氫能風(fēng)口漸近?
動態(tài)2023-02-24
最近，日本自然能源財團發(fā)布了一份報告《Re-examining Japan?s Hydrogen Strategy》(以下簡稱“報告”)，對日本的氫能發(fā)展戰(zhàn)略進行了反思。
2017年，日本是全球首家制定氫能戰(zhàn)略的國家。然而五年后，日本的表現(xiàn)遠(yuǎn)低于其當(dāng)初設(shè)定的主要增長目標(biāo)。報告認(rèn)為，日本氫能戰(zhàn)略優(yōu)先考慮化石燃料衍生的灰色和藍(lán)色氫氣，忽略了綠色氫，并且忽視了可再生能源的發(fā)展。
中國工程院院士干勇告訴記者，這份報告的反思比較中肯。日本氫能戰(zhàn)略發(fā)展受阻是多方面因素綜合的結(jié)果，綠氫發(fā)展滯后是重要因素，還有其他的阻力也不能忽視。
干勇指出，總體上，我國的氫能發(fā)展與日本沒有太大區(qū)別，但在具體方向及應(yīng)用上有所不同，尤其是對于綠氫的發(fā)展與應(yīng)用，我國比日本更加重視。
北京格睿能源科技有限公司董事長、總經(jīng)理，北京科技大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師徐曉明認(rèn)為，日本是氫能規(guī)劃的先行者，從日本的經(jīng)驗與教訓(xùn)中總結(jié)經(jīng)驗，對我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展有很好的借鑒意義。
01 日本的反思
2014年，日本政府發(fā)布了氫和燃料電池戰(zhàn)略路線圖，2016年該路線圖被修訂。很顯然，日本的氫能計劃比其他國家都早。然而，報告認(rèn)為，日本的氫能計劃與2050年邁向碳中和的全球目標(biāo)是否匹配，還需要進一步評估。
2020年10月，日本官方宣布將在2050年實現(xiàn)碳中和。2021年4月，日本公布了2030年的溫室氣體排放量、排放目標(biāo)。2021年10月，日本制定的第六個戰(zhàn)略能源計劃指出：日本將致力于“通過實現(xiàn)氫社會實現(xiàn)碳中和”，將“根據(jù)氫在時代中的作用，修訂基本氫戰(zhàn)略”。
報告認(rèn)為，盡管日本是較早制定氫能戰(zhàn)略的國家，在這種戰(zhàn)略基礎(chǔ)上建立了一個較大規(guī)模的供應(yīng)鏈，但氫能戰(zhàn)略沒有基于零碳社會制定，這導(dǎo)致日本的綠氫生產(chǎn)落后于歐洲、中國及其他國家。這種滯后，源于日本優(yōu)先注重灰氫、藍(lán)氫的發(fā)展，然而，大量進口的灰氫、藍(lán)氫對于降低碳排放并沒有幫助。
另一方面，日本的氫能戰(zhàn)略對可再生能源重視不夠。歐洲在綠氫方面取得領(lǐng)先優(yōu)勢，重視可再生能源是一個重要原因，預(yù)計未來歐洲電力的70%來自于可再生能源，到2030年，歐洲的能源成本將不及日本的一半。
報告認(rèn)為，日本氫能戰(zhàn)略的主要問題表現(xiàn)在三個方面：一是應(yīng)用場景;二是重視灰氫、藍(lán)氫;三是國內(nèi)綠氫生產(chǎn)滯后。
應(yīng)用場景上，報告指出，缺乏零碳手段的領(lǐng)域應(yīng)該優(yōu)先采用氫能，可以采用其他高效和經(jīng)濟方法減少碳排放的領(lǐng)域則不應(yīng)該采用氫能，例如，可直接使用再生能源的領(lǐng)域或者熱泵，這些領(lǐng)域都不應(yīng)該采用氫能。
還有一個重要場景不適合氫能，那就是乘用車，在這個領(lǐng)域，電動汽車與混動汽車有較強的競爭力。日本的氫能戰(zhàn)略把燃料電池乘用車作為焦點之一，盡管后來的路線圖有所修改，但燃料電池乘用車仍然扮演核心角色。
