IEA：2019年交通領(lǐng)域氫能應(yīng)用成突破口，中國(guó)增速最為顯著

國(guó)際能源署(IEA)近期發(fā)布氫能《跟蹤報(bào)告》，著重從低碳?xì)渖a(chǎn)、氫能各領(lǐng)域應(yīng)用和氫能各國(guó)戰(zhàn)略等多個(gè)維度對(duì)2019年全球氫能發(fā)展情況進(jìn)行梳理，并提出下一步的建議和措施。

報(bào)告認(rèn)為，盡管氫能技術(shù)發(fā)展在2019年保持強(qiáng)勁勢(shì)頭，燃料電池汽車(chē)應(yīng)用快速發(fā)展，但總體規(guī)模仍然有限，特別是全球低碳?xì)涞纳a(chǎn)和工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用仍不達(dá)預(yù)期，需要采取措施加大力度繼續(xù)推動(dòng)。

低碳?xì)湓鲩L(zhǎng)勢(shì)頭明顯，但距離目標(biāo)仍差距不小

報(bào)告指出，當(dāng)前全球年氫氣需求7千萬(wàn)噸，絕大多數(shù)來(lái)源于化石能源，CO2排放量大。判斷氫的清潔化進(jìn)程需要檢查幾項(xiàng)指標(biāo)，包括低碳?xì)湓诂F(xiàn)有工業(yè)體系中替代常規(guī)氫的程度、新增應(yīng)用領(lǐng)域需求以及低碳?xì)渖a(chǎn)技術(shù)進(jìn)展及產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。

當(dāng)前實(shí)現(xiàn)低碳?xì)渖a(chǎn)主要依賴碳捕集、利用或封存(CCUS)技術(shù)和水電解制氫技術(shù)。

水電解制氫工業(yè)應(yīng)用歷史悠久，但近期電解槽安裝容量的顯著增長(zhǎng)來(lái)自實(shí)現(xiàn)能源和氣候變化為目標(biāo)的綠氫生產(chǎn)。2019年新增電解槽裝機(jī)25.4MW，相比2010年增長(zhǎng)超過(guò)25倍。而單個(gè)項(xiàng)目規(guī)模也顯著增大，近年單個(gè)項(xiàng)目最大規(guī)模達(dá)6MW，而2010年初的項(xiàng)目大多不足0.5MW。IEA數(shù)據(jù)顯示，2023年電解槽裝機(jī)有望達(dá)到1.4GW，而單個(gè)項(xiàng)目電解槽最大裝機(jī)規(guī)模甚至達(dá)到538MW。

不同種類(lèi)的電解槽技術(shù)中，堿液電解槽(AEL)仍是大型項(xiàng)目的首選，占據(jù)主導(dǎo)地位，但質(zhì)子交換膜電解槽(PEM)和固體氧化物電解槽(SOEC)應(yīng)用在增多。

考慮現(xiàn)有規(guī)模和生產(chǎn)成本優(yōu)勢(shì)，中短期低碳?xì)涞闹饕a(chǎn)途徑仍是與CCUS技術(shù)結(jié)合常規(guī)制氫。截至2019年底，有6個(gè)項(xiàng)目投產(chǎn)，合計(jì)年產(chǎn)能35萬(wàn)噸;2020年將新增超過(guò)20個(gè)項(xiàng)目投入試運(yùn)行。

盡管低碳制氫項(xiàng)目增長(zhǎng)勢(shì)頭明顯，但低碳?xì)洚a(chǎn)量相比2030年可持續(xù)發(fā)展情景(SDS)設(shè)定目標(biāo)仍有相當(dāng)?shù)牟罹唷EA數(shù)據(jù)顯示，2023年低碳?xì)洚a(chǎn)量可達(dá)145萬(wàn)噸，而2030年SDS目標(biāo)則高達(dá)792萬(wàn)噸。

交通用氫快速增長(zhǎng)，工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用亟待加強(qiáng)

2019年，全球燃料電池汽車(chē)的保有量增長(zhǎng)一倍以上，達(dá)到25210輛，美國(guó)以近8400輛保持全球第一，但增速放緩。中、日、韓等東亞國(guó)家則大幅增長(zhǎng)，帶動(dòng)全球新增數(shù)量再創(chuàng)新高。

