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主要國家與能源巨頭如何布局氫能產業

放大字體??縮小字體 發布日期:2019-06-28 15:02:30 ??來源:新能源網??編輯:全球新能源網??瀏覽次數:233
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  氫能是最具發展前景的新能源之一。近年來,世界主要國家相繼制定氫能發展戰略和政策,國際能源企業積極探索氫氣制取、儲運及加氫站建設,成為世界氫能產業發展的積極推動者。

  近年來,氫能在世界能源轉型中的角色價值日益凸顯。氫能的利用被視作與化石燃料清潔低碳利用、可再生能源規模化利用互相并行的一種可持續能源利用路徑。根據世界氫能委員會的預測,到2050年全球終端能源需求的18%將來自氫能,氫能市場規模也將超過2.5萬億美元。氫能已經成為備受關注的新能源發展熱點,美國、日本、歐盟、中國等國家和地區,以及一些傳統能源公司都相繼制定了氫能產業發展戰略和政策,越來越多的汽車、金融公司也涉足氫能相關業務,已形成多產業協同創新發展的新格局。

  世界主要國家氫能發展戰略

  隨著氫能利用技術逐漸成熟,以及全球應對資源環境問題壓力持續增大,美國、日本、歐盟、中國等國家和地區相繼制定了氫能發展戰略,認為氫能是最具發展前景的新能源之一。

  1. 美國——注重氫能全產業鏈發展,積極促進商業化應用,豐富而全面的政策為其國內氫能產業發展提供了強大助力

  作為世界第一大經濟體,美國對能源及能源變革的重要性一直都是理解深刻。美國對氫能的關注要追溯到20世紀70年代的石油危機時期,由于能源自給項目的失利,美國開始布局氫能技術研發,資助氫能相關的研究項目,并于1974年在邁阿密召開了第一次氫能國際會議;同年底,國際氫能協會(IAHE)在邁阿密成立,這一組織也是迄今為止歷史最為悠久的國際氫能組織。經過充分的研究分析,美國政府于1990年頒布了《SparkM.Matsunaga1990年氫研究、開發及示范法案》,制訂了氫能研發5年管理計劃,期待在最短時間內,采用較為經濟的方法,突破氫生產、儲運和應用過程中的關鍵技術。

  美國自1990年制定推動氫能源產業發展的各項政策,就始終保持著從政策評估、商業化前景預測,到方案制定、技術研發,再到示范推廣的發展思路。考慮到商業化推廣等相關問題,美國政府于1996年推出《氫能前景法案》,決定在1996年到2001年,再投入1.6億美元用于氫能的生產、儲運和應用技術的研究與開發,并著重論證與展示將氫能用于工業、住宅、運輸等方面的技術可行性。

  經過前沿技術探索、商業應用可行性論證等階段,美國基本明確了氫能產業的發展方向,正式踏入技術研發、示范階段。2002年,美國能源部(DOE) 發布《國家氫能發展路線圖》,標志著美國氫能產業從構想轉入行動階段。2003年,美國正式啟動《總統氫燃料倡議》,計劃在5年間投資12億美元研發氫能生產和儲運技術,積極促進氫燃料電池汽車技術及相關基礎設施在2015年前實現商業化。2004年,美國能源部(DOE)發布《氫立場計劃》,明確氫能產業發展要經過研發示范、市場轉化、基礎建設和市場擴張、完成向氫能社會轉化等4個階段,并從2004年至今持續開展氫能與燃料電池項目計劃。

  2005年,美國兩院通過了能源政策法案,要求汽車制造企業在2015年實現氫燃料電池汽車的市場化。2012年,時任美國總統的奧巴馬向國會提交了3.8萬億美元的2013年政府預算, 其中63億美元撥給美國能源部用于氫能、燃料電池、車用替代燃料等清潔能源的研發,對燃料電池系統的效率轉換提出了更高要求,并對美國境內的氫能基礎設施實行30%~50%的稅收抵免。2014年,美國頒布《全面能源戰略》,確定了氫能在交通轉型中的引領作用。2017年,美國能源部投入1580萬美元支持30個氫能和燃料電池項目的研究工作。

  值得注意的是,美國在密集推動氫能技術研發和產業推廣的同時,一直強調和培養美國在氫能領域的國際影響力,從1974年召開氫能國際會議,到2003年在華盛頓成立由美國、澳大利亞、巴西、加拿大、中國等參加的《氫經濟國際伙伴計劃》。在美國能源部的支持下,美國多家企業發展態勢良好。目前,美國已經建立起在能源部組織下,國家實驗室為主,大學和企業研究院所為輔的科研體系,在這一體系下,美國氫能與燃料電池科研項目取得了較大突破。根據美國能源部的報道,自2006年以來,其支持的各類項目已在燃料電池成本降低一半的情況下,實現了耐用性翻倍,所需鉑金屬量也顯著減少。從企業層面來看, 美國在氫能產業鏈上、中、下游都已擁有代表性企業,比如提供氫能基礎設施解決方案的AirProduct,以叉車燃料電池為主的PlugPower、固定式燃料電池為主的FuelCellEnergy、BloomEnergy等大型燃料電池生產企業,以GE為代表的主機廠等。

