氫能被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础?019年1—3月,韓國(guó)、歐盟和日本陸續(xù)發(fā)布了氫能領(lǐng)域的最新規(guī)劃。
韓國(guó)政府出臺(tái)《氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線(xiàn)圖》
2019年1月,韓國(guó)政府發(fā)布《氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線(xiàn)圖》,希望以氫燃料電池汽車(chē)和燃料電池為核心,把韓國(guó)打造成世界最高水平的氫能經(jīng)濟(jì)領(lǐng)先國(guó)家,到2040年創(chuàng)造出43萬(wàn)億韓元的年附加值和42萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),韓國(guó)政府將重點(diǎn)在氫燃料電池汽車(chē),加氫站,氫能發(fā)電,氫氣生產(chǎn)、存儲(chǔ)和運(yùn)輸,安全監(jiān)管等方面采取措施。
韓國(guó)政府認(rèn)為,發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)能夠減少溫室氣體和細(xì)顆粒物排放,幫助實(shí)現(xiàn)能源多元化,降低海外能源依存度;能夠在交通運(yùn)輸領(lǐng)域(汽車(chē)和船舶制造)和能源領(lǐng)域(氫能發(fā)電)創(chuàng)造新市場(chǎng)和新產(chǎn)業(yè);氫氣生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)能夠帶動(dòng)其他相關(guān)產(chǎn)業(yè),培育一批中小企業(yè)和骨干企業(yè),成為國(guó)家未來(lái)增長(zhǎng)引擎。
因此,2018年8月韓國(guó)政府將“氫能產(chǎn)業(yè)”確定為三大創(chuàng)新增長(zhǎng)戰(zhàn)略投資領(lǐng)域之一。9月,韓國(guó)產(chǎn)業(yè)通商資源部成立氫能經(jīng)濟(jì)推進(jìn)委員會(huì),并著手制定《氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線(xiàn)圖》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《路線(xiàn)圖》)。2019年1月,經(jīng)過(guò)跨部門(mén)協(xié)商,文在寅總統(tǒng)正式發(fā)布該《路線(xiàn)圖》,宣布韓國(guó)將大力發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè),引領(lǐng)全球氫能市場(chǎng)發(fā)展。
《路線(xiàn)圖》的愿景是以氫燃料電池汽車(chē)和燃料電池為核心,將韓國(guó)打造成世界最高水平的氫能經(jīng)濟(jì)領(lǐng)先國(guó)家。具體來(lái)說(shuō):到2040年,使韓國(guó)氫燃料電池汽車(chē)和燃料電池的國(guó)際市場(chǎng)占有率達(dá)到世界第一;使韓國(guó)從化石燃料資源匱乏國(guó)家轉(zhuǎn)型為清潔氫能源產(chǎn)出國(guó)。韓國(guó)政府提出,如果該路線(xiàn)圖順利落實(shí),到2040年可創(chuàng)造出43萬(wàn)億韓元的年附加值和42萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位,氫能產(chǎn)業(yè)有望成為創(chuàng)新增長(zhǎng)的重要?jiǎng)恿??!堵肪€(xiàn)圖》主要涉及氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展五大領(lǐng)域。
(一)氫燃料電池移動(dòng)出行
目標(biāo):到2040年,累計(jì)生產(chǎn)620萬(wàn)輛氫燃料電池汽車(chē),建成1200座加氫站。
(1)到2040年,使氫燃料電池汽車(chē)?yán)塾?jì)產(chǎn)量達(dá)到620萬(wàn)輛。
