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導讀
如何布局好氫能，關乎產業發展變革以及新能源國際秩序的制定
如何布局好氫能，關乎產業發展變革以及新能源國際秩序的制定
文 | 符冠云 林漢辰 編輯 | 陳亮 作為高效低碳的二次能源、靈活智慧的能源載體、綠色清潔的工業原料，氫能是全球各國新能源發展過程中的一大考量。 近年主要國家和地區陸續調整氫能發展戰略，大幅提高了氫能發展目標、擴展了氫能發展路徑，同時也在抓緊搶占低碳氫認證標準、核心技術裝備和國際氫能合作的先機。 此輪氫能發展戰略“全球大調整”有一個根本動力的轉變，那就是氫能發展進入了與深度脫碳相融合的新時代。主要國家和地區立足氫能與脫碳，著力強化裝備制造產業發展、供應鏈合作、國際規則制定等，背后是出于能源安全、技術掌控、經濟可持續發展、低碳國際秩序制定等深層次的戰略考量。 對于中國來說，應高度重視其背后的深層次考慮，總結中國氫能發展實踐經驗，從豐富和細化發展目標、全方位探索發展路徑、擴展國際合作等方面入手，進一步提升氫能的發展質量。 01 主要國家和地區 陸續調整氫能發展戰略 近年主要國家和地區陸續調整氫能發展戰略，大幅提高了氫能發展目標、擴展了氫能發展路徑，同時也在抓緊搶占低碳氫認證標準、核心技術裝備和國際氫能合作的先機。 日本方面主要是提升長期目標、強化低碳導向。日本經濟產業省在2017年發布了全球首個氫能國家戰略——《氫能基本戰略》，提出了建設氫能社會的宏偉目標。 然而在戰略實施過程中，由于氫能成本高昂、基礎設施不完善，導致戰略目標未達預期。
2023年6月，日本經濟產業省正式發布《氫能基本戰略》（修訂版），在維持近期氫能發展目標基礎上，大幅提高了中長期目標，由之前的500萬-1000萬噸調整為2040年的1200萬噸（含氨）和2050年的2000萬噸（含氨），并積極開拓海外市場，謀劃構建全球性氫能市場。 同時，修訂版戰略還著力強化了氫能的低碳屬性，規定清潔氫碳排放應低于3.4kg CO2/kg H2（公斤二氧化碳每公斤氫氣）、清潔氨碳排放應低于0.84kg CO2/kg NH3（公斤二氧化碳每公斤氨）。 美國方面細化發展目標、氫能路徑更為清晰。美國早在上世紀70年代石油危機時期便將氫能作為替代能源之一，持續推動相關技術研發。 2020年10月，美國能源部發布《氫能源計劃》，提出本土遠期氫能需求將達4100萬噸；在2021年6月發布的氫能計劃（Hydrogen Shot）中提出十年內將清潔氫成本降至1美元/公斤的目標。拜登政府在2021年11月和次年8月簽署的《基礎設施就業法》和《通貨膨脹法案》中明確將提供財政資金支持清潔氫中心建設和技術研發，幫助產業從“灰氫”向“綠氫”過渡。 2023年6月，美國能源部正式發布《美國國家清潔氫能戰略和路線圖》，分別提出了近、中、遠期氫能發展目標，即2030年、2040年、2050年清潔氫需求將分別達到1000萬噸、2000萬噸和5000萬噸，工業、交通、電力、合成燃料等具體領域目標也有所提及。同時，這份文件也明確了清潔氫碳排放認定標準為4.0 kgCO2/kg H2以下。 德國方面從供應需求兩端提升目標。德國政府于2020年6月發布了《國家氫能戰略》，計劃投資90億歐元促進氫能生產應用，設定2030年國內電解水制氫產能目標為5吉瓦，氫能需求量達90-110太瓦時。 2021年，德國聯邦經濟部和交通運輸部宣布出資80億歐元，支持選定的62個大型項目，撬動超過200億歐元私人投資。 同年，德國國家氫能委員會發布《德國氫行動計劃2021-2025》，分析到2030年全國氫經濟增長預期，如工業領域氫年需求總量將達到170萬噸（57太瓦時）、交通領域需求總量將達到80萬噸（25太瓦時）、能源行業需求總量將達到60萬噸（20太瓦時）等，并為有效實施《國家氫能戰略》提出包括綠氫獲取在內的80項措施。