  截至目前,美國已建成加氫站71座,為其氫能產業全產業鏈發展奠定了良好的基礎。然而,近年來特朗普政府對氫能發展持中立態度,除支持在美國增加煤炭使用量外,沒有明確就任何其他替代能源發表任何聲明。美國政黨體制的特點,實際上為氫能產業的發展增添了不確定性。

  2. 日本——“氫能社會”戰略已逐步轉化為國民意識,氫能產業鏈趨于完善,已是全球氫能市場的頂尖競爭者

  日本國內地域狹小、資源匱乏,能源危機感一直強烈,能源選擇嗅覺也更為靈敏。1973年,日本就成立了氫能源協會,引導研究人員開展氫能源技術研討與技術研發;1981年,通產省還在“月光計劃”中啟動了燃料電池的開發;1993年,新能源和產業綜合開發機構NEDO又牽頭開展了一項為期10年的氫能源系統技術研究開發項目;2009年,日本政府發布《燃料電池汽車和加氫站2015年商業化路線圖》,再次明確了日本燃料電池的商業化進程。

  從能源供給安全、經濟效益提升的角度出發,日本政府于2013年推出了《日本再復興戰略》,把發展氫能提升到國策的高度,進一步明確了日本國內燃料電池車的相關規章制度,并表示將大力普及家用和工業用的燃料電池。2014年,經濟產業省發布《第四次能源基本計劃》,提出了實現氫能社會的構想,確定了建設氫能社會的戰略方向。與此同時,日本企業和民間團體成立了燃料電池協會,2014年發布了《日本氫能和燃料電池戰略路線圖》,并于2016年修訂,確定為三個發展階段:2025年前大規模使用燃料電池、實現燃料電池車與混合動力車同價競爭;2020至2030 年建立大規模氫氣供應系統;2040前實現零排放氫氣制取。2017年,經濟產業省制定了為實現氫能社會的《氫能基本戰略》,規劃了2050年目標愿景,以及為實現這一目標截至2030年的行動計劃。2018年,經濟產業省又發布了《第五次能源基本計劃》,強調將節能和氫能利用作為應對氣候變化政策的重要抓手。

  伴隨著政策層面的持續落地,日本政府在氫能基礎設施建設、關鍵技術研發、產品推廣應用等領域投入巨額財政支持。目前,日本氫能技術研發全面占優,從制氫、儲氫、燃料電池電堆和關鍵配件,到氫燃料電池汽車制造等全產業鏈,都擁有極強的技術實力。日本NEDO、豐田、本田、日產、三洋電機、旭化成、松下電器、東芝等企業,在氫能與燃料電池技術和產品研發方面的成績尤為顯著,在亞洲乃至世界均處于領先地位。

  在氫能推廣應用層面,日本政府對購買燃料電池車的消費者提供豐厚的購車補貼。此外還為新建加氫站提供補貼,由“下一代汽車振興中心”具體管理和發放,截至目前日本已建成加氫站100座。

  3. 歐洲——根深蒂固的環保意識推動氫能產業發展,老牌車企相繼推出氫燃料電池汽車,產業聯盟積極建設加氫站

  歐洲憑借強大的政策支持和深入人心的環保意識,在市場化運作下,已逐步打造起趨于完善的氫能和燃料電池產業鏈。在產業化推廣過程中,歐盟密集出臺了一些產業扶持政策,投入大量資金進行技術研發,強調燃料電池在交通領域的商業化推廣和氫能基礎設施建設。2003年,歐盟25國開展了合作研究European Research Area(ERA)項目,其中包括建設歐洲氫能和燃料電池技術研發平臺,重點攻關氫能和燃料電池領域的關鍵技術。

  2008年,歐盟出臺燃料電池與氫聯合行動計劃項目(FCH-JU)。該項目在促進歐洲氫能和燃料電池應用方面發揮著至關重要的作用。2012年,歐盟實施Ene-field項目,項目包含歐盟12個成員國、9家燃料電池系統制造商,項目投資5300萬歐元。2013年、2015年、2016年,歐盟先后啟動Horizon2020計劃、Hydrogen Mobility Europe的H2ME1計劃和H2ME2計劃,后兩個計劃預計投資1.7億歐元建設49座加氫站、1400輛氫燃料電池汽車。