報告認(rèn)為，2017年的氫能戰(zhàn)略更像是一個燃料電池戰(zhàn)略，核心內(nèi)容是促進住宅燃料電池系統(tǒng)，燃料電池汽車(FCV)，并強調(diào)加氫站建設(shè)。盡管氫能戰(zhàn)略中提及在氫能在發(fā)電和工業(yè)部門的應(yīng)用，但是，80%應(yīng)用場景是FCs和FCVs。
報告指出，氫能的應(yīng)用范圍很廣，除了燃料電池之外，煉鋼、合成甲烷、可再生能源等領(lǐng)域都可以高效應(yīng)用。
數(shù)據(jù)顯示，2012-2021年，日本每年用于氫能的預(yù)算為400億-700億日元，10年間花費超過4600億日元，2012年-2016年，F(xiàn)C、FCV和氫氣站的預(yù)算特別高，此后，日本氫能預(yù)算中約有50%也是用于FC、FCV和氫氣站，總體上，10年間，70%的預(yù)算費用花在了FC、FCV和氫氣站上。
日本政府曾設(shè)定了2030年500萬個燃料電池用戶的目標(biāo)，盡管有大量預(yù)算支持，但實際銷售依然低迷，2017年以來，每年僅售出4000-5000個單位，截止2021年總共售出43.3萬個單位，照此趨勢，2030年大約有90萬個用戶，不足目標(biāo)的1/5。
FCV的情況也很糟糕，原計劃到2030年用戶達(dá)到8萬個，自從2014年推出后，每年的銷量約為500-1500輛，截止2020年總數(shù)為5170輛，照此趨勢，2030年也超不過2萬輛，大約是目標(biāo)的1/4。
日本預(yù)計到2030年的氫氣需求將達(dá)到300萬噸，目前，石油加工氫氣用量為200萬噸，這意味著需求增加了100萬噸。屆時，大約20萬噸氫氣可滿足80萬輛FCV的使用。
日本最大的電力公司JERA正在推進氫與天然氣共燃的發(fā)電項目，2023年開始測試，但氫與氨用于發(fā)電是值得懷疑的，最大的問題是氫、氨與煤的燃燒速度的兼容性。盡管氫與氨在燃燒過程中不產(chǎn)生CO2，但從化石燃料制造成氫與氨會產(chǎn)生CO2，這抵消了它的清潔優(yōu)勢。
報告在問題總結(jié)中提到，與美國、中國、英國等國家的氫能戰(zhàn)略和政策相比，日本氫能戰(zhàn)略的最大問題是政府為灰色和藍(lán)色的氫氣提供資助。
02 日本氫能戰(zhàn)略與中國的區(qū)別
記者多次參加行業(yè)會議，有專家在演講中提到，人類的發(fā)展與能源變革息息相關(guān)，從木材到煤炭，再進一步升級到石油，伴隨著能源方式變化，工業(yè)發(fā)展進入到一個新的時代。石油是不可再生能源，并且有大量的碳排放。氫能以清潔、高效等優(yōu)良特性被許多專家看好，被看成未來能源的主要載體?；谶@樣的認(rèn)識，日本在全球率先制定了國家級的氫能戰(zhàn)略。
徐曉明告訴記者，日本的氫能戰(zhàn)略目標(biāo)是構(gòu)建全球“氫能社會”，力求在全球范圍內(nèi)打造日本主導(dǎo)的氫能產(chǎn)業(yè)鏈。眾所周知，日本能源極度依賴海外進口，加上日本政府對外宣布力爭在2050年實現(xiàn)碳中和。這迫使日本加快尋求安全替代能源的辦法，氫能試點不斷鋪開，氫能社會戰(zhàn)略也應(yīng)運而生。
我國是全球最大的能源消費國，但資源稟賦相對較差，石油、天然氣等能源短缺，對外依存度較高。從能源結(jié)構(gòu)來看，我國過度依賴煤炭，能源困境顯而易見，需要一種高效清潔的替代能源進行突破。
徐曉明告訴記者，雖然都重視氫能，但中日兩國的條件有很大差別。日本人口密度大、地域面積小，對氫能的運輸以及加氫站的建設(shè)都比較有利。中國煤炭產(chǎn)量高，資源優(yōu)勢十分豐厚，日?；さ裙I(yè)生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量“灰氫”，數(shù)量十分龐大。