2023年7月，德國政府根據全球氫能產業發展情況，以及國內能源安全、低碳轉型等形勢，決議通過了更新版的《國家氫能戰略》，該戰略大幅提高了發展目標，提出2030年國內電解水制氫目標至少要達到10吉瓦，比之前翻了一番，氫能需求量將提高至95-130太瓦時，比之前增長了近20%。 從上述目標也可以看出，德國在發展氫能過程中也注重提升氫能自給率。同時，該戰略將近期氫能發展的重點放在石化、化工、鋼鐵等領域，這與德國的產業優勢以及脫碳的現實需要是相吻合的。 歐盟則強化本土制造、擴展全球供應。歐盟委員會于2020年7月發布了《歐洲氫能戰略》，謀劃了未來30年歐洲氫能的發展藍圖和分階段發展目標。其中提出到2030年歐洲至少安裝40吉瓦電解槽、可再生能源制氫規模達1000萬噸。 烏克蘭危機發生后，歐盟對能源安全的重視程度明顯提升，對能源轉型的態度也更為積極。2022年5月，歐盟委員會發布了REPowerEU計劃，提出到2030年實現可再生氫能本地生產1000萬噸、進口1000萬噸的目標，即2030年歐盟可再生氫能需求將達到2000萬噸，比2020年版戰略目標翻了一番。
歐盟采取內外并舉的方式來保障2030年氫能戰略目標順利達成。一方面，歐盟著力提升本土可再生氫制取能力和裝備制造能力，于2023年初出臺了《綠色協議工業計劃》《凈零工業法案》等文件，不惜使用貿易保護手段來提升歐盟境內電解槽生產能力，明確要求2030年電解槽裝備的“本土化率”達40%。 另一方面，歐盟著力提升氫氣進口能力，計劃在北非和烏克蘭等地區部署40吉瓦電解槽，歐盟委員會先后發布天然氣摻氫的法律提案和歐洲氫能銀行計劃，允許在天然氣網絡中摻入最多20%的低碳氫，引導鼓勵天然氣管道摻氫及跨國純氫管道運輸。 02 三大因素推動氫能戰略大調整 歸根結底是三大主要因素推動了此次挑戰。首先是各國重新認識了氫能發展潛力。鋼鐵、石化化工、航運等“難以減排領域”的深度脫碳，甚至可再生能源的大規模發展，都需要借助氫能才能實現。 氫能應用場景正在由燃料電池汽車向氫冶金、綠氫化工、富氫燃料等多個領域擴展，每個領域都有望創造數以千萬噸甚至億噸計的氫能需求。 國際能源署預測2050年氫能將占全球終端能源需求的13%，需求規模將從目前的9500萬噸增長至5.3億噸。 值得一提的是，為推動航空、海運等領域碳減排，由綠氫生產的氨、醇燃料近幾年獲得了較多關注，成為氫能發展又一個新增長點。根據英國勞氏船級社預測，到2050年氨作為航運燃料占比將上升至20%以上。 第二大因素是各國欲抓緊搶占氫能產業發展先機。氫能相關技術逐漸成為能源領域的關鍵變革性技術，將創造大量投資需求、就業崗位和產業發展機會。
