全球能源系統(tǒng)正加速進(jìn)行低碳化轉(zhuǎn)型，氫能作為清潔能源受到高度關(guān)注。歐盟、美國、德國、日本和韓國等紛紛發(fā)布了本國(地區(qū))氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展戰(zhàn)略。在應(yīng)對全球氣候變化的背景下，對世界主要國家(地區(qū))氫能戰(zhàn)略展開分析，可為我國氫能戰(zhàn)略的制定及實(shí)施提供借鑒。
將氫能產(chǎn)業(yè)作為能源轉(zhuǎn)型重要基石
多個國家(地區(qū))將氫能產(chǎn)業(yè)定位為能源轉(zhuǎn)型的重要基石。氫能具有獨(dú)特的行業(yè)耦合屬性。一是作為一種應(yīng)用廣泛的能源形式，其可為交通、工業(yè)直接提供能源動力。二是作為能量儲存器，可實(shí)現(xiàn)與多類型能源(可再生能源、化石能源、核能)融合，根據(jù)供需關(guān)系實(shí)現(xiàn)靈活的能量儲存，解決能源供需的時空平衡問題。三是作為工業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)脫碳的重要基礎(chǔ)原料，既可用于產(chǎn)品制備，亦可同工業(yè)生產(chǎn)捕集的CO2結(jié)合，轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品。
國際氫能委員會預(yù)測，2050年氫能將占全球能源消費(fèi)總量的18%—24%，創(chuàng)造3000萬個工作崗位和2.5萬億美元產(chǎn)值，減少CO2排放60億噸。目前，歐盟、德國和韓國正積極推動氫能在重載運(yùn)輸業(yè)中的應(yīng)用，美國和日本正加大氫能在工業(yè)和能源系統(tǒng)方面的應(yīng)用。
在發(fā)展方向方面，各國氫能戰(zhàn)略目標(biāo)存在差異，但其主線均為通過提高制氫產(chǎn)能，擴(kuò)大市場需求。歐盟、德國和日本瞄準(zhǔn)綠氫制備，美國關(guān)注多資源制氫，包括化石燃料、生物質(zhì)/廢物資源、可再生資源和核能。
在發(fā)展路徑方面，世界各國氫能戰(zhàn)略的實(shí)施路徑可概括為市場創(chuàng)造、技術(shù)示范和規(guī)模應(yīng)用三個階段。市場創(chuàng)造階段以擴(kuò)大制氫能力和氫能市場占比為目標(biāo)，大力發(fā)展大型電解槽裝置研發(fā)和應(yīng)用，同步推進(jìn)風(fēng)能和太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為綠氫制備奠定技術(shù)和資源基礎(chǔ)。技術(shù)示范階段以實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模制氫為目標(biāo)，發(fā)揮綠氫在保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定性中的重要作用。規(guī)模應(yīng)用階段以實(shí)現(xiàn)綠氫大規(guī)模應(yīng)用為目標(biāo)，覆蓋航空、航運(yùn)、工業(yè)、建筑等難脫碳、碳密集部門。
在科技創(chuàng)新方面，各國布局氫能全產(chǎn)業(yè)鏈，涵蓋氫制備、氫儲運(yùn)和氫利用。
一是氫制備領(lǐng)域，可再生能源制氫已成為主流發(fā)展方向。歐盟明確其首要任務(wù)是擴(kuò)大綠氫產(chǎn)能，將大型電解槽作為研發(fā)重點(diǎn)。此外，歐盟和德國高度關(guān)注海上風(fēng)電同氫能產(chǎn)業(yè)融合，認(rèn)為海上風(fēng)電的跨越式發(fā)展將解決綠氫制備的能源需求和價格成本問題。
二是氫儲運(yùn)領(lǐng)域，日本聚焦于氫運(yùn)輸船舶領(lǐng)域，計劃在全球范圍率先實(shí)現(xiàn)商用，并出口相關(guān)設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)。德國和韓國推進(jìn)供電、供熱和天然氣基礎(chǔ)設(shè)施交叉融合，開展氫氣專輸管網(wǎng)建設(shè)和天然氣—氫氣混輸管網(wǎng)改造。此外，美國關(guān)注化學(xué)氫載體儲運(yùn)方式技術(shù)研發(fā)，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)低壓、常溫下的大規(guī)模氫氣運(yùn)輸。