而燃料電池重卡備受關(guān)注，歐洲、北美等地區(qū)卡車(chē)制造商積極投入該領(lǐng)域研發(fā)新車(chē)型，未來(lái)有望在歐洲、日本等地開(kāi)展部署。

截止2019年末，全球累計(jì)建成470座加氫站，實(shí)現(xiàn)多年連續(xù)快速增長(zhǎng)。排名前列的國(guó)家包括日本、德國(guó)、美國(guó)，而韓國(guó)增速較快，2019年新增20座加氫站。

表1 部分國(guó)家2019年新增燃料電池汽車(chē)和加氫站數(shù)量

在其他交通領(lǐng)域也有突破，早在2018年兩輛燃料電池火車(chē)已在德國(guó)開(kāi)始運(yùn)行，另有14輛預(yù)計(jì)在2021年投入服務(wù)。

天然氣摻氫是目前較為可行的提高低碳?xì)湫枨蟮闹匾獞?yīng)用，可降低家庭和工業(yè)取暖的碳排放?，F(xiàn)有項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)證明，家用天然氣管道中按20%(體積比，下同)混合氫氣是可行的，僅需要對(duì)管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施或最終用戶設(shè)備進(jìn)行很少的改動(dòng)。而工業(yè)天然氣管網(wǎng)摻氫研究也在進(jìn)行，已有項(xiàng)目開(kāi)始在管道中注入氫氣。

天然氣摻氫更大的意義在于增加風(fēng)、光為主的可再生能源滲透率，歐洲地區(qū)部署更為積極，而在澳大利亞、加拿大和美國(guó)等地也在積極跟進(jìn)，全球新增設(shè)備每年可向天然氣網(wǎng)絡(luò)輸入氫氣多達(dá)2900噸。

報(bào)告強(qiáng)調(diào)，在用氫需求最高的工業(yè)領(lǐng)域，如煉油、化工和鋼鐵制造等行業(yè)，使用低碳?xì)涞臐摿ψ畲蟆?/p>

化工和煉油領(lǐng)域，一些大型項(xiàng)目已將CCUS應(yīng)用在氫氣生產(chǎn)中，而2019年公布的眾多大規(guī)模水電解制氫項(xiàng)目將在2020年投運(yùn)。

煉鋼中使用綠氫也在歐洲一些試點(diǎn)得到應(yīng)用，不對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行重大改動(dòng)，就可實(shí)現(xiàn)多達(dá)35%的天然氣被低碳?xì)淙〈?。此外，?jù)報(bào)告透露，瑞典目前正在建設(shè)大型工廠，預(yù)計(jì)2025年進(jìn)行純氫還原的試驗(yàn)。

總體看，工業(yè)領(lǐng)域低碳?xì)鋺?yīng)用仍多處在示范驗(yàn)證階段，規(guī)模不大，商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)展仍然緩慢。

多國(guó)發(fā)布發(fā)展目標(biāo)，政府推動(dòng)氫能達(dá)成共識(shí)

報(bào)告顯示，2019年以來(lái)，政治引領(lǐng)在氫能推廣中作用加強(qiáng)。各國(guó)政府在推動(dòng)氫能發(fā)展上取得多項(xiàng)共識(shí)，各國(guó)政府和相關(guān)機(jī)構(gòu)在相關(guān)領(lǐng)域合作也在加強(qiáng)。包括韓國(guó)、澳大利亞等國(guó)陸續(xù)發(fā)布?xì)淠軕?zhàn)略和路線圖，第十屆清潔能源部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議、G20峰會(huì)、第二屆氫能部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議等多邊國(guó)際會(huì)議中氫能成為主要議題。

表2 2019年各國(guó)政府氫能重大事項(xiàng)

同時(shí)，氫能發(fā)展目標(biāo)中，最新發(fā)布的項(xiàng)目中氫能應(yīng)用也不僅僅局限在交通領(lǐng)域，已擴(kuò)展到包括工業(yè)、建筑、發(fā)電等眾多潛力巨大的領(lǐng)域。