但是現階段，氫能產業還面臨規模小、成本高、不確定性大等問題，很難由市場自發推動產業發展壯大。為此，主要國家和地區強化了政府的作用，調動資金、人力、政策等資源鼓勵產業的“從零到一”。 一方面各國抓緊搶占電解水制氫、氫燃料電池、氫內燃機/汽輪機，以及氫冶金、綠氫化工等技術工藝的制高點，另一方面各國積極提高氫能的發展目標、擴展應用領域、布局示范項目，希望形成產品推廣與產業發展的正反饋回路。在拉動需求刺激產業發展的同時，一些國家和地區還不忘“關緊大門”，出臺了保護本土氫能產業的政策，避免財政資金的外流。 第三大因素是各國對國際秩序規則的前瞻思考。氫能是未來能源體系的重要組成部分，將深刻改變能源地緣政治格局。國際可再生能源署在《能源轉型中的地緣政治：氫能因素》報告中提出，隨著氫能跨區域貿易規模的不斷增長，且氫能生產格局與傳統油氣資源生產格局存在空間上的錯位，因此氫能將成為影響和改變全球能源地緣政治的新變量。 基于這種考慮，發達國家和地區都開始注重提升“軟實力”。 一方面提出各自的低碳氫排放標準，如歐盟將氫能列入碳邊境調節機制覆蓋范圍，并提出了碳排放的標準要求，相當于自主掌握低碳氫標準和供應鏈，并間接將俄羅斯等國家的化石能源制氫阻擋在外。 另一方面，歐盟、日本等積極對接以沙特、卡塔爾為代表的中東地區和以印尼、馬來西亞為代表的東盟地區，將氫能作為雙邊、多邊合作的重要內容，提升在相關區域的政治影響。 03 中國應全方位探索氫能質量發展 在主要國家和地區陸續調整氫能發展目標路徑的背景下，中國應高度重視其背后的深層次考慮，總結氫能發展實踐經驗，從豐富和細化發展目標、全方位探索發展路徑、擴展國際合作等方面入手，進一步提升氫能的發展質量。 一是要圍繞“雙碳”目標，豐富和細化氫能應用場景。作為全球最大的發展中國家，與發達國家和地區相比，中國“難以減排領域”更多、降碳規模和難度更大，氫能應該有更為豐富的應用場景。但當前國內市場關注焦點仍然集中在交通領域、特別是燃料電池汽車，近五年氫能領域65%的融資集中于燃料電池制造。
考慮到近幾年全球在氫冶金、綠氫化工、富氫燃料等領域都取得了較大的技術突破，發展路徑日趨明晰，再加上碳達峰碳中和約束日益強化，建議相關企業提高對于氫能深度脫碳價值的認識，根據氫能產業鏈供應鏈的堵點卡點痛點，推動多元化業務布局和資源配置。 二是要支持綜合示范，全方位探索氫能發展路徑。氫能是中國能源體系的“新成員”，規模有限是制約成本下降的重要因素，須著力破解“成本過高、無法推廣、成本無法下降”的循環。 建議支持以工業為核心的氫能綜合示范，與燃料電池汽車示范城市群形成互促互補。鼓勵大型能源化工企業有序開展可再生能源制氫與合成氨、甲醇等產品生產的一體化示范，以工業領域大規模氫能需求為依托，構建具有規模效益的氫能生產和供應網絡，有效降低應用端氫能成本，再逐步推動氫燃料電池汽車替代廠區園區傳統燃油重載卡車、物流車輛，以規模降本進一步促進規模應用。 三是要拓展氫能合作，提升國際話語權和影響力。建議以更為積極的態度參與到氫能領域的國際合作，提升“軟實力”。 要加快探索制定符合中國國情的低碳氫標準。應加強對可再生能源制氫、工業副產氫及化石能源制氫的碳排放核算，研究制定中國版清潔氫、低碳氫等認證標準。要加大氫能儲運技術領域的國際合作力度，與日本、歐盟等國家和地區開展深度合作，有序推進有機儲氫、管道輸氫等領域先進技術的引進。最后要提升氫能應用技術的國際合作水平，建議在氫冶金、綠氫化工、氫內燃機等領域開展廣泛交流和實踐，探索符合中國碳減排需要的技術路徑和商業模式。 （作者符冠云為國家發展改革委能源研究所副主任/副研究員、林漢辰為中國氫能聯盟研究院情報分析高級主管；編輯：陳亮） 本文首發于2024年2月26日出版的《財經》雜志
