全球主要經(jīng)濟體氫能戰(zhàn)略及項目布局特點分析

程諾，劉瀟瀟，曹勇

（中國石化集團經(jīng)濟技術(shù)研究院有限公司，北京100029）

碳中和目標約束下，全球能源轉(zhuǎn)型進程持續(xù)加速，碳減排力度不斷加大。氫能有利于實現(xiàn)工業(yè)、交通等難減排領(lǐng)域的深度脫碳，被視為未來可有效接替終端傳統(tǒng)化石能源的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)型方向。近年來世界主要經(jīng)濟體積極推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在各國氫能戰(zhàn)略統(tǒng)籌下國際能源公司順應能源轉(zhuǎn)型潮流，將氫能定位為能夠與油氣業(yè)務緊密結(jié)合、協(xié)同發(fā)展的主要能源品種，積極謀劃發(fā)展氫能業(yè)務，低碳氫能項目動向不斷。該文重點分析全球主要經(jīng)濟體氫能戰(zhàn)略及氫能項目布局特點，并據(jù)此提出我國能源化工企業(yè)氫能業(yè)務發(fā)展的相關(guān)建議。

1 全球主要經(jīng)濟體氫能發(fā)展戰(zhàn)略概述

總體而言，世界已發(fā)布氫能戰(zhàn)略的國家可分為能源轉(zhuǎn)型先行者、能源技術(shù)引領(lǐng)者、傳統(tǒng)能源出口者和能源資源匱乏者四大類。不同經(jīng)濟體的能源資源稟賦、能源轉(zhuǎn)型壓力和國內(nèi)市場空間存在差異，所發(fā)布的氫能戰(zhàn)略重心及在全球市場的定位也有所不同。具體比較詳見表1。

1.1 能源轉(zhuǎn)型先行者：推動氫能發(fā)展，助力難減排行業(yè)脫碳

以德國等歐盟國家為代表的能源轉(zhuǎn)型先行者將氫能產(chǎn)業(yè)視為重點行業(yè)深度脫碳的重要推動力，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)以維護其綠色低碳環(huán)保形象，引領(lǐng)世界綠色化轉(zhuǎn)型。歐盟一直積極應對氣候變化、減少溫室氣體排放，減排目標相對激進——已就《歐洲氣候法》達成臨時協(xié)議，計劃2030年溫室氣體凈排放量較1990年至少減少55%，2050年實現(xiàn)凈零排放。在其能源轉(zhuǎn)型進程中，電力部門以可再生能源及天然氣發(fā)電替代煤電率先脫碳，轉(zhuǎn)型成效顯著。隨著進程推進，歐盟能源轉(zhuǎn)型逐步步入深水區(qū)，即工業(yè)部門的深度脫碳。尤其在歐盟重塑工業(yè)競爭力的政策導向下，其深度脫碳對歐洲整體的能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要[1]。氫能特別是低碳排氫能，可為鋼鐵、石化化工等難減排行業(yè)提供有效的碳中和解決方案，將成為工業(yè)部門深度脫碳的重要路徑。

1.2 能源技術(shù)引領(lǐng)者：關(guān)注氫能技術(shù)研發(fā)，以駕馭產(chǎn)業(yè)未來主導權(quán)

以美國為代表的能源技術(shù)引領(lǐng)國秉承“實用主義”，更為關(guān)注氫能技術(shù)研發(fā)，以駕馭產(chǎn)業(yè)未來主導權(quán)，在“綠氫”規(guī)?；瘧梅矫鎰t較為審慎。對于氫能這一能源轉(zhuǎn)型中的重要領(lǐng)域，美國始終重視相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，以確?？神{馭產(chǎn)業(yè)未來主導權(quán)。美國能源部H2@Scale 計劃近年來持續(xù)提供資金以支持氫能產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、安全監(jiān)管以及在 工業(yè)、交通領(lǐng)域的示范項目等[2-3]。但在制氫來源選擇及規(guī)?；瘧梅矫鎰t堅持市場驅(qū)動，關(guān)注技術(shù)成熟度及經(jīng)濟性，在氫能不具備大規(guī)模商業(yè)化應用的條件下審慎推廣，僅將其作為遠期能源轉(zhuǎn)型的儲備力量[4]。