“日本氫能發(fā)展最大的問題是角色定位問題，日本把自己定位于氫能源的配套應(yīng)用商，而不是生產(chǎn)者。” 徐曉明說。
氫能戰(zhàn)略的順利實現(xiàn)需要解決兩個問題，一是氫氣的生產(chǎn)，二是氫能源的配套建設(shè)。雖然日本起步早，但是遲遲未實現(xiàn)“綠氫”生產(chǎn)的技術(shù)突破，在氫能戰(zhàn)略的實施過程中將大部分投入用于氫能的配套設(shè)施建設(shè)和燃料電池的研發(fā)上。
在這種角色定位的思考下，日本優(yōu)先考慮“灰氫”的應(yīng)用，“綠氫”的生產(chǎn)大幅落后歐洲和中國。徐曉明說：“如果未來氫能源能夠取代石油，那么綠氫技術(shù)必須取得突破，不能長期靠化石原料制氫，化石能源燃燒制氫的過程必然會造成能量的損耗，一味地依靠‘灰氫’絕不是氫能源發(fā)展的長久之計。”
徐曉明強調(diào)，日本前期4600億日元的預(yù)算中，70%被用于燃料電池乘用車、加氫基礎(chǔ)設(shè)施和住宅燃料電池等方面，其氫能戰(zhàn)略也導(dǎo)致豐田、本田等日本汽車企業(yè)不愿將發(fā)展方向轉(zhuǎn)為新能源動力電池，如果轉(zhuǎn)向則意味著前期投入的氫能源配套設(shè)施的建設(shè)將毫無用武之地。
我國從實際情況出發(fā)，在汽車領(lǐng)域注重從商用入手發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，與日本注重乘用車有著天壤之別。干勇院士告訴記者，在汽車領(lǐng)域能用電池的別用氫能，而在重卡等領(lǐng)域可以考慮氫能，一輛公交車的電池將近3噸，重卡運輸通常是跑長途，如果用電池就太重了。
干勇院士還告訴記者，我國不僅注重氫能的應(yīng)用，對綠氫生產(chǎn)也極為重視，海上、陸地風(fēng)電制氫，太陽能光伏制氫等都擁有自己的核心技術(shù)，并且有一定的規(guī)模。日本氫能發(fā)展與中國還有一個很大的不同，日本在氫能戰(zhàn)略實施過程中，某些阻力難以克服，而我國氫能發(fā)展是全國一盤棋，局部利益服從全國大局，比如，風(fēng)光電對電網(wǎng)有一定的危害，我國電力部門積極想辦法解決問題，全國電網(wǎng)每年都會吸納一定數(shù)量的風(fēng)光電。
03 我國氫能產(chǎn)業(yè)取得一定成效
我國對氫能產(chǎn)業(yè)極為重視，經(jīng)過大家的共同努力取得了一定了成效。
據(jù)《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書2020》的數(shù)據(jù)顯示，我國氫氣產(chǎn)能約為每年4.1×107噸，產(chǎn)量每年約為3.342×107噸，2021年氫能產(chǎn)量超過了3300萬噸。近五年來，我國氫能相關(guān)企業(yè)的注冊數(shù)量快速增長，累計已超2000家，在交通領(lǐng)域，超10000輛以氫燃料電池為動力的車輛處在示范運營階段，我國已成為全球最大的產(chǎn)氫國和燃料電池商用車市場。預(yù)計到2025年，氫能產(chǎn)業(yè)累計產(chǎn)值將接近萬億元。