文 | 符冠云 林漢辰 編輯 | 陳亮 作為高效低碳的二次能源、靈活智慧的能源載體、綠色清潔的工業原料，氫能是全球各國新能源發展過程中的一大考量。 近年主要國家和地區陸續調整氫能發展戰略，大幅提高了氫能發展目標、擴展了氫能發展路徑，同時也在抓緊搶占低碳氫認證標準、核心技術裝備和國際氫能合作的先機。 此輪氫能發展戰略“全球大調整”有一個根本動力的轉變，那就是氫能發展進入了與深度脫碳相融合的新時代。主要國家和地區立足氫能與脫碳，著力強化裝備制造產業發展、供應鏈合作、國際規則制定等，背后是出于能源安全、技術掌控、經濟可持續發展、低碳國際秩序制定等深層次的戰略考量。 對于中國來說，應高度重視其背后的深層次考慮，總結中國氫能發展實踐經驗，從豐富和細化發展目標、全方位探索發展路徑、擴展國際合作等方面入手，進一步提升氫能的發展質量。 01 主要國家和地區 陸續調整氫能發展戰略 近年主要國家和地區陸續調整氫能發展戰略，大幅提高了氫能發展目標、擴展了氫能發展路徑，同時也在抓緊搶占低碳氫認證標準、核心技術裝備和國際氫能合作的先機。 日本方面主要是提升長期目標、強化低碳導向。日本經濟產業省在2017年發布了全球首個氫能國家戰略——《氫能基本戰略》，提出了建設氫能社會的宏偉目標。 然而在戰略實施過程中，由于氫能成本高昂、基礎設施不完善，導致戰略目標未達預期。
2023年6月，日本經濟產業省正式發布《氫能基本戰略》（修訂版），在維持近期氫能發展目標基礎上，大幅提高了中長期目標，由之前的500萬-1000萬噸調整為2040年的1200萬噸（含氨）和2050年的2000萬噸（含氨），并積極開拓海外市場，謀劃構建全球性氫能市場。 同時，修訂版戰略還著力強化了氫能的低碳屬性，規定清潔氫碳排放應低于3.4kg CO2/kg H2（公斤二氧化碳每公斤氫氣）、清潔氨碳排放應低于0.84kg CO2/kg NH3（公斤二氧化碳每公斤氨）。 美國方面細化發展目標、氫能路徑更為清晰。美國早在上世紀70年代石油危機時期便將氫能作為替代能源之一，持續推動相關技術研發。 2020年10月，美國能源部發布《氫能源計劃》，提出本土遠期氫能需求將達4100萬噸；在2021年6月發布的氫能計劃（Hydrogen Shot）中提出十年內將清潔氫成本降至1美元/公斤的目標。拜登政府在2021年11月和次年8月簽署的《基礎設施就業法》和《通貨膨脹法案》中明確將提供財政資金支持清潔氫中心建設和技術研發，幫助產業從“灰氫”向“綠氫”過渡。 2023年6月，美國能源部正式發布《美國國家清潔氫能戰略和路線圖》，分別提出了近、中、遠期氫能發展目標，即2030年、2040年、2050年清潔氫需求將分別達到1000萬噸、2000萬噸和5000萬噸，工業、交通、電力、合成燃料等具體領域目標也有所提及。同時，這份文件也明確了清潔氫碳排放認定標準為4.0 kgCO2/kg H2以下。 德國方面從供應需求兩端提升目標。德國政府于2020年6月發布了《國家氫能戰略》，計劃投資90億歐元促進氫能生產應用，設定2030年國內電解水制氫產能目標為5吉瓦，氫能需求量達90-110太瓦時。 2021年，德國聯邦經濟部和交通運輸部宣布出資80億歐元，支持選定的62個大型項目，撬動超過200億歐元私人投資。 同年，德國國家氫能委員會發布《德國氫行動計劃2021-2025》，分析到2030年全國氫經濟增長預期，如工業領域氫年需求總量將達到170萬噸（57太瓦時）、交通領域需求總量將達到80萬噸（25太瓦時）、能源行業需求總量將達到60萬噸（20太瓦時）等，并為有效實施《國家氫能戰略》提出包括綠氫獲取在內的80項措施。