  在歐盟眾多國家中,德國在推進氫能產業發展方面發揮著重要的引領和示范作用。2009年,德國政府就與法國液化空氣集團、林德集團、殼牌、道達爾等公司共同簽署了H2Mobility項目合作備忘錄,計劃在10 年間投資3.5億歐元,在德國境內建設加氫站。到2015 年,德國已融資3.93億歐元支持氫能產業及燃料電池技術發展,其中55%用于氫生產和運輸的基礎設施建設。與此同時,德國汽車企業,如大眾、寶馬、奔馳等企業也都在大力發展氫燃料電池汽車。為進一步降低氫能和燃料電池技術成本和激發市場活力,2016 年,德國修訂氫能源交通戰略規劃并推出氫能和燃料電池技術國家創新計劃(NIP-2)。同年,德國成立了氫能交通公司,分階段建設氫能交通設施網絡,還計劃在2019年前投資2.5億歐元,用于氫燃料電池汽車研發和推廣,實現規模化生產;德國政府也制定了基金項目,計劃在2030年前建設400座加氫站(目前建成71座加氫站);此外,德國還規劃資金790萬歐元,計劃在2018年完成燃料電池驅動的零排放火車示范項目; 2018年9月,氫動力列車正式下線,在庫克斯港、不來梅港、布雷默沃德和布克斯特胡德之間約100公里的線路上運送乘客。

  歐盟政策強力推廣成果顯著。目前,歐洲正在運行的加氫站139座,加氫站保有量居全球第一;其中, 德國擁有加氫站71座、法國17座、英國17座、丹麥11 座。此外,大型氫能公交車項目CHIC也已成為氫能源實際應用的全球典范。2019年2月,歐洲燃料電池和氫能聯合組織發布《歐洲氫能路線圖:歐洲能源轉型的可持續發展路徑》,提出了面向2030、2050年的氫能發展路線圖。歐洲根深蒂固的環保意識,將驅使歐洲各國堅定推廣氫能和燃料電池。

  4. 中國——政策推動顯著,氫能產業熱度持續攀升

  本世紀以來,我國政府加大了對氫能及氫燃料電池技術研發計劃的支持力度。2001年我國啟動了首個氫能“973”項目,后續又先后設立“863”項目、“十五”“十一五”等重大項目。助推產業發展起源于“十三五”時期,我國多個部委密集出臺了支持氫能產業發展的政策。2016年10月工信部組織制定的《節能與新能源汽車技術路線圖》明確提出我國在2020年實現5000輛級燃料電池汽車應用,在2025年實現5萬輛級的應用。2016年12月國家發改委、能源局聯合印發《能源技術革命創新行動計劃(2016~2030年)》,部署“氫能與燃料電池技術創新”任務, 將可再生能源制氫、氫能與燃料電池技術創新作為重點任務。2017年5月科技部和交通運輸部出臺的《“十三五”交通領域科技創新專項規劃》明確提出,要推進氫氣儲運技術發展,加氫站建設和燃料電池汽車規模示范,形成較完整的加氫設施配套技術與標準體系。計劃到2050年,氫能將成為能源結構的重要組成部分,氫能產業成為我國產業結構的重要組成部分。

  同時,各地政府、各方企業及新成立的各類聯盟亦成為推動產業發展的重要力量。如2018年廣東、湖北、上海、山東、江蘇等地紛紛發布相關政策支持本地氫能及燃料電池產業發展,同時成立氫能與燃料電池汽車聯盟和產業基金,以企業發展和資本投入為紐帶,開展了一定規模的示范應用。一些地方政府開始把氫能產業作為經濟發展新引擎,特別是東部、南部省份對氫能與燃料電池產業發展的推進力度較大。江蘇省如皋市從2010年起開始布局氫燃料產業,2016 年被聯合國開發計劃署命名為“中國氫經濟示范城市”。廣東省佛山市于2017年11月建成國內首個商業化運營加氫站。上海市發布《上海燃料電池汽車發展規劃》,山東計劃依托濟南建設“中國氫谷”,并于近日啟動了山東氫能源中長期發展規劃方案編制。武漢市于2018年3月出臺《武漢經濟技術開發區(漢南區)加氫站審批及管理辦法》,為全國首個加氫站審批及監管的地方性政策。

