中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)氫能分會(huì)獲悉，IEA日前發(fā)布《2020年能源技術(shù)展望》報(bào)告(以下簡(jiǎn)稱“報(bào)告”)，報(bào)告特別對(duì)包括氫能在內(nèi)的清潔能源創(chuàng)新技術(shù)加速發(fā)展作出評(píng)估，明確了加快清潔能源創(chuàng)新的重要性，可使全球有最好的機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)能源和氣候目標(biāo)，包括凈零排放。

報(bào)告認(rèn)為，為實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》等全球應(yīng)對(duì)氣候變化減排目標(biāo)，僅依靠當(dāng)前所使用的技術(shù)不足以使世界實(shí)現(xiàn)徹底脫碳。雖然已有越來(lái)越多的政府和企業(yè)承諾未來(lái)幾十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)二氧化碳凈零排放，但這些承諾與清潔能源技術(shù)目前的狀態(tài)之間還存在明顯脫節(jié)。IEA表示，如果不加快能源創(chuàng)新，凈零排放目標(biāo)將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

雖然能源效率的提升和可再生能源規(guī)模擴(kuò)大是實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)的根本，但對(duì)于眾多難于脫碳的高排放行業(yè)仍需要使用其他技術(shù)，這些行業(yè)包括航運(yùn)、重卡、航空等遠(yuǎn)距離交通領(lǐng)域和鋼鐵、水泥、化工等重工業(yè)領(lǐng)域。報(bào)告指出，這些部門的脫碳將在很大程度上要求開(kāi)發(fā)尚未使用的新技術(shù)，比如氫能。

根據(jù)IEA的評(píng)估，在可持續(xù)發(fā)展情境中，預(yù)計(jì)到2070年，已在市場(chǎng)大規(guī)模商業(yè)部署的成熟技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的二氧化碳減排量?jī)H占全部減排量的1/4，處在早期應(yīng)用階段的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的碳減排量占比達(dá)40%，另有近35%將由尚處于原型或示范階段的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

報(bào)告認(rèn)為，處于原型或示范階段的新技術(shù)主要來(lái)自四個(gè)方面，包括電氣化、氫及其衍生燃料、二氧化碳捕捉和生物能源。這些新技術(shù)將作為關(guān)鍵組成部分共同構(gòu)建一個(gè)更清潔、更具彈性、凈零排放的未來(lái)能源系統(tǒng)。

IEA強(qiáng)調(diào)，新技術(shù)將為政府、工業(yè)和清潔能源投資者提供的巨大的機(jī)會(huì)。到2040年，對(duì)目前僅處于原型或示范階段的技術(shù)的年平均投資總額約為3500億美元，到2060年達(dá)到近3萬(wàn)億美元。

低碳?xì)湄酱虡I(yè)化開(kāi)發(fā)

報(bào)告指出，使用低碳?xì)浜蜌浠剂鲜菍?shí)現(xiàn)凈零排放的主要途徑之一。不過(guò)，在將氫能價(jià)值鏈的所有步驟商業(yè)化的過(guò)程中尚面臨眾多技術(shù)挑戰(zhàn)。

IEA認(rèn)為，目前的低碳?xì)鋬r(jià)值鏈中，氫的生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和應(yīng)用所需的各項(xiàng)技術(shù)都處于不同的成熟階段，并面臨特定的技術(shù)問(wèn)題(圖1)。

圖1 低碳?xì)鋬r(jià)值鏈技術(shù)水平

低碳制氫環(huán)節(jié)來(lái)看，目前商業(yè)化所能使用的技術(shù)中，電解制氫工藝的先進(jìn)程度尚不如使用具有CCUS的天然氣制氫工藝。而應(yīng)用環(huán)節(jié)中，除了在煉油和化工生產(chǎn)中的傳統(tǒng)應(yīng)用外，目前低碳?xì)涞氖褂檬艿搅松虡I(yè)化技術(shù)的限制，僅限于輕型車輛、建筑供暖以及配電系統(tǒng)中的發(fā)電。報(bào)告強(qiáng)調(diào)，氫很大一部分潛在需求的釋放仍需要?dú)浼皻浠剂显阡撹F和重型運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域商業(yè)規(guī)模的示范和部署。

整體來(lái)看，低碳?xì)鋬r(jià)值鏈上大多數(shù)需要的技術(shù)仍只處于示范或原型階段。長(zhǎng)期的政策支持和持續(xù)的研發(fā)與示范仍相當(dāng)重要。

氫能價(jià)值鏈創(chuàng)新呈現(xiàn)良好勢(shì)頭

氫能技術(shù)在2019年呈現(xiàn)出較好的發(fā)展勢(shì)頭。報(bào)告指出，以水電解為主的制氫設(shè)施裝機(jī)達(dá)到了25兆瓦以上，其中日本福島部署的10兆瓦水電解制氫裝置，是2010年以來(lái)所有同類項(xiàng)目平均裝機(jī)規(guī)模的20倍。而未來(lái)幾年，還將有數(shù)百兆瓦規(guī)模的大型電解制氫工廠投產(chǎn)。