2023年7月，德國政府根據全球氫能產業發展情況，以及國內能源安全、低碳轉型等形勢，決議通過了更新版的《國家氫能戰略》，該戰略大幅提高了發展目標，提出2030年國內電解水制氫目標至少要達到10吉瓦，比之前翻了一番，氫能需求量將提高至95-130太瓦時，比之前增長了近20%。 從上述目標也可以看出，德國在發展氫能過程中也注重提升氫能自給率。同時，該戰略將近期氫能發展的重點放在石化、化工、鋼鐵等領域，這與德國的產業優勢以及脫碳的現實需要是相吻合的。 歐盟則強化本土制造、擴展全球供應。歐盟委員會于2020年7月發布了《歐洲氫能戰略》，謀劃了未來30年歐洲氫能的發展藍圖和分階段發展目標。其中提出到2030年歐洲至少安裝40吉瓦電解槽、可再生能源制氫規模達1000萬噸。 烏克蘭危機發生后，歐盟對能源安全的重視程度明顯提升，對能源轉型的態度也更為積極。2022年5月，歐盟委員會發布了REPowerEU計劃，提出到2030年實現可再生氫能本地生產1000萬噸、進口1000萬噸的目標，即2030年歐盟可再生氫能需求將達到2000萬噸，比2020年版戰略目標翻了一番。
歐盟采取內外并舉的方式來保障2030年氫能戰略目標順利達成。一方面，歐盟著力提升本土可再生氫制取能力和裝備制造能力，于2023年初出臺了《綠色協議工業計劃》《凈零工業法案》等文件，不惜使用貿易保護手段來提升歐盟境內電解槽生產能力，明確要求2030年電解槽裝備的“本土化率”達40%。 另一方面，歐盟著力提升氫氣進口能力，計劃在北非和烏克蘭等地區部署40吉瓦電解槽，歐盟委員會先后發布天然氣摻氫的法律提案和歐洲氫能銀行計劃，允許在天然氣網絡中摻入最多20%的低碳氫，引導鼓勵天然氣管道摻氫及跨國純氫管道運輸。 02 三大因素推動氫能戰略大調整 歸根結底是三大主要因素推動了此次挑戰。首先是各國重新認識了氫能發展潛力。鋼鐵、石化化工、航運等“難以減排領域”的深度脫碳，甚至可再生能源的大規模發展，都需要借助氫能才能實現。 氫能應用場景正在由燃料電池汽車向氫冶金、綠氫化工、富氫燃料等多個領域擴展，每個領域都有望創造數以千萬噸甚至億噸計的氫能需求。 國際能源署預測2050年氫能將占全球終端能源需求的13%，需求規模將從目前的9500萬噸增長至5.3億噸。 值得一提的是，為推動航空、海運等領域碳減排，由綠氫生產的氨、醇燃料近幾年獲得了較多關注，成為氫能發展又一個新增長點。根據英國勞氏船級社預測，到2050年氨作為航運燃料占比將上升至20%以上。 第二大因素是各國欲抓緊搶占氫能產業發展先機。氫能相關技術逐漸成為能源領域的關鍵變革性技術，將創造大量投資需求、就業崗位和產業發展機會。