其中,290萬(wàn)輛面向韓國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng),330萬(wàn)輛用于出口,包括氫燃料電池轎車(chē)、氫燃料電池巴士、氫燃料電池出租車(chē)、氫燃料電池卡車(chē)。
在氫燃料電池轎車(chē)方面,目前韓國(guó)的累計(jì)產(chǎn)量為1800輛,政府計(jì)劃到2022年將累計(jì)產(chǎn)量提升至8.1萬(wàn)輛,其中6.5萬(wàn)輛面向韓國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng),1.6萬(wàn)輛用于出口,并使膜電極組件、氣體擴(kuò)散層等主要零部件的國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到100%。到2025年,建成年產(chǎn)量達(dá)10萬(wàn)輛的生產(chǎn)體系,屆時(shí)氫燃料電池轎車(chē)售價(jià)有望降至目前的一半,即3000萬(wàn)韓元(約合人民幣19萬(wàn)元)左右,基本與燃油車(chē)價(jià)格持平。
在氫燃料電池巴士方面,韓國(guó)計(jì)劃2019年在7個(gè)主要城市推廣35輛氫燃料電池巴士,到2022年增至2000輛,到2040年進(jìn)一步增至4萬(wàn)輛。在氫燃料電池出租車(chē)方面,將于2019年在首爾地區(qū)進(jìn)行試運(yùn)行,到2021年推廣至主要大城市,力爭(zhēng)到2040年達(dá)到8萬(wàn)輛。
在氫燃料電池卡車(chē)方面,將于2020年啟動(dòng)研發(fā)及測(cè)試,到2021年推廣至垃圾回收車(chē)、清掃車(chē)、灑水車(chē)等公共領(lǐng)域,其后逐步擴(kuò)大至物流等商業(yè)領(lǐng)域,力爭(zhēng)到2040年達(dá)到3萬(wàn)輛。
(2)到2040年,建成1200座加氫站。
目前,韓國(guó)共有14座加氫站,計(jì)劃到2022年增至310座,到2040年進(jìn)一步增至1200座。為此,韓國(guó)政府將:在加氫站取得經(jīng)濟(jì)效益前為其提供設(shè)備安裝補(bǔ)貼,并考慮新設(shè)加氫站運(yùn)行補(bǔ)貼,為加氫站的設(shè)立和發(fā)展提供財(cái)政支持;將加強(qiáng)與SPC集團(tuán)合作,將現(xiàn)有的液化石油氣(LPG)加氣站和壓縮天然氣(CNG)加氣站轉(zhuǎn)換為可加氫氣的融復(fù)合加氣站;將放寬選址、距離等方面的限制,允許在城市中心區(qū)和公共辦公區(qū)等主要城市中心地帶建設(shè)加氫站;制定司機(jī)自助加氫方案;充分利用“監(jiān)管沙盒”制度,放寬管制以積極吸引民間資本參與氫能產(chǎn)業(yè)投資。
(二)氫能發(fā)電
目標(biāo):到2040年,普及發(fā)電用、家庭用和建筑用氫燃料電池裝置。
(1)到2040年,普及發(fā)電用氫燃料電池裝置,使其總發(fā)電量達(dá)到15吉瓦(相當(dāng)于韓國(guó)2018年全年發(fā)電總量的7%~8%)。具體為:2019年上半年,根據(jù)可再生能源證書(shū)(RenewableEnergyCertificates,RECs,又稱(chēng)為綠色標(biāo)簽、可交易再生能源證書(shū),是一種可以在市場(chǎng)上交易的能源商品,代表著使用清潔能源發(fā)電對(duì)環(huán)境的價(jià)值。它借用市場(chǎng)機(jī)制對(duì)使用者進(jìn)行補(bǔ)貼,鼓勵(lì)綠色能源應(yīng)用)制度中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),新設(shè)氫燃料電池發(fā)電專(zhuān)用補(bǔ)貼,確保投資的穩(wěn)定性;到2022年韓國(guó)國(guó)內(nèi)氫燃料電池總發(fā)電量應(yīng)達(dá)到1吉瓦,實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì);到2025年氫燃料電池發(fā)電裝置安裝費(fèi)用應(yīng)下降65%,發(fā)電價(jià)格應(yīng)下降50%,與中小型液化天然氣裝置發(fā)電價(jià)格持平。