主要受到亞洲市場(chǎng)需求激增的推動(dòng)，2019年燃料電池汽車保有量相比2018年幾乎翻了一番。加氫站也正在全球范圍內(nèi)擴(kuò)張，2019年增速達(dá)20%。報(bào)告同時(shí)顯示，法國(guó)和意大利最近進(jìn)行了分別高達(dá)20%和10%-29%的天然氣管網(wǎng)摻氫的示范和中試試驗(yàn)，而瑞典即將開(kāi)始運(yùn)營(yíng)一個(gè)大型中試工廠，使用電解氫鋼鐵生產(chǎn)工藝。

IEA研究表明，政府資金在加快流向氫能創(chuàng)新技術(shù)。2019年全球公共能源研發(fā)支出增長(zhǎng)3%，達(dá)到300億美元，低碳能源技術(shù)約占其中的80%。在中國(guó)，2019年能源研發(fā)中的低碳部分增長(zhǎng)了10%，特別是在能效和氫氣方面的研發(fā)增長(zhǎng)很大。在歐洲和美國(guó)，兩個(gè)經(jīng)濟(jì)體的公共能源研發(fā)支出都增長(zhǎng)了7%，高于最近的年度趨勢(shì)。

中國(guó)科技部的“國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目”在2019年將約6500萬(wàn)美元分配給可再生能源和氫氣。在歐洲，“燃料電池和氫氣聯(lián)合項(xiàng)目”將公共和私人資金聯(lián)合起來(lái)，協(xié)調(diào)每年超過(guò)2億美元的支出，參照該項(xiàng)目，歐盟和成員國(guó)正在重新努力進(jìn)一步協(xié)調(diào)研究資金。在日本，2020年1月發(fā)布了新的“環(huán)境創(chuàng)新戰(zhàn)略”，突出了多達(dá)39個(gè)優(yōu)先能源技術(shù)領(lǐng)域，新增了零碳鋼方面的新優(yōu)先事項(xiàng)。

企業(yè)能源研發(fā)的增長(zhǎng)在向可再生能源領(lǐng)域傾斜，可再生能源領(lǐng)域的公司在2010年至2019年期間的研發(fā)支出增長(zhǎng)了74%，但水泥和鋼鐵等缺乏商業(yè)化深度脫碳解決方案的行業(yè)，在研發(fā)上的支出不足。2019年中，一些主要工業(yè)企業(yè)做出了實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)的承諾，以企業(yè)或私人資金為主，已有十多個(gè)項(xiàng)目正在開(kāi)展前期設(shè)計(jì)工作，包括歐洲的H2.50、H21、Hynergy和Nort H2等項(xiàng)目以及加拿大的圣丹斯(Sundance)氫能項(xiàng)目。

報(bào)告稱，2019年風(fēng)險(xiǎn)投資保持強(qiáng)勁，投資額達(dá)到40億美元，清潔能源技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)的行業(yè)和國(guó)家更加多樣化，氫能和儲(chǔ)能增長(zhǎng)最快(圖2)，美國(guó)、歐洲和中國(guó)在全球能源風(fēng)險(xiǎn)投資活動(dòng)中的份額有所增長(zhǎng)。

圖2 能源技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)的全球早期風(fēng)險(xiǎn)投資交易

加速技術(shù)創(chuàng)新 早日實(shí)現(xiàn)凈零排放

報(bào)告模擬了不同速度的技術(shù)創(chuàng)新情景對(duì)全球脫碳的影響。IEA指出，在加快創(chuàng)新的情況下，到2050年，目前處于原型或示范階段的技術(shù)所節(jié)省的二氧化碳將比可持續(xù)發(fā)展情景下高出75%以上。這要求今天處于示范或大規(guī)模原型設(shè)計(jì)階段的關(guān)鍵清潔能源技術(shù)最遲在六年內(nèi)推向市場(chǎng)，比可持續(xù)發(fā)展情景下的速度快了一倍。

在這一情況下，與可持續(xù)發(fā)展情景相比，2050年全球?qū)浜蜌浠剂系男枨髮⒃鲩L(zhǎng)近25%，其中大部分需求來(lái)自工業(yè)和運(yùn)輸部門。這意味著從現(xiàn)在到2050年，平均每個(gè)月安裝兩座新的100萬(wàn)噸氫基鋼廠，這一速度是可持續(xù)發(fā)展情景下的兩倍多;平均每個(gè)月投入使用的氨燃料大型船舶超過(guò)60艘，也達(dá)到可持續(xù)發(fā)展方案中部署速度的兩倍。

