國際能源署(IEA)發(fā)布的《全球氫能進(jìn)展》報(bào)告指出，氫能技術(shù)在2019年保持了強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)頭，引起了全球決策者的濃厚興趣。報(bào)告認(rèn)為，當(dāng)前氫能的發(fā)展面臨前所未有的政策機(jī)遇，但仍需做出更多努力，以進(jìn)一步促進(jìn)發(fā)展，報(bào)告最后提出了6項(xiàng)相關(guān)行動(dòng)建議。

2019年投入運(yùn)營的電解氫容量的創(chuàng)下最新紀(jì)錄，接下來幾年還將有一些重要進(jìn)展。由于在中國、日本和韓國的出色發(fā)展，燃料電池電動(dòng)汽車市場也幾乎翻了一番。但是，氫的低碳化生產(chǎn)能力并沒明確長進(jìn)，且與可持續(xù)發(fā)展情景(SDS)不在同一軌道之上。未來，需要做出更大的努力來擴(kuò)大氫的生成規(guī)模以降低成本，并在目前的氫應(yīng)用中，用低碳?xì)?綠氫，藍(lán)氫)代替高碳?xì)?灰氫);并將氫的使用擴(kuò)展到新的應(yīng)用領(lǐng)域。但低碳?xì)湓诠I(yè)中的應(yīng)用進(jìn)展緩慢，向現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)中注入氫氣是快速提升低碳?xì)湫枨笠源龠M(jìn)其發(fā)展的有效方法。

歷史上已宣布的以及2030年可持續(xù)發(fā)展情景(SDS)中的2010-2030年低碳?xì)渖a(chǎn)

每年對(duì)純氫的需求約為70 Mt，主要用于煉油和化學(xué)生產(chǎn)。目前，這種氫氣是從天然氣和煤炭中產(chǎn)生的，所以其產(chǎn)生的二氧化碳排放量很大。可以使用三個(gè)主要指標(biāo)來跟蹤氫氣的清潔能源進(jìn)度：

1.在現(xiàn)有的工業(yè)應(yīng)用中，低碳?xì)渖a(chǎn)在多大程度上替代了常規(guī)氫。

2.對(duì)新領(lǐng)域的需求(例如某些運(yùn)輸和工業(yè)應(yīng)用，氣網(wǎng)注入和電力存儲(chǔ)領(lǐng)域)，在這些領(lǐng)域中，諸如可存儲(chǔ)性和使用過程中產(chǎn)生的有害排放物少等特點(diǎn)使氫可成為清潔能源的主要載體。

3.諸如電解池、燃料電池以及具有碳捕集、利用或封存(CCUS)的制氫等跨領(lǐng)域技術(shù)的規(guī)模擴(kuò)大、成本降低和改進(jìn)(效率、壽命和工藝集成)。

1、低碳制氫的產(chǎn)能增加，尤其是電解制氫

發(fā)展低碳制氫(藍(lán)氫、綠氫)技術(shù)，對(duì)清潔能源轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。目前，全球大部分氫的生產(chǎn)主要通過天然氣重整制氫和煤氣化制氫等排放密集型技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

發(fā)展低碳制氫(藍(lán)氫、綠氫)技術(shù)，主要包括：

1、將常規(guī)制氫技術(shù)與碳捕集、利用與封存(CCUS)集成;

2、通過電解水制氫。

在短中期內(nèi)，將常規(guī)制氫與CCUS相結(jié)合仍然是低碳制氫的主要途徑，這是因?yàn)槠渖a(chǎn)成本比電解水等低碳技術(shù)要低。截至2019年底，共有6個(gè)CCUS常規(guī)制氫項(xiàng)目投產(chǎn)，每年可生產(chǎn)低碳?xì)?5萬噸。另外，還有20多個(gè)新項(xiàng)目宣布將在2020年代投產(chǎn)，主要集中在歐洲北海周邊國家。