(2)到2040年,普及家庭用及建筑用氫燃料電池發(fā)電裝置,使其總發(fā)電量達(dá)到2.1吉瓦。韓國(guó)政府還考慮,強(qiáng)制要求公共機(jī)構(gòu)和新商業(yè)建筑安裝氫燃料電池發(fā)電裝置。
(3)開(kāi)發(fā)用于大規(guī)模發(fā)電的氫燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù),力爭(zhēng)2030年后通過(guò)驗(yàn)證并啟動(dòng)商業(yè)化。
(三)氫氣生產(chǎn)
目標(biāo):到2040年,使氫氣年供應(yīng)量達(dá)到526萬(wàn)噸,每公斤價(jià)格降至3000韓元(約合人民幣17.7元)。
(1)氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展早期將以“副產(chǎn)氫”和“氫提取”為主要方式制備氫氣。“副產(chǎn)氫”是指在石油化工等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中收集并利用作為附屬產(chǎn)品的氫氣,其年產(chǎn)量可達(dá)5萬(wàn)噸,相當(dāng)于25萬(wàn)輛氫燃料電池汽車(chē)的年度用氫量。對(duì)此,韓國(guó)要擴(kuò)建相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施。“氫提取”是指在天然氣供應(yīng)鏈上建設(shè)大規(guī)模的基地型氫氣生產(chǎn)基地,在有需求的地區(qū)建設(shè)中小規(guī)模的氫氣生產(chǎn)基地。對(duì)此,韓國(guó)要實(shí)現(xiàn)氫氣提取裝置的國(guó)產(chǎn)化并提高提取效率,包括采用生物質(zhì)等多種氫提取方式。
(2)建立海外生產(chǎn)基地,穩(wěn)定氫氣生產(chǎn)、進(jìn)口和供需。
(四)氫氣存儲(chǔ)和運(yùn)輸
目標(biāo):構(gòu)建穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì)可行的氫氣流通體系。
(1)通過(guò)多樣化存儲(chǔ)方法(如高壓氣體、液體、固體),提高儲(chǔ)氫效率。
(2)放寬對(duì)高壓氣體存儲(chǔ)的相關(guān)規(guī)制,開(kāi)發(fā)液化或液體儲(chǔ)氫新技術(shù),使其具有極高的安全性且經(jīng)濟(jì)可行。
(3)隨著氫氣需求的增長(zhǎng),加大對(duì)管式拖車(chē)及輸氫管道的利用。通過(guò)使用輕型高壓氣態(tài)氫氣管式拖車(chē)降低運(yùn)輸成本,并建設(shè)連接整個(gè)國(guó)家的氫氣運(yùn)輸管道。
(五)安全保障
目標(biāo):構(gòu)建全流程安全管理體系,營(yíng)造氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)系統(tǒng)。
(1)確保氫能經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。主要措施包括:在氫能生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、使用的全過(guò)程構(gòu)建切實(shí)有效的安全管理體系,提高國(guó)民信賴(lài)度;制定氫能安全管理專(zhuān)門(mén)法令;按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定及修訂加氫站安全標(biāo)準(zhǔn);設(shè)立氫能安全評(píng)估中心;設(shè)立氫能安全體驗(yàn)館,向國(guó)民推廣普及氫能安全指南及正確的安全信息。
(2)提高氫能技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力并培養(yǎng)核心人才。主要措施包括:制定相關(guān)部門(mén)共同執(zhí)行的氫能發(fā)展技術(shù)路線(xiàn)圖;培養(yǎng)氫能安全管理和核心技術(shù)開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)人才;2030—2040年間,提議15項(xiàng)以上氫能相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),并積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)。