表1 世界主要經(jīng)濟體氫能戰(zhàn)略影響因素

1.3 傳統(tǒng)能源出口者：大力提升氫氣生產(chǎn)能力，以維護其能源出口地位

以澳大利亞、俄羅斯、沙特為代表的傳統(tǒng)油氣出口國正積極致力于在碳中和時代成為低碳氫能的生產(chǎn)、出口大國，從而保障其在能源轉(zhuǎn)型大背景下的出口核心國地位。為應對碳中和目標帶來的能源轉(zhuǎn)型加快及市場需求變化，各出口國也陸續(xù)制定了涵蓋氫能生產(chǎn)和出口的產(chǎn)業(yè)扶持政策，以搶占新興能源市場。

澳大利亞政府2019年發(fā)布《國家氫能戰(zhàn)略》表示“力爭到2030年成為全球氫能產(chǎn)業(yè)主要參與者”，近年來積極推動與日、韓等國的氫能貿(mào)易，以形成穩(wěn)定的國際合作關(guān)系[4]。隨著歐盟能源轉(zhuǎn)型步伐加快及對氫能重視度提高，俄羅斯政府也相應加大對 氫能關(guān)注力度以適應歐盟能源需求變化，預計到本世紀中葉俄對歐出口的能源產(chǎn)品將逐步從油氣轉(zhuǎn)向低碳能源如氫能；其2020 年發(fā)布的《2035 年能源戰(zhàn)略》明確提出了氫能出口目標：2024 年氫能出口量達20 萬噸、2035 年至少達200 萬噸。沙特阿拉伯雖暫未發(fā)布氫能戰(zhàn)略，但在公開場合均表示 “致力于成為世界最大氫氣出口國”，該國大型“綠氫”生產(chǎn)基地等項目也體現(xiàn)出計劃搶占國際出口市場的意圖。

1.4 能源資源匱乏者：積極開發(fā)海外氫能，以保障能源安全

以日本、韓國為代表的能源對外依存度較高的國家，發(fā)展氫能主要為保障本國能源安全。日本較早發(fā)布氫能發(fā)展路線圖，但受制于其國內(nèi)資源稟賦，可再生制氫條件有限，該國主要開拓海外資源。其戰(zhàn)略特別強調(diào)要構(gòu)建全球氫能供應鏈，著眼世界范圍的低成本可再生能源以及褐煤等能源并結(jié)合CCS技術(shù)實現(xiàn)低碳制氫，并利用氫氣液化技術(shù)實現(xiàn)遠程海洋運輸[5-6]。韓國積極發(fā)展氫能以保障能源安全，同時希望氫能產(chǎn)業(yè)能夠成為未來經(jīng)濟發(fā)展新的增長極，致力于打造氫經(jīng)濟領(lǐng)先國家。

2 全球主要經(jīng)濟體氫能項目布局分析

在氫能戰(zhàn)略指引下，各國能源企業(yè)積極謀劃發(fā)展氫能業(yè)務，主要經(jīng)濟體項目布局特點鮮明，既反映了現(xiàn)階段全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展共同趨勢，又折射出差異化的戰(zhàn)略定位。