但是現階段，氫能產業還面臨規模小、成本高、不確定性大等問題，很難由市場自發推動產業發展壯大。為此，主要國家和地區強化了政府的作用，調動資金、人力、政策等資源鼓勵產業的“從零到一”。 一方面各國抓緊搶占電解水制氫、氫燃料電池、氫內燃機/汽輪機，以及氫冶金、綠氫化工等技術工藝的制高點，另一方面各國積極提高氫能的發展目標、擴展應用領域、布局示范項目，希望形成產品推廣與產業發展的正反饋回路。在拉動需求刺激產業發展的同時，一些國家和地區還不忘“關緊大門”，出臺了保護本土氫能產業的政策，避免財政資金的外流。 第三大因素是各國對國際秩序規則的前瞻思考。氫能是未來能源體系的重要組成部分，將深刻改變能源地緣政治格局。國際可再生能源署在《能源轉型中的地緣政治：氫能因素》報告中提出，隨著氫能跨區域貿易規模的不斷增長，且氫能生產格局與傳統油氣資源生產格局存在空間上的錯位，因此氫能將成為影響和改變全球能源地緣政治的新變量。 基于這種考慮，發達國家和地區都開始注重提升“軟實力”。 一方面提出各自的低碳氫排放標準，如歐盟將氫能列入碳邊境調節機制覆蓋范圍，并提出了碳排放的標準要求，相當于自主掌握低碳氫標準和供應鏈，并間接將俄羅斯等國家的化石能源制氫阻擋在外。 另一方面，歐盟、日本等積極對接以沙特、卡塔爾為代表的中東地區和以印尼、馬來西亞為代表的東盟地區，將氫能作為雙邊、多邊合作的重要內容，提升在相關區域的政治影響。 03 中國應全方位探索氫能質量發展 在主要國家和地區陸續調整氫能發展目標路徑的背景下，中國應高度重視其背后的深層次考慮，總結氫能發展實踐經驗，從豐富和細化發展目標、全方位探索發展路徑、擴展國際合作等方面入手，進一步提升氫能的發展質量。 一是要圍繞“雙碳”目標，豐富和細化氫能應用場景。作為全球最大的發展中國家，與發達國家和地區相比，中國“難以減排領域”更多、降碳規模和難度更大，氫能應該有更為豐富的應用場景。但當前國內市場關注焦點仍然集中在交通領域、特別是燃料電池汽車，近五年氫能領域65%的融資集中于燃料電池制造。
考慮到近幾年全球在氫冶金、綠氫化工、富氫燃料等領域都取得了較大的技術突破，發展路徑日趨明晰，再加上碳達峰碳中和約束日益強化，建議相關企業提高對于氫能深度脫碳價值的認識，根據氫能產業鏈供應鏈的堵點卡點痛點，推動多元化業務布局和資源配置。 二是要支持綜合示范，全方位探索氫能發展路徑。氫能是中國能源體系的“新成員”，規模有限是制約成本下降的重要因素，須著力破解“成本過高、無法推廣、成本無法下降”的循環。 建議支持以工業為核心的氫能綜合示范，與燃料電池汽車示范城市群形成互促互補。鼓勵大型能源化工企業有序開展可再生能源制氫與合成氨、甲醇等產品生產的一體化示范，以工業領域大規模氫能需求為依托，構建具有規模效益的氫能生產和供應網絡，有效降低應用端氫能成本，再逐步推動氫燃料電池汽車替代廠區園區傳統燃油重載卡車、物流車輛，以規模降本進一步促進規模應用。 三是要拓展氫能合作，提升國際話語權和影響力。建議以更為積極的態度參與到氫能領域的國際合作，提升“軟實力”。 要加快探索制定符合中國國情的低碳氫標準。應加強對可再生能源制氫、工業副產氫及化石能源制氫的碳排放核算，研究制定中國版清潔氫、低碳氫等認證標準。要加大氫能儲運技術領域的國際合作力度，與日本、歐盟等國家和地區開展深度合作，有序推進有機儲氫、管道輸氫等領域先進技術的引進。最后要提升氫能應用技術的國際合作水平，建議在氫冶金、綠氫化工、氫內燃機等領域開展廣泛交流和實踐，探索符合中國碳減排需要的技術路徑和商業模式。 （作者符冠云為國家發展改革委能源研究所副主任/副研究員、林漢辰為中國氫能聯盟研究院情報分析高級主管；編輯：陳亮） 本文首發于2024年2月26日出版的《財經》雜志
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