(3)完善支撐氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展的法律基礎(chǔ)。對(duì)此,韓國(guó)將于2019年制定《氫能經(jīng)濟(jì)法》,為促進(jìn)氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定法律基礎(chǔ)。
(4)培育氫能中小企業(yè)和中型企業(yè)。對(duì)此,政府將支持氫能技術(shù)開(kāi)發(fā),增加相關(guān)設(shè)備投資與維護(hù)費(fèi)用支持。
(5)構(gòu)建促進(jìn)氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展的跨部門(mén)推進(jìn)體系。主要措施包括:組建國(guó)務(wù)總理主持的“氫能經(jīng)濟(jì)促進(jìn)委員會(huì)”;成立氫能經(jīng)濟(jì)專(zhuān)業(yè)振興機(jī)構(gòu)。
歐洲FCH-JU發(fā)布《歐洲氫能路線(xiàn)圖》
2019年2月,歐洲燃料電池和氫能聯(lián)合組織(FCH-JU)發(fā)布《歐洲氫能路線(xiàn)圖:歐洲能源轉(zhuǎn)型的可持續(xù)發(fā)展路徑》報(bào)告,指出歐洲已經(jīng)踏上向脫碳能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的道路,大規(guī)模發(fā)展氫能將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)和環(huán)境效益,是歐盟實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo)的必由之路。報(bào)告提出了歐洲發(fā)展氫能的路線(xiàn)圖,明確了歐洲在氫燃料電池汽車(chē)、氫能發(fā)電、家庭和建筑物用氫、工業(yè)制氫方面的具體目標(biāo),并為實(shí)現(xiàn)所設(shè)目標(biāo)提供了8項(xiàng)戰(zhàn)略性建議。
(一)歐洲必須發(fā)展氫能的三大原因
首先,氫能是工業(yè)、交通運(yùn)輸和建筑等特定行業(yè)部門(mén)大規(guī)模脫碳的最佳選擇,甚至可能是唯一選擇。
(1)目前歐洲建有龐大的天然氣網(wǎng)絡(luò)為工業(yè)、家庭供暖和發(fā)電提供服務(wù),氫能將對(duì)這一網(wǎng)絡(luò)脫碳發(fā)揮重要作用。生產(chǎn)商無(wú)需進(jìn)行大幅升級(jí)換代就可以將氫氣加入現(xiàn)有天然氣網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配送,甚至可以直接輸送純氫氣,或者用氫氣和二氧化碳生產(chǎn)的合成天然氣替代天然氣。使用基于氫燃料電池的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(該裝置是分布式發(fā)電裝置,安裝在用戶(hù)端進(jìn)行發(fā)電,在產(chǎn)電的同時(shí)也副產(chǎn)熱能,滿(mǎn)足家庭用熱需求)可以提高天然氣供暖系統(tǒng)的能效。
(2)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域,氫氣是卡車(chē)、公共汽車(chē)、船舶、火車(chē)、大型轎車(chē)以及商用車(chē)輛最具前景的脫碳手段。氫燃料電池比充電電池和內(nèi)燃機(jī)消耗的原材料少很多;加氫基礎(chǔ)設(shè)施具有顯著優(yōu)勢(shì),例如在城市和公路沿途修建加氫站所需的空間僅占快速充電站的1/10;氫氣供給具有很大的靈活性,而大規(guī)模的快速充電基礎(chǔ)設(shè)施需要大幅改造電網(wǎng)。
(3)工業(yè)部門(mén)可以燃燒氫氣供熱,而且在多種工藝過(guò)程中可將氫氣當(dāng)作原料使用,既可以直接使用,也可以與二氧化碳混和成為合成燃料。
其次,氫能可實(shí)現(xiàn)跨部門(mén)、時(shí)間和地點(diǎn)靈活轉(zhuǎn)移能源,在向可再生能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用。