2.1 項目重心不同

歐洲重視“綠氫”的規(guī)?；l(fā)展。由于推進應對氣候變化的目標高，碳減排壓力大，可選路徑有限，歐洲非常重視發(fā)展“綠氫”。德國氫能戰(zhàn)略明確將“綠氫”作為未來發(fā)展重點，計劃在2030年前將電解水制“綠氫”的產(chǎn)能提高至5 GW，2040 年前提高至10 GW。同時，歐盟企業(yè)積極利用北海風力資源，發(fā)展百萬噸級“綠電”制氫大型項目。北海Nort H2“綠氫”、AquaVentus風電制氫兩個“電氫”一體化項目均依托地理優(yōu)勢，利用海上風電制氫，預計2035-2040 年實現(xiàn)10 GW 以上風電制氫，最終“綠氫”年產(chǎn)能可達100 萬噸[7]。氫能利用場景以工業(yè)領(lǐng)域為主且更加多元。如德國氫能最主要的應用領(lǐng)域是工業(yè)部門，但在交通等領(lǐng)域也有廣泛應用。工業(yè)領(lǐng)域的應用重點是助力難減排行業(yè)實現(xiàn)碳中和，如冶金行業(yè)的氫氣直接還原工藝，石化化工行業(yè)以“綠氫”“藍氫”替代“灰氫”，形成工業(yè)生產(chǎn)“零碳排”新模式；而交通運輸設備制造企業(yè)則依托產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢積極研發(fā)氫燃料交通工具。

美國在產(chǎn)業(yè)低碳化方向上偏重發(fā)展“藍氫”。由于天然氣資源條件優(yōu)越、成本低廉，加之CCUS技術(shù)規(guī)?；渴饤l件相對成熟，美國企業(yè)更青睞發(fā)展以天然氣制氫配套CCUS獲得“藍氫”。如巴肯能源欲將Great Plains合成燃料廠收購后改造為美國最大的低成本“藍氫”生產(chǎn)設施，預計年產(chǎn)能約31萬噸[8]。

澳大利亞、沙特阿拉伯、俄羅斯均采取多種來源生產(chǎn)氫，但側(cè)重點有所不同，應用領(lǐng)域更為關(guān)注氫儲運及出口貿(mào)易。澳大利亞兼具較好的可再生能源和化石能源資源稟賦，其制氫來源可選項較多，首選光伏發(fā)電等可再生能源制氫，其次為化石能源制氫與CCS 技術(shù)結(jié)合；西澳大利亞正建設Western Green Energy Hub大型項目，近期目標配套50 GW的風電和光伏，遠期目標形成超300 萬噸/年綠氫產(chǎn)能。沙特阿拉伯以生產(chǎn)“藍氫”為主，同時試水“綠氫”項目。其豐富的天然氣儲量以及原油開采過程中的大量伴生天然氣均可用于制“藍氫”；同時其太陽能資源稟賦較好，為“綠氫”生產(chǎn)提供有利條件。沙特于2020年投資建設太陽神綠色燃料項目，配有光伏、風電和儲能系統(tǒng)，預計投產(chǎn)后氫氣產(chǎn)量有望達到約24 萬噸/年[9]。俄羅斯在氫能戰(zhàn)略中傾向以“藍氫”及“黃氫1世界核能協(xié)會將核能制氫稱為“黃氫”（Yellow Hydrogen）或“粉氫”（Pink Hydrogen）?！卑l(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，而非“綠氫”。目前，俄羅斯天然氣和國家原子能公司分別負責天然氣重整+CCS制備“藍氫”、天然氣高溫裂解制備“青氫2“青氫”即Turquoise Hydrogen。引自：Hydrogen： A Future Cornerstone of EU-Russia Energy Relations? | Institute for Advanced Sustainability Studies (iass-potsdam．de)即甲烷在高溫無氧條件下裂解成為氫氣和碳，不產(chǎn)生二氧化碳。”以及“黃氫”試點項目。應用領(lǐng)域更關(guān)注氫儲運及出口貿(mào)易。澳大利亞和俄羅斯均將出口作為重要應用場景，以實現(xiàn)其打造全球氫氣供應基地的戰(zhàn)略目標；沙特雖未發(fā)布相關(guān)戰(zhàn)略，但從項目動向看，也聚焦于氫氣出口。相應地，為保障出口貿(mào)易，澳大利亞和俄羅斯著力構(gòu)建完善的儲運系統(tǒng)，澳政府支持啟動了澳日間涵蓋褐煤制氫、運輸在內(nèi)的氫能供應鏈項目（HESC）；俄計劃依托天然氣管網(wǎng)優(yōu)勢，采取天然氣管網(wǎng)摻氫等方式建立氫氣管網(wǎng)。