表3 各國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃目標(biāo)

抓住當(dāng)前發(fā)展機(jī)遇，戰(zhàn)略引領(lǐng)和國(guó)際合作是關(guān)鍵

在IEA給出的建議和措施中，國(guó)家長(zhǎng)期政策和戰(zhàn)略引領(lǐng)作用顯著，對(duì)尚未實(shí)現(xiàn)低碳?xì)渖虡I(yè)化規(guī)模應(yīng)用的碳排放密集型工業(yè)和交通等領(lǐng)域尤其重要。

同時(shí)，加強(qiáng)國(guó)際合作有利于成功經(jīng)驗(yàn)分享，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。全球行動(dòng)中，建立國(guó)際貿(mào)易路線是啟動(dòng)國(guó)際氫貿(mào)易的關(guān)鍵，日本和澳大利亞之間氫能供應(yīng)合作是一個(gè)良好的開(kāi)端。與此同時(shí)，在沿海地區(qū)建立用氫中心也有利于擴(kuò)大低碳?xì)涞膽?yīng)用領(lǐng)域，比如北海、中國(guó)東南部、印度西北部、墨西哥灣和波斯灣等地區(qū)具備這樣的潛力。

IEA表示，抓住低碳?xì)鋺?yīng)用的近期機(jī)會(huì)應(yīng)成為重點(diǎn)工作。充分利用現(xiàn)有天然氣網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施非常重要，在相關(guān)低碳政策和法規(guī)的共同推動(dòng)下，可加快低碳?xì)涞囊?guī)模使用。僅按5%混合，就可以大幅拉動(dòng)低碳?xì)涞男枨螅⒖焖俳档统杀?一旦被證明經(jīng)濟(jì)上可行，在不改造基礎(chǔ)設(shè)施情況下，可逐步提高到20%混合比例。

另一方面，當(dāng)前燃料電池汽車(chē)快速推廣應(yīng)用也可顯著提升低碳?xì)湫枨?，各?guó)應(yīng)根據(jù)所適合的路線選擇車(chē)型，并推進(jìn)、優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施的開(kāi)發(fā)。

在配套政策方面，各國(guó)還應(yīng)盡力破除現(xiàn)有法規(guī)在天然氣摻氫、氫安全、加氫站建設(shè)等方面對(duì)低碳?xì)鋺?yīng)用的限制，提供適當(dāng)?shù)募?lì)政策促進(jìn)產(chǎn)業(yè)初期低碳?xì)涞慕】蛋l(fā)展，并解決先發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，依靠高強(qiáng)度的研發(fā)支持來(lái)降低碳?xì)洚a(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)成本，推動(dòng)新技術(shù)應(yīng)用并提升其競(jìng)爭(zhēng)力。

商用車(chē)成全球領(lǐng)導(dǎo)者，中國(guó)路徑有別特色鮮明

報(bào)告中展示了中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展在2019年體現(xiàn)出的強(qiáng)勁勢(shì)頭。全年新增燃料電池汽車(chē)4400輛，位居全球第一，加氫站數(shù)量也從2018年20個(gè)提升到61個(gè)，增速領(lǐng)先。

中國(guó)燃料電池汽車(chē)以商用車(chē)為主，在全球范圍內(nèi)獨(dú)樹(shù)一幟。IEA數(shù)據(jù)顯示，2019年末，燃料電池客車(chē)保有量近4300輛，輕型卡車(chē)則超1800輛，在全球相應(yīng)車(chē)型總保有量的占比分別為97%和98%，成為商用車(chē)領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者。

同時(shí)，氫在其他交通工具上的應(yīng)用也在積極推進(jìn)，燃料電池有軌電車(chē)已在佛山開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。

根據(jù)IEA數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)低碳?xì)涞纳a(chǎn)也走在世界前列。在電解槽部署方面，目前已建和已宣布的項(xiàng)目合計(jì)達(dá)到356.7MW。而大規(guī)模化石能源結(jié)合CCUS制氫和氫基燃料項(xiàng)目2個(gè)，可捕集多達(dá)91萬(wàn)噸CO2。