頂層設(shè)計(jì)呼之欲出 中國氫能產(chǎn)業(yè)能否由亂而治

《財(cái)經(jīng)》記者從多個(gè)信源獲悉，中國政府已把氫定位為新的能源品種，將大力推動(dòng)氫能發(fā)展，由多個(gè)部委參與的中國氫能發(fā)展整體規(guī)劃正在制定之中。

“中國氫能產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計(jì)呼之欲出。”國際氫能協(xié)會(huì)副主席、清華大學(xué)教授毛宗強(qiáng)對《財(cái)經(jīng)》記者說，由于既有利益格局較為復(fù)雜，船大難掉頭，所以氫能的整體規(guī)劃制定一定要謹(jǐn)慎，步伐不宜太快。

氫能被視為21世紀(jì)的終極能源，歐美日韓正以空前力度推動(dòng)氫能發(fā)展，中國作為全球最大的制氫國，如何舉措全球矚目。

全球以及中國的氫能發(fā)展規(guī)劃均著眼于提高氫能消費(fèi)量，并逐步將制氫渠道由化石能源為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐?a href="http://www.msthinker.com/news/article-472.html" target="_blank">可再生能源為主。中國2018年氫氣產(chǎn)量約2100萬噸，占全球總產(chǎn)量的比例超過30%。目前全球氫氣產(chǎn)量里，90%以上來源于煤炭、天然氣等化石能源制氫。

歐盟的氫能發(fā)展規(guī)劃提出要大力發(fā)展可再生能源制氫(綠氫)，在2030年-2050年實(shí)現(xiàn)可再生能源制氫的大規(guī)模商業(yè)化。多位氫能權(quán)威人士認(rèn)為，中國將走與歐盟不同的路徑，可再生能源制氫是長遠(yuǎn)發(fā)展方向，中期內(nèi)中國仍將以化石能源制氫為主，并配以碳捕集相關(guān)設(shè)施。

在中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃發(fā)布之前，已有30多個(gè)省市級的氫能發(fā)展規(guī)劃出臺(tái)。多位接受《財(cái)經(jīng)》記者采訪的業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，地方氫能發(fā)展規(guī)劃勢頭過熱，要警惕重復(fù)浪費(fèi)，避免低效發(fā)展。

哈佛大學(xué)肯尼迪學(xué)院今年7月發(fā)布的研報(bào)《中國的氫經(jīng)濟(jì)來了嗎?改變游戲規(guī)則的機(jī)會(huì)》認(rèn)為，如果中國能夠?qū)⑵渲圃鞓I(yè)和政策力量投入到氫能事業(yè)中，這將真正改變游戲規(guī)則，在全世界產(chǎn)生連鎖效應(yīng)。

1. 中國側(cè)重化石能源制氫

氫氣曾長期被視為一種工業(yè)氣體，近兩年氫氣才開始被更多地看成能源產(chǎn)品，中國政府也從2019年開始提高了對氫能的重視。2019年，氫燃料電池首次被納入《政府工作報(bào)告》;2020年，氫能被納入《能源法》征求意見稿。但氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的頂層規(guī)劃至今未出臺(tái)。

多個(gè)發(fā)達(dá)國家以及歐盟均已發(fā)布了氫能發(fā)展頂層設(shè)計(jì)。新冠疫情暴發(fā)以來，德國等國將氫能視為振興經(jīng)濟(jì)的重要手段，刺激中國加快出臺(tái)氫能產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計(jì)。

據(jù)《財(cái)經(jīng)》記者了解，中國政府早在新冠疫情暴發(fā)之前，就著手制定氫能發(fā)展頂層設(shè)計(jì)，由多部委參與。

不愿具名的業(yè)內(nèi)人士對《財(cái)經(jīng)》記者說，中國氫能發(fā)展的整體戰(zhàn)略規(guī)劃預(yù)計(jì)將覆蓋氫能全產(chǎn)業(yè)鏈，對制、儲(chǔ)、運(yùn)、用各個(gè)環(huán)節(jié)作出規(guī)劃。“但即使發(fā)布頂層設(shè)計(jì)，中國氫能發(fā)展也不可能一蹴而就。針對下游市場的補(bǔ)貼政策對支持氫能發(fā)展更實(shí)際。”

氫能頂層設(shè)計(jì)的意義更多在于將全產(chǎn)業(yè)鏈、全國的資源形成合力。氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括上游制氫、中游儲(chǔ)運(yùn)氫，以及下游的氫燃料電池車和加氫站等。中國氫能產(chǎn)業(yè)鏈多個(gè)環(huán)節(jié)與國際先進(jìn)水平存在技術(shù)差距，例如，國產(chǎn)車載儲(chǔ)氫罐目前還不能完全工程化，相關(guān)設(shè)備需要進(jìn)口;技術(shù)難度相對較低的加氫機(jī)，目前也主要依賴進(jìn)口。