電解槽可以從低碳電力和水中產(chǎn)生干凈的氫氣。近年電解制氫項(xiàng)目的數(shù)量和裝機(jī)容量增長很快，從2010年的不足1 MW，增至2019年超過25 MW。此外，項(xiàng)目規(guī)模也顯著增加，2010年后的前幾年，大多數(shù)項(xiàng)目規(guī)模低于0.5 MW，而到了2017-2019年，德國投運(yùn)的規(guī)模最大項(xiàng)目為6 MW。

2020年3月，日本投運(yùn)了一個(gè)10 MW項(xiàng)目。另外，加拿大有20 MW項(xiàng)目正在建設(shè)中。此外，預(yù)計(jì)有數(shù)百兆瓦的電解制氫項(xiàng)目將在2020年后開始運(yùn)營。

2014~2023年全球已投運(yùn)和計(jì)劃投運(yùn)電解氫產(chǎn)能(最大項(xiàng)目和總項(xiàng)目)

2、氫能在交通運(yùn)輸行業(yè)中的應(yīng)用比以往任何時(shí)候增長都快，但氫燃料電池汽車也只占新型低碳汽車銷量的0.5%

受亞洲市場增長的影響，全球燃料電池汽車市場蓬勃發(fā)展。2019年底，全球燃料電池汽車的保有量為25210輛。年銷售量達(dá)12350輛，比2018年的5800輛增加了一倍。美國的銷量從2018年的超過2300輛略有下降至2100輛/年，但其仍是全球燃料電池汽車最大的保有國，占全球保有量的1/3。其次是中國、日本和韓國。

2017-2019年燃料電池電動(dòng)汽車的部署以及部分國家/地區(qū)的發(fā)展目標(biāo)

2019年，燃料電池汽車在亞洲市場獲得大幅增長。其中，日本、韓國和中國的銷售量均有所增長。中國和韓國2019年燃料電池汽車銷量接近，中國為4400輛，韓國為4100輛。中國快速發(fā)展的主要原因是對(duì)燃料電池公交車和輕型卡車的政策支持，這兩種車的保有量分別達(dá)到近4300輛和1800多輛，這使得中國燃料電池公交車(97%)和卡車(98%)保有量在全球遙遙領(lǐng)先。

丹麥Hobro的 HyBalance 工廠

3、2019年全球在運(yùn)加氫站數(shù)量增長超過20%

截至2019年底，全球在運(yùn)加氫站共有470個(gè)，同比增長20%以上。日本113個(gè)加氫站排第一，第二名為德國(81個(gè))，第三名美國(64個(gè))第四名為中國，2019年內(nèi)加氫站數(shù)量從20個(gè)增加到61個(gè)。

氫能在非公路運(yùn)輸車輛的應(yīng)用正逐漸得到認(rèn)可。2018年底，阿爾斯通公司生產(chǎn)的兩輛燃料電池火車在德國投入運(yùn)營。試運(yùn)行成功后宣布還將有14列將于2021年投運(yùn)。2019年，中國在佛山投運(yùn)一輛使用燃料電池的有軌電車，并在探索氫燃料鐵路。

4、向天然氣管道網(wǎng)絡(luò)中注入氫氣可提升對(duì)低碳?xì)涞男枨?/strong>

除交通運(yùn)輸外，通過向現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施(如天然氣管道網(wǎng)絡(luò))中注入氫氣，家庭和工廠供熱也會(huì)增加對(duì)低碳?xì)涞男枨蟆７▏腉RHYD項(xiàng)目，2018年開始向天然氣管道網(wǎng)中加了6%氫氣，2019年摻入氫的比例已達(dá)到20%。

全球各地的一些項(xiàng)目已向天然氣網(wǎng)中注入氫氣。包括2015年開始的最大的項(xiàng)目已在德國投入運(yùn)營(6MW的電力輸入)，由于這是一個(gè)不斷擴(kuò)展的行業(yè)，因此2020年后將啟動(dòng)更多項(xiàng)目。越來越多國家開始對(duì)此感興趣，目前世界各地在建裝置每年可向天然氣網(wǎng)輸入2900噸氫氣。