三是氫利用未來將集中在運(yùn)輸業(yè)、工業(yè)和能源系統(tǒng)三個領(lǐng)域。在運(yùn)輸業(yè)領(lǐng)域，美國、歐盟和德國側(cè)重于重載運(yùn)輸業(yè)，積極推動氫燃料電池和氫能衍生合成燃料在航空、航海領(lǐng)域中的應(yīng)用，日本和韓國注重氫燃料汽車市場推廣。在工業(yè)領(lǐng)域，使用綠氫來減少和取代煉油、制氨以及生產(chǎn)甲醇、鋼鐵和水泥所需的灰氫或煤炭使用量。在能源供給領(lǐng)域，以氫能為基礎(chǔ)的混合能源系統(tǒng)將成為未來重要的能源供給方式之一。美國提出了以氫能為基礎(chǔ)的三類混合能源系統(tǒng)，即電網(wǎng)—可再生能源混合系統(tǒng)、化石—能源混合系統(tǒng)和核混合系統(tǒng)，以期在中長期/季節(jié)性儲能、電網(wǎng)平穩(wěn)服務(wù)、建筑/工業(yè)用能及化工品制備等方面發(fā)揮獨(dú)特優(yōu)勢。
在政策措施方面，各國強(qiáng)調(diào)政策、科技和管理多方面系統(tǒng)合作，注重制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，確保產(chǎn)品質(zhì)量及技術(shù)的一致性和互通性，以支撐氫技術(shù)在多部門、多領(lǐng)域、多場景中的推廣應(yīng)用。
在國際合作方面，各國高度重視氫能產(chǎn)業(yè)鏈國際化布局，積極推進(jìn)伙伴級能源共同體建設(shè)。歐盟加強(qiáng)與鄰國和非洲聯(lián)盟開展綠氫制備合作，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、持續(xù)的綠氫和可再生電力進(jìn)口。隨著全球氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，氫及其衍生品的國際貿(mào)易將成為具有重大戰(zhàn)略意義的地緣政治因素。
多措并舉加速氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展
我國對氫能發(fā)展持積極態(tài)度，“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃啟動了“氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)。但與世界氫能先發(fā)國家相比，我國仍需在以下四個方面完善政策。
第一，加快國家層面氫能發(fā)展戰(zhàn)略制定。成立國家層面指導(dǎo)機(jī)構(gòu)，明確氫能在我國能源體系中的定位，確定氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)、思路、重點(diǎn)及政策舉措。
第二，系統(tǒng)部署氫能全產(chǎn)業(yè)鏈科技攻關(guān)和示范應(yīng)用。我國氫能產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新既要全局部署，關(guān)注全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)，同時也要聚焦我國優(yōu)勢領(lǐng)域深度研發(fā)，確保核心技術(shù)的國際引領(lǐng)地位。
第三，注重研判氫能產(chǎn)業(yè)的金融貿(mào)易和地緣政治屬性。加強(qiáng)“氫能潛力分布圖”評價分析，識別國際氫氣供需潛力，明確國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展優(yōu)勢，為國內(nèi)層面細(xì)化氫能產(chǎn)業(yè)鏈區(qū)域布局、國際層面開展關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)和國際貿(mào)易合作提供支撐。通過擴(kuò)大氫能國際市場份額、掌握核心關(guān)鍵技術(shù)、制定國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則、構(gòu)建亞洲氫能市場等舉措，推動我國氫能產(chǎn)業(yè)國際化發(fā)展。
第四，系統(tǒng)推進(jìn)以氫能為基礎(chǔ)的能源系統(tǒng)整合戰(zhàn)略。注重氫能產(chǎn)業(yè)同其他能源產(chǎn)業(yè)的耦合關(guān)系和聯(lián)動屬性。以氫能作為能源轉(zhuǎn)型催化劑，加速同可再生能源及核能等清潔能源協(xié)同發(fā)展，系統(tǒng)規(guī)劃氫能產(chǎn)業(yè)布局及能源系統(tǒng)整合戰(zhàn)略。(作者單位： 中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院)
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