中國工程院院士、中國工程院原副院長干勇7月24日在中石化集團(tuán)舉辦的氫能發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)上表示，全球氫能競爭中中國還沒有占據(jù)優(yōu)勢，核心材料、零部件、裝備重大工程等方面存在不少問題。如果粵港澳、長三角、京津冀等形成全國一盤棋，就可以達(dá)到效率高、成本低的效果，否則氫能產(chǎn)業(yè)很難成氣候。

制氫路徑是各國氫能頂層設(shè)計(jì)里首要考慮的因素。歐盟激進(jìn)反對化石能源制氫，目標(biāo)是大幅降低可再生能源制氫成本，到2030年以后實(shí)現(xiàn)綠氫大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。中國則謹(jǐn)慎對待可再生能源制氫，化石能源制氫在中短期內(nèi)仍將是主流路徑。

萬聯(lián)證券研究所2020年1月發(fā)布的報(bào)告顯示，中國的氫能源結(jié)構(gòu)里，煤制氫占比62%，天然氣制氫占19%，可再生能源電解水制氫僅占1%。

中國工程院院士、中國礦業(yè)大學(xué)教授彭蘇萍認(rèn)為，2025年之前，化石能源制氫將是中國最主要的制氫路徑。2050年以后，隨著可再生能源的發(fā)展，化石能源制氫就將退居次席。也就是說，化石能源制氫+CCUS(碳捕獲、利用與封存技術(shù))是中國氫能產(chǎn)業(yè)近20年里首要考慮的路徑，有的地方可以因地制宜，比如海南。

國際咨詢公司埃信華邁(IHS Markit)天然氣研究與分析高級總監(jiān)楊珍妮對《財(cái)經(jīng)》記者表示，歐洲具有大力發(fā)展綠氫的條件，德國是全球電解制氫領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，其電解水制氫裝機(jī)容量占全球的45%，歐洲其他地區(qū)則擁有另外的28%。而且歐盟擁有密集的電力和天然氣基礎(chǔ)設(shè)施等有利條件，這使其他國家無法直接復(fù)制歐盟的制氫路線。

在中國的國家中長期科技規(guī)劃里，氫能戰(zhàn)略于2003年首次出現(xiàn)。當(dāng)時(shí)爭議較大，業(yè)界認(rèn)為氫能不具有現(xiàn)實(shí)意義，“十二五”和“十三五”期間，氫燃料電池獲得重點(diǎn)支持。

中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高在上述氫能發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)上表示，氫能產(chǎn)業(yè)在過去20年都很受重視，現(xiàn)在正在醞釀“十四五”氫能支持政策，燃料電池仍是氫能發(fā)展重點(diǎn)，有可能還會(huì)單獨(dú)出一項(xiàng)氫燃料電池的支持政策。

2. 各地掀起氫能熱潮

在中國氫能產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計(jì)發(fā)布之前，地方政府已經(jīng)對氫能產(chǎn)業(yè)熱情高漲，氫能扶持政策紛紛出臺(tái)。

據(jù)《財(cái)經(jīng)》記者不完全統(tǒng)計(jì)，自2018年1月武漢市出臺(tái)首例《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃方案》以來，蘇州、佛山、長治、六安、白城、濰坊、張家口等近40個(gè)城市先后出臺(tái)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃與支持政策，規(guī)劃的氫燃料電池電堆總產(chǎn)能超過3000兆瓦，燃料電池汽車產(chǎn)能總計(jì)超過10萬輛。

“地方政府的積極性非常高。有的是沒有趕上動(dòng)力電池的發(fā)展紅利，想在新領(lǐng)域獲得突破。有的是取得了動(dòng)力電池發(fā)展成果，也想在氫能領(lǐng)域有所收獲。”一位氫燃料電池企業(yè)負(fù)責(zé)人向《財(cái)經(jīng)》記者表示。

氫能產(chǎn)業(yè)的資本投資也呈現(xiàn)升溫趨勢。氫云鏈數(shù)據(jù)顯示，2020年1月-7月，中國氫能產(chǎn)業(yè)名義總投資超過1300億元，同比增長超30%，其中有5個(gè)項(xiàng)目投資達(dá)到百億級別，2019年同期僅有兩起。