日本力推氫能在交通、居民和電力等部門的應用，以燃料電池開發(fā)為應用重點。交通方面，日本明確提出了2030年加氫站、燃料電池汽車等發(fā)展的量化目標，近年來燃料電池交通工具及配套加氫設施均發(fā)展迅速，截至2020年底在營加氫站數(shù)量位居全球首位。民用方面，日本家庭通過安裝微型熱電聯(lián)供系統(tǒng)，以氫氣為燃料供燃料電池發(fā)電，同時聯(lián)產(chǎn)熱能供應暖氣和熱水。韓國尤為重視氫能在交通領(lǐng)域的應用，計劃到2040年氫燃料電池汽車累計產(chǎn)量增至620萬輛。

2.2 項目特點鮮明

一是能源資源稟賦及產(chǎn)業(yè)定位分化使各經(jīng)濟體氫能項目發(fā)展趨勢存在差異，同時氫能應用場景存不確定性，在氫能交通、氫能冶金和“綠氫煉化” 等新興領(lǐng)域，全球氫能產(chǎn)業(yè)仍處于產(chǎn)業(yè)導入探索期，使得各經(jīng)濟體呈現(xiàn)差異化發(fā)展趨勢。歐洲重視“綠氫”的規(guī)?；l(fā)展，積極推動工業(yè)部門減碳，力推“綠氫冶金”“綠氫煉化”重大項目，加快低碳轉(zhuǎn)型步伐。美國致力于推動氫能與燃料電池領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)的持續(xù)進步，在產(chǎn)業(yè)低碳化方向上偏重發(fā)展基于低成本天然氣的“藍氫”，在推動能源轉(zhuǎn)型的同時降低轉(zhuǎn)型成本。澳大利亞、沙特阿拉伯及俄羅斯均采取多種來源生產(chǎn)氫，聚焦于爭奪國際氫能出口市場，兼顧國內(nèi)能源供給轉(zhuǎn)型。日、韓致力于搶占氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點，氫能交通發(fā)展速度較快。

二是“綠氫”被多數(shù)經(jīng)濟體視為遠期氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心，但現(xiàn)階段“藍氫”等低碳氫仍被視為擴大氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模，促進氫經(jīng)濟起步的有效工具。歐洲等可再生能源資源稟賦豐富的地區(qū)重視“綠氫”；而美國等化石能源資源稟賦豐富且CCUS技術(shù)領(lǐng)先的國家優(yōu)先發(fā)展“藍氫”?？傮w而言，受碳中和目標約束，多數(shù)經(jīng)濟體在氫能長期發(fā)展目標中將“綠氫”視為核心。詳見表2。

表2 世界主要經(jīng)濟體氫能生產(chǎn)來源

三是工業(yè)和交通領(lǐng)域目前是氫能主要應用領(lǐng)域，但各經(jīng)濟體在細分領(lǐng)域各有側(cè)重。在以工業(yè)為經(jīng)濟發(fā)展根基，且碳減排目標相對激進的地區(qū)如歐洲，高碳排工業(yè)園區(qū)的低碳轉(zhuǎn)型是綠色氫能應用的重要方向[10]。各主要經(jīng)濟體均看重氫能在長途運輸中的應用；但日本等亞洲國家在乘用車領(lǐng)域也賦予氫能重要地位。具體比較詳見表3。

表3 世界主要經(jīng)濟體氫能應用場景

3 對我國企業(yè)氫能業(yè)務發(fā)展的啟示建議

3.1 持續(xù)關(guān)注技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國家戰(zhàn)略發(fā)布動向，動態(tài)完善公司頂層設計