  政策助推燃料電池行業不斷發展。近年來,國家財政對氫燃料電池產業發展的支持逐年遞增,各地方省市也在極力支持當地氫能與燃料電池汽車產業的發展。2018年以來,包括北京、上海、廣東、武漢、重慶等省市已經出臺相關氫燃料電池汽車地方補助政策。截至目前,國家重點研發計劃“新能源汽車”重點專項項目公示清單達到4批,其中對燃料電池汽車的研發支持資金近8.27億元。僅2018年以來,關于燃料電池汽車的研發支持資金已達到近4.36億元,涉及6 個項目。項目牽頭單位包括濰柴動力、東風汽車、北汽、宇通、清華大學、中國汽車技術研究中心等企業和機構。在高補貼的推動下,多家上市公司加碼在氫燃料電池產業鏈的布局。

  截至2018年11月,我國有41家整車廠開發出了56款燃料電池汽車車型,并覆蓋25家燃料電池系統公司,運營加氫站17座,在建加氫站45座,僅2018年氫燃料電池產業相關投資及規劃資金就超過850億元。國內氫燃料電池的發展已得到行業和企業的重視。然而氫燃料電池的市場爆發,仍需要一段時間。

  國際能源企業氫能實踐

  在各類新能源中,氫能與傳統油氣產業鏈關系最為緊密,具有與油氣可類比的萬億美元級市場空間。石油公司具有資源規劃、煉化生產(制氫用氫)、油氣儲運及零售終端建設與運維等多方面的技術基礎與整合優勢。早在1978年,BP公司就申請了第一件氫燃料電池相關專利。10年來,以殼牌、BP、道達爾為代表的石油公司在氫氣制取、儲運及加氫站建設等方面,已有豐富的實踐案例,是世界氫能產業發展的積極推動者。

  BP認為氫能兼有二次能源和儲能媒介雙重角色,并將在2030~2050年得到廣泛應用。BP擁有超過40年的制氫經驗和超過10年的汽車加氫站運營經驗。BP已參與了多個氫能示范項目,包括同戴姆勒克萊斯勒、福特公司合作研究先進燃料電池技術,在北京建成中國第一座加氫站等。

  殼牌全面進軍氫能領域。殼牌2013年發布的《新視野——世界能源轉型的視角》報告指出:未來石油在乘用車領域的占比將逐年下降;與之相反,電能和氫能將快速增長,2030年二者合計占比將達到5%,2050年和2060年將分別達到40%和60%,到2070年,乘用車市場將全面脫離對化石燃料的依賴,電動汽車和氫燃料汽車將得到全面普及。基于上述預測,殼牌開始在氫能領域全面發力。2016年,殼牌與川崎重工簽署協議,合作開發液氫運輸船;日本巖谷產業、日本電源開發公司也與殼牌合作,將澳大利亞豐富的低質褐煤轉化為氫氣,液化后船運至日本。2017年2月,殼牌與豐田正式達成合作協議,在加州建造7座加氫站, 并將在2024年增加至100座。兩家公司將為該項目出資1140萬美元,此外加州能源委員會將出資1640萬美元。2018年,殼牌在其發布的《能源轉型報告》中指出,將于2030年前在英國投資加氫設施等。

  道達爾積極推進加氫站布局。2013年在德國政府的主導下,道達爾與殼牌、戴姆勒等公司啟動了H2Mobility項目。該項目計劃在2023年前在德國建設400座加氫站。截至目前,道達爾已經在德國建成了10 座加氫站。此外,道達爾還與林德公司、寶馬公司在氫氣加注技術等方面開展了合作。

  中國傳統大型能源企業已經開始顯著加大在氫能領域的投入力度。2018年2月,國家能源集團牽頭成立了中國氫能源及燃料電池產業創新戰略聯盟,高調進軍氫能產業,并已在江蘇如皋投入建設商業加氫站;10月,國家能源集團下屬三家單位(準能集團、氫能科技公司、低碳清潔能源研究院)與濰柴集團共同簽署了《200噸級以上氫能重載礦用卡車研發合作框架協議》。

  中國石化在全國開展氫氣的制、儲、運、加整體布局,目前已確立10座加氫站選址。公司借助冬奧會東風,與億華通簽訂協議,將在氫氣供應、車輛加氫、加氫站運營等方面展開合作,為北京—張家口冬奧會氫燃料電池車運營提供保障。考慮到氫能產業發展初期難以實現投資回報,他們還將利用新成立的中國石化集團資本有限公司來支撐氫能和新興產業發展。

  中化集團把氫能確立為公司新能源四大重點領域之一,于2018年10月在如皋成立了中化能源國際氫能與燃料電池科技創新中心,專注于研發氫燃料電池,標志著其新能源業務進入戰略突破和攻堅階段。(文/趙旭 楊艷 高慧,中國石油經濟技術研究院,中國石化雜志)

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關鍵詞: 氫能源 燃料電池 能源 新能源 道達爾

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