氫能是實(shí)現(xiàn)終端用能耦合的唯一大規(guī)模技術(shù),利用可再生能源發(fā)電制氫,可靈活存儲(chǔ),并分配至終端用能部門(mén)滿(mǎn)足能源需求;電網(wǎng)融合高比例可再生能源將加大短期和長(zhǎng)期供需不平衡,氫能發(fā)電啟動(dòng)快且靈活度高,對(duì)調(diào)節(jié)用電峰荷極其有利,是確保電網(wǎng)彈性的關(guān)鍵技術(shù);通過(guò)管道、船舶和卡車(chē)中長(zhǎng)距離運(yùn)輸氫氣,可將低成本可再生能源地區(qū)與需求中心連接起來(lái),且成本遠(yuǎn)低于輸電線(xiàn)路。
第三,向氫能轉(zhuǎn)型符合用戶(hù)偏好,而且具有便利性。
這一點(diǎn)很關(guān)鍵,因?yàn)椴环嫌脩?hù)偏好的其它低碳能源選項(xiàng)已經(jīng)被證明很難被用戶(hù)接受。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域,氫能汽車(chē)的續(xù)航里程和燃料補(bǔ)給速度都與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相當(dāng)。在電力領(lǐng)域,能源企業(yè)可以利用現(xiàn)有管道將氫氣直接或合成甲烷混合到天然氣網(wǎng)絡(luò)中。
(二)歐洲實(shí)現(xiàn)氫能潛力的路線(xiàn)圖
報(bào)告指出,如果歐盟從現(xiàn)在開(kāi)始雄心勃勃地大力發(fā)展氫能,那么將帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益:到2050年,歐洲氫能發(fā)電總量能夠達(dá)到2250太瓦時(shí),占?xì)W盟能源需求總量的1/4;氫能生產(chǎn)及相關(guān)設(shè)備的產(chǎn)值將達(dá)到8200億歐元(2030年預(yù)計(jì)為1300億歐元);整個(gè)氫能行業(yè)可提供540萬(wàn)個(gè)高技能就業(yè)崗位(2030年預(yù)計(jì)為100萬(wàn)個(gè));歐盟碳排放量將減少約5.6億噸,公路交通相關(guān)氮氧化物排放將減少15%。
具體指標(biāo)包括:
(1)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域中:到2030年,氫燃料電池乘用車(chē)將達(dá)到370萬(wàn)輛,占乘用車(chē)總量的1/22;氫燃料電池輕型商業(yè)運(yùn)輸車(chē)將達(dá)到50萬(wàn)輛,占輕型商業(yè)運(yùn)輸車(chē)總量的1/12;氫燃料電池卡車(chē)和公共汽車(chē)將達(dá)到4.5萬(wàn)輛;使用氫燃料電池火車(chē)可替代約570列柴油火車(chē)。
(2)在建筑物中:到2030年,氫氣可替代7%的天然氣,相當(dāng)于提供30太瓦時(shí)氫電;到2040年,氫氣可替代32%的天然氣,相當(dāng)于提供120太瓦時(shí)氫電;到2040年,部署250萬(wàn)臺(tái)氫燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)裝置,可節(jié)省電網(wǎng)電量15太瓦時(shí)。屆時(shí),除供電外,氫能還能滿(mǎn)足所有商用建筑以及1100萬(wàn)個(gè)家庭的供暖需求。
(3)在工業(yè)部門(mén)中,到2030年,1/3的氫氣生產(chǎn)都可以實(shí)現(xiàn)超低碳,但仍需經(jīng)過(guò)大規(guī)??尚行则?yàn)證。
(4)在電力系統(tǒng)中,到2030年,將種類(lèi)繁多的可再生能源發(fā)電轉(zhuǎn)型為主要依靠氫能發(fā)電,并進(jìn)行大規(guī)模氫能發(fā)電示范。
(三)政策建議
鑒于歐盟能源轉(zhuǎn)型需求和發(fā)展氫能的益處,為確保歐洲氫能發(fā)展順利推進(jìn),報(bào)告就歐洲地區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)各利益相關(guān)方(政策制定者、產(chǎn)業(yè)界和投資者等)提出8項(xiàng)戰(zhàn)略性建議:
(1)政策制定者和產(chǎn)業(yè)界應(yīng)聯(lián)合為所有行業(yè)和社會(huì)部門(mén)制定清晰、長(zhǎng)期、明確和現(xiàn)實(shí)的整體性脫碳路徑。既包括為終端應(yīng)用設(shè)定目標(biāo)(例如車(chē)輛排放目標(biāo)或建筑脫碳目標(biāo)),又包括能源生產(chǎn)和分配所必需的基礎(chǔ)設(shè)施。此外,還應(yīng)為相關(guān)行業(yè)提供可靠的長(zhǎng)期指導(dǎo),以為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相關(guān)投資指明方向。
(2)歐洲產(chǎn)業(yè)界應(yīng)投資氫能和燃料電池技術(shù),以保持競(jìng)爭(zhēng)力,并抓住新機(jī)遇。首先,應(yīng)從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看待氫能和脫碳問(wèn)題,并建立縱向和橫向合作聯(lián)盟來(lái)克服重重障礙。其次,產(chǎn)業(yè)界應(yīng)與政策制定者密切配合,發(fā)展歐盟強(qiáng)大的內(nèi)部市場(chǎng)和價(jià)值鏈。第三,產(chǎn)業(yè)界應(yīng)與亞洲(如中國(guó)、日本和韓國(guó))快速發(fā)展的氫能和燃料電池市場(chǎng)參與者建立產(chǎn)業(yè)合作關(guān)系,以對(duì)沖市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。
(3)政策制定者和天然氣企業(yè)應(yīng)著手實(shí)施天然氣網(wǎng)絡(luò)脫碳工作。應(yīng)對(duì)天然氣網(wǎng)絡(luò)中的可再生能源占比設(shè)定有約束力的目標(biāo),或使用其它手段對(duì)超低碳制氫提供支持,如差價(jià)合約、上網(wǎng)電價(jià)、投資支持等。
(4)在電力系統(tǒng)中,政策制定者應(yīng)鼓勵(lì)使用水電解制氫以平衡電網(wǎng)供需。例如,類(lèi)似于在常規(guī)電力市場(chǎng)中使用上網(wǎng)電價(jià)措施,應(yīng)該采用靈活的氫氣生產(chǎn)等手段代替碳排放平衡機(jī)制。政策制定者和產(chǎn)業(yè)界應(yīng)開(kāi)發(fā)歐洲分布式電轉(zhuǎn)氣市場(chǎng),顯著降低生產(chǎn)成本,同時(shí)創(chuàng)建耦合終端用能部門(mén)穩(wěn)定電價(jià)并應(yīng)對(duì)季節(jié)性失衡,以讓電提高可再生能源在電力系統(tǒng)中的比例。此外,利益相關(guān)方應(yīng)制定季節(jié)性和長(zhǎng)期儲(chǔ)能框架。
(5)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域,政策制定者應(yīng)制定明確可信的路線(xiàn)圖和零排放交通政策,并匹配相應(yīng)資金和擔(dān)保機(jī)制促進(jìn)加氫基礎(chǔ)設(shè)施投資。覆蓋整個(gè)歐盟的基本路線(xiàn)圖能夠?yàn)槠?chē)公司及其供應(yīng)商帶來(lái)信心,提高氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)量,從而顯著降低成本并擴(kuò)大消費(fèi)者的選擇空間。產(chǎn)業(yè)界應(yīng)投資產(chǎn)品研發(fā),并在最適合的領(lǐng)域進(jìn)行廣泛部署,如研發(fā)氫燃料電池卡車(chē)、公共汽車(chē)、貨車(chē)。政策制定者應(yīng)提供激勵(lì)措施促進(jìn)氫能投資,如公共采購(gòu)燃料電池公交車(chē)等。
(6)在工業(yè)部門(mén),利益相關(guān)方應(yīng)著手啟動(dòng)從“灰色制氫”轉(zhuǎn)向低碳制氫,并進(jìn)一步通過(guò)擴(kuò)展新的氫能用途來(lái)取代化石燃料。政策制定者應(yīng)確保將無(wú)碳排放制氫納入可再生能源目標(biāo),并在氫能所有主要用途中設(shè)定低碳排放目標(biāo)。這一轉(zhuǎn)型能使制氫技術(shù)取得規(guī)模和成本方面的飛躍式進(jìn)步,使氫能不僅對(duì)產(chǎn)業(yè)界,也對(duì)所有其它部門(mén)都能產(chǎn)生更大的吸引力。