目前，中國已形成以北上廣為中心的京津冀、長三角、珠三角三大氫能產(chǎn)業(yè)集群，并逐步向周圍地區(qū)輻射。

“受制于核心技術(shù)，很多地方大規(guī)模搞氫能產(chǎn)業(yè)園并不合適。”清華大學(xué)汽車工程系副研究員邱斌告訴《財(cái)經(jīng)》記者，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，做一些小規(guī)?；蜻m中規(guī)模的示范項(xiàng)目更為可行。

氫能產(chǎn)業(yè)受地理區(qū)位的限制很大，既要臨近氫源地降低物流儲(chǔ)運(yùn)成本，又要有相當(dāng)規(guī)模的市場使其具有匹敵其他能源的性價(jià)比。

在眾多地方氫能試點(diǎn)項(xiàng)目中，京津冀地區(qū)依托地理區(qū)位，走在全國前列。借助被確定為全國第一個(gè)再生能源示范區(qū)和“2022年冬奧會(huì)”舉辦的東風(fēng)，張家口全面布局氫能產(chǎn)業(yè)，打造包括可再生能源制氫、氫燃料電池生產(chǎn)、氫燃料電池汽車應(yīng)用于一體的全國首個(gè)全產(chǎn)業(yè)鏈氫能源生產(chǎn)應(yīng)用基地。張家口計(jì)劃到2021年，實(shí)現(xiàn)氫能及相關(guān)產(chǎn)業(yè)累計(jì)產(chǎn)值60億元，到2035年達(dá)到1700億元。

北京市經(jīng)信局也在9月8日發(fā)布《北京市氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2020-2025年)》，提出2025年前，培育5家-10家具有國際影響力的氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)，力爭實(shí)現(xiàn)氫燃料電池汽車?yán)塾?jì)推廣量突破1萬輛，氫燃料電池汽車全產(chǎn)業(yè)鏈累計(jì)產(chǎn)值突破240億元。同日，大興國際氫能示范區(qū)揭牌。

“氫能是一個(gè)非?？简?yàn)地方財(cái)政實(shí)力的產(chǎn)業(yè)，一旦開始補(bǔ)貼，就要做好長期打算，充分考量風(fēng)險(xiǎn)。”中國國際經(jīng)濟(jì)交流中心信息部副部長景春梅提醒說， “發(fā)展氫能不能像之前一樣運(yùn)動(dòng)式地一哄而上，然后造成產(chǎn)能過剩和產(chǎn)業(yè)趨同，最后留下一堆爛尾工程。”

3. 氫能補(bǔ)貼爭議

市場需求是推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展最有效的手段。各國對氫能下游市場均給予補(bǔ)貼，中國也不例外，但如何進(jìn)行補(bǔ)貼，業(yè)界存在爭議。

毛宗強(qiáng)表示，從現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)格局和未來的技術(shù)發(fā)展來看，氫能的終端利用應(yīng)該在三個(gè)領(lǐng)域平分產(chǎn)量，即交通、化學(xué)工業(yè)和儲(chǔ)能發(fā)電。各領(lǐng)域的發(fā)展不可能同時(shí)前進(jìn)，交通領(lǐng)域的氫燃料電池應(yīng)該是現(xiàn)階段的補(bǔ)貼重點(diǎn)。

燃料電池是指通過化學(xué)反應(yīng)將富氫燃料轉(zhuǎn)化為電能，可作為汽車內(nèi)燃機(jī)的替代品。氫燃料電池目前主要有兩種類型：質(zhì)子交換膜電池和固體氧化物燃料電池。

質(zhì)子交換膜電池啟動(dòng)較快，工作溫度一般在100攝氏度以下，是中國目前使用最廣的車載氫燃料電池。固體氧化物電池工作溫度一般在700攝氏度左右，轉(zhuǎn)化效率相對較高，一般由重型卡車使用。

在財(cái)政部以及各地方政府出臺(tái)的氫能發(fā)展補(bǔ)貼政策里，主要針對氫燃料電池車、加氫站等對象給予補(bǔ)貼，例如，佛山對加氫站建設(shè)補(bǔ)貼力度最高達(dá)到800萬元，并對每消費(fèi)一公斤氫氣補(bǔ)貼20元。這推動(dòng)了中國氫燃料電池車輛和加氫站數(shù)量的快速增長。

目前，中國已有6000多輛氫燃料電池商用車在運(yùn)行，主要是大巴和各種特種車。加氫站數(shù)量在2016年以后快速增加。截至今年7月，中國累計(jì)建成加氫站76座，投入運(yùn)營的有52座。其中廣東省擁有量最大，有15座運(yùn)營，17座在建。

