直接助力保障國(guó)家能源安全和碳減排。氫能對(duì)能源系統(tǒng)而言不是增量，而是現(xiàn)有能源系統(tǒng)的一種新型利用方式。氫能在其全生命周期中的能量和環(huán)境效益取決于一次能源的供給機(jī)構(gòu)及其經(jīng)濟(jì)性和安全性。在目前的能源和工業(yè)基礎(chǔ)上，氫的來(lái)源主要是化石燃料制取和工業(yè)副產(chǎn)氫。近年來(lái)，中國(guó)工業(yè)副產(chǎn)氫約有800萬(wàn)噸/年，大部分被直接排放或燃燒處置，未得到有效利用;電網(wǎng)無(wú)法消納的100 吉瓦時(shí)/年可再生能源“棄電”，約相當(dāng)于200萬(wàn)噸/年的制氫產(chǎn)能。可再生能源制氫2030年后實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化已成為全球氫能研究機(jī)構(gòu)的基本共識(shí)，因此，2030年之前，在不新增化石燃料制氫產(chǎn)能的前提下，理論供氫能力不超過(guò)1000萬(wàn)噸/年。短期內(nèi)，氫能并不能助力保障國(guó)家能源安全;對(duì)于化石能源，如果二氧化碳捕集、利用和封存的技術(shù)無(wú)法規(guī)模化應(yīng)用，氫能也無(wú)法從根本上解決碳減排的問(wèn)題，對(duì)其他污染物減排也只能是局部改善。
在交通領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用初期面臨較大困難。以豐田、億華通為代表的氫燃料電池汽車(chē)整車(chē)廠商及零部件制造企業(yè)是推動(dòng)中國(guó)氫能熱的重要力量。擁有充氫時(shí)間短、載重大、運(yùn)行距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢(shì)的氫燃料電池汽車(chē)似乎能參照電動(dòng)車(chē)的發(fā)展道路，打通一條氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈。但事實(shí)上，相比純電動(dòng)汽車(chē)，現(xiàn)階段燃料電池系統(tǒng)和儲(chǔ)氫系統(tǒng)約占整車(chē)成本的 65%，遠(yuǎn)高于鋰離子純電動(dòng)汽車(chē)的電池成本占比;而輔助系統(tǒng)中的空壓機(jī)、控制器、氫循環(huán)泵等同樣成本高昂。此外，中國(guó)在氣體儲(chǔ)運(yùn)管理、加氫站核心裝備等環(huán)節(jié)同樣面臨缺少核心技術(shù)的問(wèn)題。據(jù)測(cè)算，不論是天然氣來(lái)源還是可再生電力來(lái)源，與能源的其他交通利用方式相比，氫燃料電池路線并沒(méi)有顯著的能效優(yōu)勢(shì)
產(chǎn)業(yè)化需統(tǒng)籌考慮綜合利用路徑。氫能的終端消費(fèi)利用可分為交通利用和固定式利用，均通過(guò)燃料電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)。交通利用包括氫能驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)、船舶、軌道列車(chē)等;固定式利用有儲(chǔ)能系統(tǒng)、熱電聯(lián)供系統(tǒng)等。按照兩種利用途徑，氫能產(chǎn)業(yè)化路線可分為燃料路徑及儲(chǔ)能和綜合利用。
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