IEA在報(bào)告里提出了縮短技術(shù)創(chuàng)新周期和實(shí)現(xiàn)凈零排放的五個(gè)關(guān)鍵原則，包括：一、區(qū)分輕重緩急，跟蹤調(diào)整;二、提升公共研發(fā)和市場(chǎng)主導(dǎo)的私人創(chuàng)新能力;三、解決價(jià)值鏈上的所有環(huán)節(jié);四、打造賦能基礎(chǔ)設(shè)施;五、在全球范圍內(nèi)為區(qū)域成功而努力。

在創(chuàng)新速度下降的情況下，商業(yè)化應(yīng)用前的氫能技術(shù)示范項(xiàng)目會(huì)延遲，處于早期應(yīng)用階段的氫能技術(shù)部署也會(huì)放緩，IEA認(rèn)為，這將導(dǎo)致2030年和2040年的年度氫氣需求分別減少9%和12%。交通運(yùn)輸業(yè)的氫氣需求降幅最大，與可持續(xù)發(fā)展情景相比，2040年的氫氣需求將下降近1200萬(wàn)噸。另外，用于制備綠氫的電解槽的部署也將放緩，預(yù)計(jì)到2030年，與可持續(xù)發(fā)展情景相比，氫電解槽等關(guān)鍵技術(shù)的資本成本將上升近10%，這將帶來(lái)一系列問(wèn)題，增加投資挑戰(zhàn)和融資成本，削弱該行業(yè)以所需速度擴(kuò)大生產(chǎn)的能力。

氫將重塑未來(lái)清潔能源體系

新冠肺炎疫情為氫能發(fā)展帶來(lái)了不確定性。IEA一項(xiàng)調(diào)查顯示，正在開(kāi)發(fā)凈零排放技術(shù)的公司普遍認(rèn)為研發(fā)預(yù)算可能會(huì)減少，而氫能在新技術(shù)體系中所受影響最小(圖3)。

圖3 新冠肺炎對(duì)清潔能源創(chuàng)新的預(yù)期影響調(diào)查結(jié)果(2020.5)

不過(guò)，IEA在報(bào)告中強(qiáng)調(diào)，新冠肺炎危機(jī)對(duì)清潔能源技術(shù)創(chuàng)新既是風(fēng)險(xiǎn)也是機(jī)遇。它為各國(guó)政府提供了一個(gè)千載難逢的機(jī)會(huì)，重新安排和促進(jìn)創(chuàng)新。多個(gè)國(guó)家目前正在制定大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇計(jì)劃，為各國(guó)政府提供了一個(gè)支持清潔能源創(chuàng)新工作和加快技術(shù)進(jìn)步的機(jī)會(huì)。

報(bào)告顯示，因?yàn)橐咔橛绊?，一些氫氣?xiàng)目宣布推遲。但有更多國(guó)家、企業(yè)和機(jī)構(gòu)確認(rèn)了氫能技術(shù)發(fā)展計(jì)劃。德國(guó)和挪威等幾個(gè)國(guó)家的政府在6月初宣布了他們的氫氣發(fā)展戰(zhàn)略，并做出了堅(jiān)定的承諾，開(kāi)發(fā)完全基于電解氫的鋼鐵生產(chǎn)工藝的HYBRIT項(xiàng)目幾大鋼鐵巨頭也于2020年6月確認(rèn)了其承諾，工業(yè)規(guī)模示范工廠將在2023年開(kāi)建，最早2026年投產(chǎn)。

近幾個(gè)月來(lái)，促進(jìn)氫相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新的新舉措也層出不窮。澳大利亞承諾提供3億澳元資金支持氫能項(xiàng)目。下一代歐盟計(jì)劃(Next Generation EU plan)將對(duì)氫氣技術(shù)的投資視為支持經(jīng)濟(jì)從新冠肺炎危機(jī)中復(fù)蘇的工具。而來(lái)自能源和運(yùn)輸部門的六家丹麥公司已經(jīng)宣布共同努力開(kāi)發(fā)用于長(zhǎng)途運(yùn)輸和重工業(yè)的氫基燃料，首批項(xiàng)目將于2023年開(kāi)始運(yùn)營(yíng)，今年4月，戴姆勒等幾家汽車制造商宣布計(jì)劃開(kāi)始生產(chǎn)重型公路車輛用燃料電池，ABB也準(zhǔn)備與合作伙伴聯(lián)手開(kāi)發(fā)適用于遠(yuǎn)洋輪船的兆瓦級(jí)燃料電池系統(tǒng)。

IEA在報(bào)告中強(qiáng)調(diào)，新冠肺炎疫情后各國(guó)的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇措施為包括氫能在內(nèi)的新技術(shù)的創(chuàng)新提供了新的機(jī)會(huì)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，氫將重塑未來(lái)，走向更清潔的能源。(氫促匯)