毛宗強(qiáng)認(rèn)為，氫燃料電池車輛數(shù)量增多，并不代表氫燃料電池技術(shù)在提高。2008年北京奧運(yùn)會(huì)、2010年上海世博會(huì)等活動(dòng)期間使用的氫燃料電池車輛，會(huì)后即閑置。地方政府現(xiàn)在都在積極推廣氫燃料電池車輛，毛宗強(qiáng)擔(dān)心很多車輛最后又會(huì)爛尾，他建議各地加強(qiáng)對氫燃料電池技術(shù)本身的支持，而不是追求氫燃料電池車的數(shù)量。

中電豐業(yè)技術(shù)開發(fā)公司總經(jīng)理王德軍對《財(cái)經(jīng)》記者說，歐美對氫燃料電池的扶持政策往往是直接給予項(xiàng)目補(bǔ)貼，而中國目前只是對用在車輛上的氫燃料電池給予補(bǔ)貼。雖然這跟國情有關(guān)，目的是為了鼓勵(lì)技術(shù)的進(jìn)步和突破，但弊端也顯而易見，容易像電動(dòng)車一樣出現(xiàn)造車騙補(bǔ)的現(xiàn)象。

中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》指出，預(yù)計(jì)2020年至2025年間，中國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)到1萬億元，氫能源車數(shù)量達(dá)到5萬輛，加氫站數(shù)量200座;2026年至2035年產(chǎn)值達(dá)到5萬億元，加氫站數(shù)量1500座，實(shí)現(xiàn)燃料電池車1500萬輛。

在增長前景看好的預(yù)期下，中國氫燃料電池產(chǎn)能激增。專注氫能源的第一元素網(wǎng)總編輯王高峰認(rèn)為，氫燃料電池行業(yè)已經(jīng)嚴(yán)重過剩。目前全國的需求僅為3000多塊/年，而國鴻氫能一家企業(yè)的產(chǎn)能就有2萬塊，各大廠家的總產(chǎn)能已高達(dá)15萬塊。盡管生產(chǎn)企業(yè)目前基本都沒有賺錢，但產(chǎn)能擴(kuò)張仍在繼續(xù)。

景春梅表示，像電動(dòng)車一樣大水漫灌式的補(bǔ)貼不會(huì)再在氫燃料汽車產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)。目前的政策方向是讓市場自然發(fā)展，優(yōu)勝劣汰。

歐盟為了實(shí)現(xiàn)2050年碳中和的目標(biāo)，計(jì)劃將氫能更多地使用在化學(xué)工業(yè)、發(fā)電，以及建筑供暖等諸多領(lǐng)域，對燃料電池車的直接補(bǔ)貼不多。王德軍表示，氫氣在非交通能源領(lǐng)域的應(yīng)用是未來的最大市場，比如可再生能源儲(chǔ)能熱電聯(lián)供、天然氣摻氫、冶煉低碳鋼等。如果生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)氫的成本不能大幅下降，交通領(lǐng)域的氫使用量很難快速提高。歐洲人認(rèn)為，降低可再生能源制氫成本是首要任務(wù)，因此歐盟的補(bǔ)貼相當(dāng)一部分給了綠氫項(xiàng)目。

毛宗強(qiáng)則認(rèn)為，歐盟不把氫燃料電池車作為最重要的發(fā)展領(lǐng)域，主要還是因?yàn)槟壳皻W盟的氫燃料電池車成本太高。氫燃料電池車的快速推廣，除了需要降低車輛本身的成本，還需要更大的投資建設(shè)加氫站、儲(chǔ)運(yùn)管道等基礎(chǔ)設(shè)施。德國從1993年就開始研制氫燃料車，但汽柴油車輛的替代成本一直高企，歐盟不得不逐漸降低對這一領(lǐng)域的關(guān)注。

4. 綠氫在中國的前景

人類能源利用史是一個(gè)逐漸減碳的過程，從木材、煤炭、石油、天然氣到氫能。只有零碳排放的可再生能源電解水制氫，被認(rèn)為是21世紀(jì)的終極能源，化石能源制氫將逐漸退出歷史舞臺(tái)。

電解水制氫是指在電解質(zhì)水溶液中通入電流后產(chǎn)生氫氣，其技術(shù)路線主要分三種：堿性水電解槽制氫、質(zhì)子交換膜水電解槽制氫和固體氧化物水電解槽制氫。其中，成本最低、技術(shù)最成熟的是堿性水電解槽制氫;質(zhì)子交換膜水電解槽制氫性能更好，但成本偏高;其他的則仍處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)狀態(tài)。