近年來我國亦積極推動氫能產(chǎn)業(yè)示范運營，并開展商業(yè)化探索。2020年，《關(guān)于2019年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃執(zhí)行情況與2020年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃草案的報告》提出“制定國家氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃”。能源局在關(guān)于政協(xié)十三屆全國委員會第四次會議第0835號提案的答復中亦提及將“強化頂層設計，研究制定氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃”。預計國家氫能戰(zhàn)略在“十四五”期間將頒布實施。

建議密切關(guān)注國家氫能戰(zhàn)略發(fā)布動向，從更遠考慮、更廣范圍統(tǒng)籌謀劃和推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。強化行業(yè)戰(zhàn)略與企業(yè)“雙碳目標”的有機有效銜接，為氫能業(yè)務發(fā)展提供長效體制機制保障。特別要前瞻研究遠期20-30年后氫能社會的應用場景、產(chǎn)業(yè)生態(tài)、市場規(guī)模、利用結(jié)構(gòu)，提出企業(yè)切入的發(fā)展領(lǐng)域及路徑方式，動態(tài)跟進分析發(fā)展環(huán)境，與時俱進地優(yōu)化調(diào)整。

3.2 以技術(shù)為先，加大對氫能產(chǎn)業(yè)鏈前期開發(fā)投入

現(xiàn)階段氫能在交通、冶金和“綠氫煉化”等新興領(lǐng)域仍處于探索階段，各經(jīng)濟體的發(fā)展路線有所差異。我國已逐步賦予氫能產(chǎn)業(yè)推動能源轉(zhuǎn)型、保障能源安全、拉動經(jīng)濟增長的多重定位，預計未來應用場景也將多元化發(fā)展。建議圍繞“制儲運用”全產(chǎn)業(yè)鏈，從工業(yè)、交通、建筑和電力等應用場景全面考慮發(fā)展路徑和業(yè)務布局，暢通“藍氫”、“綠氫” 業(yè)務鏈。

加大對氫能產(chǎn)業(yè)鏈前期開發(fā)科技投入。尤其是氫氣制備、檢測和儲運等環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)，電解水制氫、燃料電池和儲氫瓶等環(huán)節(jié)關(guān)鍵材料以及氫氣加注和安全等環(huán)節(jié)關(guān)鍵設備，打通關(guān)鍵堵點。借鑒歐洲、日本等經(jīng)濟體氫能戰(zhàn)略中以產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟推動科技創(chuàng)新和大型商業(yè)項目開發(fā)的模式，石化企業(yè)可聯(lián)合油氣、煤炭、新能源發(fā)電、氫能汽車制造、天然氣管網(wǎng)等行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)，著重考慮推進“油電聯(lián)盟”，打破行業(yè)壁壘，加強系統(tǒng)化部署能力。

3.3 前瞻布局國際開放合作，建立完善國際國內(nèi)氫能生態(tài)圈

目前全球氫能市場仍處于導入期，亟需資源國、技術(shù)持有國和消費國協(xié)作培育開發(fā)國際市場，先導國家整合氫鏈“研產(chǎn)學用金”各方力量并實施扶持政策攻克關(guān)鍵瓶頸，合力貫通“綠電-綠氫-儲運-新應用”等關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)鏈，共同推動氫能產(chǎn)業(yè)逐步減少補貼依賴，步入更多依靠內(nèi)生力量實現(xiàn)健康發(fā)展的可持續(xù)成長期。此背景下國際合作逐步開啟，如澳大利亞已與日韓建立氫氣貿(mào)易關(guān)系。建議有關(guān)企業(yè)結(jié)合業(yè)務基礎及未來應用場景，綜合考慮地緣政治、合作關(guān)系等因素，前瞻性布局國際合作，緊跟發(fā)展大勢，提升產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展和重點環(huán)節(jié)布局能力，爭取國際氫能市場話語權(quán)乃至引領(lǐng)權(quán)，共建氫能生態(tài)圈。