國際能源署(IEA)近期發(fā)布?xì)淠堋陡檲蟾妗罚貜牡吞細(xì)渖a(chǎn)、氫能各領(lǐng)域應(yīng)用和氫能各國戰(zhàn)略等多個維度對2019年全球氫能發(fā)展情況進行梳理，并提出下一步的建議和措施。

報告認(rèn)為，盡管氫能技術(shù)發(fā)展在2019年保持強勁勢頭，燃料電池汽車應(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)用仍不達預(yù)期，需要采取措施加大力度繼續(xù)推動。

低碳?xì)湓鲩L勢頭明顯，但距離目標(biāo)仍差距不小

報告指出，當(dāng)前全球年氫氣需求7千萬噸，絕大多數(shù)來源于化石能源，CO2排放量大。判斷氫的清潔化進程需要檢查幾項指標(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)進展及產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。

當(dāng)前實現(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來自實現(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25.4MW，相比2010年增長超過25倍。而單個項目規(guī)模也顯著增大，近年單個項目最大規(guī)模達6MW，而2010年初的項目大多不足0.5MW。IEA數(shù)據(jù)顯示，2023年電解槽裝機有望達到1.4GW，而單個項目電解槽最大裝機規(guī)模甚至達到538MW。

不同種類的電解槽技術(shù)中，堿液電解槽(AEL)仍是大型項目的首選，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，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個項目投產(chǎn)，合計年產(chǎn)能35萬噸;2020年將新增超過20個項目投入試運行。

盡管低碳制氫項目增長勢頭明顯，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?。IEA數(shù)據(jù)顯示，2023年低碳?xì)洚a(chǎn)量可達145萬噸，而2030年SDS目標(biāo)則高達792萬噸。

交通用氫快速增長，工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用亟待加強

2019年，全球燃料電池汽車的保有量增長一倍以上，達到25210輛，美國以近8400輛保持全球第一，但增速放緩。中、日、韓等東亞國家則大幅增長，帶動全球新增數(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)卡車制造商積極投入該領(lǐng)域研發(fā)新車型，未來有望在歐洲、日本等地開展部署。

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

表1 部分國家2019年新增燃料電池汽車和加氫站數(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已在德國開始運行，另有14輛預(yù)計在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)有項目實驗證明，家用天然氣管道中按20%(體積比，下同)混合氫氣是可行的，僅需要對管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施或最終用戶設(shè)備進行很少的改動。而工業(yè)天然氣管網(wǎng)摻氫研究也在進行，已有項目開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、加拿大和美國等地也在積極跟進，全球新增設(shè)備每年可向天然氣網(wǎng)絡(luò)輸入氫氣多達2900噸。

報告強調(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)模水電解制氫項目將在2020年投運。

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

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

多國發(fā)布發(fā)展目標(biāo)，政府推動氫能達成共識

報告顯示，2019年以來，政治引領(lǐng)在氫能推廣中作用加強。各國政府在推動氫能發(fā)展上取得多項共識，各國政府和相關(guān)機構(gòu)在相關(guān)領(lǐng)域合作也在加強。包括韓國、澳大利亞等國陸續(xù)發(fā)布?xì)淠軕?zhàn)略和路線圖，第十屆清潔能源部長級會議、G20峰會、第二屆氫能部長級會議等多邊國際會議中氫能成為主要議題。

表2 2019年各國政府氫能重大事項

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

表3 各國氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃目標(biāo)

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

在IEA給出的建議和措施中，國家長期政策和戰(zhàn)略引領(lǐng)作用顯著，對尚未實現(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，加強國際合作有利于成功經(jīng)驗分享，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。全球行動中，建立國際貿(mào)易路線是啟動國際氫貿(mào)易的關(guān)鍵，日本和澳大利亞之間氫能供應(yīng)合作是一個良好的開端。與此同時，在沿海地區(qū)建立用氫中心也有利于擴大低碳?xì)涞膽?yīng)用領(lǐng)域，比如北海、中國東南部、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)用的近期機會應(yīng)成為重點工作。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，就可以大幅拉動低碳?xì)涞男枨?，并快速降低成?一旦被證明經(jīng)濟上可行，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)前燃料電池汽車快速推廣應(yīng)用也可顯著提升低碳?xì)湫枨?，各國?yīng)根據(jù)所適合的路線選擇車型，并推進、優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施的開發(fā)。

在配套政策方面，各國還應(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)等方面對低碳?xì)鋺?yīng)用的限制，提供適當(dāng)?shù)募钫叽龠M產(chǎn)業(yè)初期低碳?xì)涞慕】蛋l(fā)展，并解決先發(fā)風(fēng)險。同時，依靠高強度的研發(fā)支持來降低碳?xì)洚a(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)成本，推動新技術(shù)應(yīng)用并提升其競爭力。

商用車成全球領(lǐng)導(dǎo)者，中國路徑有別特色鮮明

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

中國燃料電池汽車以商用車為主，在全球范圍內(nèi)獨樹一幟。IEA數(shù)據(jù)顯示，2019年末，燃料電池客車保有量近4300輛，輕型卡車則超1800輛，在全球相應(yīng)車型總保有量的占比分別為97%和98%，成為商用車領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者。

同時，氫在其他交通工具上的應(yīng)用也在積極推進，燃料電池有軌電車已在佛山開始運營。

根據(jù)IEA數(shù)據(jù)顯示，我國低碳?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目合計達到356.7MW。而大規(guī)?；茉唇Y(jié)合CCUS制氫和氫基燃料項目2個，可捕集多達91萬噸CO2。