5、低碳?xì)湓诠I(yè)應(yīng)用中具有極大潛力，但進(jìn)展依然緩慢

在所有部門中，工業(yè)領(lǐng)域?qū)涞男枨罅孔畲螅貏e是煉油、化工和鋼鐵制造業(yè)。由于這些行業(yè)通常使用高碳?xì)?灰氫)，用低碳?xì)?藍(lán)氫，綠氫)替代高碳?xì)鋵⑹窃诙唐趦?nèi)擴(kuò)大需求、減少溫室氣體排放的理想機(jī)會(huì)。

在化工和煉油行業(yè)，人們對(duì)用低碳?xì)涮娲呐d趣也日益增加。一些大型項(xiàng)目已經(jīng)將碳捕集應(yīng)用于這兩個(gè)領(lǐng)域的化石燃料制氫中，例如殼牌公司的Quest項(xiàng)目。

電解制氫雖然仍局限于一些小規(guī)模試驗(yàn)，但2019年已經(jīng)公開了一些大規(guī)模項(xiàng)目(高達(dá)100 MW電力)，預(yù)計(jì)將在2020年后投入使用，這些項(xiàng)目大多涉及煉油或甲醇以及氨的生產(chǎn)。

電解制氫在鋼鐵行業(yè)的發(fā)展也正在加速。在不對(duì)現(xiàn)有煉鋼爐進(jìn)行重大改造的情況下，氫可替代約35%的天然氣，

6、對(duì)氫的政策支持力度正在加強(qiáng)

越來越多國家在2019年前宣布了氫戰(zhàn)略和氫能發(fā)展路線圖。一些國家制定了具體的氫能技術(shù)部署。

但各國的戰(zhàn)略目標(biāo)仍以氫能在交通運(yùn)輸應(yīng)用為主，部分國家已經(jīng)開始設(shè)定氫能在工業(yè)、建筑和發(fā)電等部門的目標(biāo)。

主要國家已設(shè)定的氫能發(fā)展目標(biāo)

7、進(jìn)一步促進(jìn)氫能發(fā)展的行動(dòng)建議(Recommended actions)

氫價(jià)值鏈很復(fù)雜，需要跨部門的協(xié)調(diào)，這使其風(fēng)險(xiǎn)成倍增加，特別是低碳?xì)涞某杀窘?jīng)濟(jì)性還不行，因此低碳?xì)涞耐顿Y動(dòng)機(jī)不足，當(dāng)然，低碳?xì)涞拇笠?guī)模生產(chǎn)和使用，可以實(shí)現(xiàn)減緩氣候變化的目標(biāo)，因此氣候變化目標(biāo)成為低碳?xì)浒l(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。

政府應(yīng)為低碳?xì)浒l(fā)展發(fā)揮更多作用。制定更積極的政策和法規(guī)，有助于激勵(lì)私營企業(yè)投資低碳?xì)洚a(chǎn)業(yè)。為此，IEA提出了6點(diǎn)促進(jìn)氫能發(fā)展的行動(dòng)建議(Recommended actions)，包括：(1)確立氫能在國家長期政策和戰(zhàn)略中的作用;(2)促進(jìn)國際和跨領(lǐng)域合作;(3)重點(diǎn)支持短期發(fā)展機(jī)遇;(4)消除氫開發(fā)的關(guān)鍵障礙;(5)刺激低碳?xì)湫枨螅鉀Q先行風(fēng)險(xiǎn);(6)確保強(qiáng)有力的研發(fā)支持，以降低成本，提高競爭力。CWEA

來源：IEA

https://www.iea.org/reports/hydrogen

IEA氫項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫

https://www.iea.org/reports/hydrogen-projects-database

IEA氫能未來報(bào)告(2019)

https://www.iea.org/reports/the-future-of-hydrogen

編譯：先進(jìn)能源科技戰(zhàn)略情報(bào)研究中心，風(fēng)能專委會(huì)CWEA公眾號(hào)