中國實(shí)現(xiàn)綠氫的大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)需要具備兩個(gè)因素：可再生能源發(fā)電成本的下降，以及電解水制氫設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步。

以目前的技術(shù)和電價(jià)水平計(jì)算，50度電生產(chǎn)1公斤氫氣，電價(jià)占整個(gè)電解水制氫成本的比重超過85%。不過，可再生能源發(fā)電的成本正在快速下降，中國光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電即將進(jìn)入平價(jià)時(shí)代，預(yù)計(jì)到2030年前，光伏和風(fēng)電的成本還將下降一半。有的地區(qū)比如四川、廣東還出臺(tái)了對可再生能源制氫的電價(jià)支持政策，最高電價(jià)限制在其他工業(yè)用電價(jià)格的50%以下。

在部分地區(qū)可再生能源發(fā)電不能并網(wǎng)的情況下，業(yè)內(nèi)認(rèn)為，利用棄風(fēng)棄光棄水制氫是個(gè)突破口。據(jù)歐陽明高測算，10%的棄電可以滿足2025年燃料電池車用氫需求，50%的棄電可以滿足2035年燃料電池汽車的全部用氫需求。

另據(jù)國家能源集團(tuán)科技委常務(wù)副主任顧大釗介紹，該集團(tuán)旗下大渡河水電近幾年每年棄水量達(dá)到100億度以上，因此目前在研究是在水電站就地制氫，然后把氫輸出去，還是把電輸?shù)匠啥?，再在成都建氫能城市?/p>

在電解水制氫設(shè)備方面，核心是電解槽。目前技術(shù)比較成熟、成本較低的是堿性水電解槽，國內(nèi)外都有生產(chǎn)商。但性能更好的質(zhì)子交換膜水電解槽和固體氧化物水電解槽目前成本仍較高，應(yīng)用較少。

歐盟計(jì)劃提高電解槽的市場規(guī)模，從而降低其成本。歐盟氫能戰(zhàn)略的計(jì)劃是：2020年-2024年安裝600萬千瓦的可再生能源生產(chǎn)氫的電解槽，生產(chǎn)100萬噸的氫。2025年-2030年，電解槽容量提升到4000萬千瓦，生產(chǎn)氫1000萬噸。

中國企業(yè)雖具有電解槽的生產(chǎn)能力，但是以堿性水電解槽為主，性能更好的質(zhì)子交換膜水電解槽鮮有涉足，其核心的膜等關(guān)鍵材料則被國際企業(yè)壟斷。如果不能改變主要依靠進(jìn)口材料的局面，電解槽市場規(guī)模提高之后也難以降低其成本。故加強(qiáng)關(guān)鍵材料的研發(fā)是當(dāng)務(wù)之急。

除了設(shè)備成本和電價(jià)成本，發(fā)展綠氫的另一個(gè)限制條件是淡水資源。上述哈佛大學(xué)肯尼迪學(xué)院發(fā)布的報(bào)告認(rèn)為，淡水資源是中國生產(chǎn)綠氫一個(gè)關(guān)鍵變量。中國西南地區(qū)有豐富的水電和淡水資源，是中國最合適發(fā)展綠氫的地區(qū)。但該地區(qū)遠(yuǎn)離中國的經(jīng)濟(jì)中心地帶，還需要大量的基礎(chǔ)設(shè)施投資去連接供應(yīng)和需求地區(qū)。如果能解決缺水的問題，中國就可能成為綠氫的“出口冠軍”，否則進(jìn)口綠氫具有更大的吸引力。

綠氫如果能在中國以及全球大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，那么其將接替石油天然氣成為全球能源貿(mào)易的焦點(diǎn)。

歐洲最大的石油公司殼牌布局氫能領(lǐng)域已有十年，近期其開始大力發(fā)展綠氫。今年3月初，殼牌與荷蘭兩家公司合作實(shí)施歐洲最大的綠色氫能項(xiàng)目——NortH2項(xiàng)目，到2030年之前建成海上風(fēng)電場用于氫氣生產(chǎn)。在中國，殼牌與華能集團(tuán)于去年達(dá)成合作，將進(jìn)行一項(xiàng)小規(guī)模的風(fēng)電制氫的技術(shù)試點(diǎn)項(xiàng)目。

殼牌中國相關(guān)負(fù)責(zé)人對《財(cái)經(jīng)》記者表示，燃料電池汽車所需要的氫氣不同于一般工業(yè)用氫，對純度和雜質(zhì)含量要求很高?？稍偕茉措娊馑a(chǎn)出的氫氣，具有純度高、雜質(zhì)含量低的特點(diǎn)，更符合燃料電池汽車的用氫需求。