徐曉明告訴記者，我國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與國家大力支持分不開。2019年3月，我國第一次將氫能發(fā)展納入政府工作報告中;2021年氫能被正式寫入“十四五”規(guī)劃中，各級政府密集出臺鼓勵政策，補貼力度進一步加大;2022年3月，國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021—2035年)》，對氫能在未來國家能源體系的重要地位給予肯定。 “十四五”期間，我國將實施氫能產(chǎn)業(yè)孵化與加速計劃，謀劃布局一批氫能產(chǎn)業(yè)。在國家政策的指導(dǎo)下，多省份出臺氫能發(fā)展指導(dǎo)文件，大型能源企業(yè)開始入局，氫能基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域投資爆發(fā)式增長，區(qū)域產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)也初步顯現(xiàn)。
示范推廣是我國長期實行的有效方式之一，氫能發(fā)展也不例外，燃料電池車的示范推廣工程行之有效。全國五大示范城市群的工作值得贊賞。京津冀示范城市群2022年累計推廣燃料電池汽車數(shù)量為1197輛，完成了4年示范期推廣總?cè)蝿?wù)5300輛的22.58%，完成率居五大示范城市群之首，上海城市群完成了20.74%，河南城市群完成了17.6%。
目前超過三分之一的央企已經(jīng)在加快布局氫能產(chǎn)業(yè)，涉足氫能產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)，包括制氫、儲氫、加氫、用氫等全產(chǎn)業(yè)鏈的各個鏈條或環(huán)節(jié)，尤其是重點布局制約中國氫能全產(chǎn)業(yè)鏈健全和發(fā)展的關(guān)鍵材料、核心技術(shù)和核心設(shè)備等技術(shù)“瓶頸”。
04 日本的反思 我們的啟示
成本是衡量商業(yè)化前景的重要指標(biāo)之一，目前，綠氫的成本仍然是一個攔路虎。
從制氫環(huán)節(jié)看，電解氫氣的成本仍然缺乏商業(yè)競爭力，目前的油價遠(yuǎn)低于使用綠氫價格;從儲氫環(huán)節(jié)看，氫氣密度非常小，這使得氫的運輸和儲存成本凸顯，能量密度和運輸成本之間的平衡關(guān)系尚未能夠有效解決;從用氫環(huán)節(jié)看，氫氣比傳統(tǒng)的化石燃料更難控制，加氫站、輸氫管道的建設(shè)成本居高不下，導(dǎo)致綠氫在產(chǎn)業(yè)落地過程中面臨技術(shù)、成本和基礎(chǔ)設(shè)施等方面的阻礙。
徐曉明認(rèn)為，目前我國缺少足夠的燃料電池產(chǎn)業(yè)人才，也很少有高校提供相關(guān)課程。將氫廣泛引入社會將需要新的措施和技能，包括安全性、材料處理、消防預(yù)警和災(zāi)害管理等，加氫站的維護、運營需要熟練的技術(shù)人員進行操控，制氫、儲氫、加氫和燃料電池等關(guān)鍵裝置和設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)與測試需要大量的專業(yè)技術(shù)人員，氫能專業(yè)人才的欠缺，會阻礙我國氫能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
徐曉明強調(diào)，氫能社會涵蓋了制氫、儲氫、運氫和氫能利用及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等氫能全產(chǎn)業(yè)鏈，僅靠一國市場不足以支撐大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的氫能發(fā)展。我國在把握好國內(nèi)市場有序健康發(fā)展的基礎(chǔ)上，還需促進各國在氫能領(lǐng)域開展深層次的合作，共生共享，互利互惠。
評論