(7)產(chǎn)業(yè)界應(yīng)將水電解制氫技術(shù)提升至商業(yè)化水平,以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模超低碳制氫,并證明碳捕獲與封存技術(shù)有助于在未來(lái)十年內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)超低碳強(qiáng)度的氫氣。在天然氣網(wǎng)絡(luò)中使用無(wú)碳?xì)涞哪繕?biāo)或差異合同/上網(wǎng)電價(jià)目標(biāo)能夠激勵(lì)投資者對(duì)水電解制氫行業(yè)進(jìn)行投資,因此水電解制氫和為電網(wǎng)提供穩(wěn)定的分布式解決方案應(yīng)得到充分鼓勵(lì)。另外,利益相關(guān)方還應(yīng)對(duì)結(jié)合碳捕集合封存技術(shù)的制氫設(shè)施進(jìn)行大規(guī)模示范。
(8)產(chǎn)業(yè)界和政策制定者應(yīng)繼續(xù)聯(lián)合制定更多更詳細(xì)的氫能和燃料電池應(yīng)用發(fā)展計(jì)劃,并為經(jīng)過(guò)成功驗(yàn)證的技術(shù)制定規(guī)?;瘧?yīng)用方案。例如,在近期氫能火車(chē)取得成功的基礎(chǔ)上,全歐洲應(yīng)開(kāi)始替換柴油火車(chē)。在航運(yùn)方面,政策制定者應(yīng)在國(guó)際海事組織規(guī)定的任務(wù)指標(biāo)外,為港口、河流和湖泊設(shè)立氫能脫碳目標(biāo)。
日本政府公布《氫能利用進(jìn)度表》
日本是最重視氫能利用的國(guó)家,提出要在全球率先實(shí)現(xiàn)“氫社會(huì)”,以擺脫能源困境,確保能源安全。繼2017年12月出臺(tái)《氫能基本戰(zhàn)略》后,日本政府又于2019年3月公布《氫能利用進(jìn)度表》,旨在明確至2030年日本應(yīng)用氫能的關(guān)鍵目標(biāo)。主要包括:到2025年,使氫燃料電池汽車(chē)價(jià)格降至與混合動(dòng)力汽車(chē)持平;到2030年,建成900座加氫站,實(shí)現(xiàn)氫能發(fā)電商業(yè)化,并持續(xù)降低氫氣供應(yīng)成本,使其不高于傳統(tǒng)能源。
自使用化石能源以來(lái),能源資源幾乎為零的日本始終處于極其被動(dòng)的境地,氫能產(chǎn)業(yè)的美好前景使日本看到了根本擺脫這一困境的曙光,甚至期待未來(lái)能占據(jù)該產(chǎn)業(yè)鏈頂端,成為能源出口國(guó)。2017年12月,日本發(fā)布《氫能基本戰(zhàn)略》,提出率先在全球?qū)崿F(xiàn)“氫社會(huì)”。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),2019年3月,日本政府匯總并公布了旨在活用氫能的進(jìn)度表,旨在為普及氫能應(yīng)用提供助力。該進(jìn)度表主要從氫能應(yīng)用、氫能供應(yīng)和全球化氫能社會(huì)三大維度展開(kāi)。
(一)氫能應(yīng)用
目標(biāo):到2025年,全面普及氫能交通,并進(jìn)一步擴(kuò)大氫能在發(fā)電、工業(yè)和家庭中的應(yīng)用。
首先,在交通運(yùn)輸領(lǐng)域:
(1)氫燃料電池汽車(chē)。日本交通運(yùn)輸行業(yè)的二氧化碳排放量約占全國(guó)總排放量的20%,其中汽車(chē)(轎車(chē)、貨車(chē)等)占85%。因此,要降低交通運(yùn)輸行業(yè)的二氧化碳排放量,就要降低從轎車(chē)到卡車(chē)、公共汽車(chē)等大型汽車(chē)的二氧化碳排放量。較之蓄電池,氫能的單位重量及單位體積的能量密度較大,因此在大型或遠(yuǎn)距離運(yùn)輸時(shí),氫燃料電池汽車(chē)比純電動(dòng)汽車(chē)更具優(yōu)勢(shì)。為此,日本提出:
在氫燃料電池轎車(chē)方面,到2025年其年產(chǎn)量應(yīng)達(dá)到20萬(wàn)臺(tái),到2030年應(yīng)達(dá)到80萬(wàn)臺(tái)。要縮小氫燃料電車(chē)轎車(chē)與混合動(dòng)力轎車(chē)的價(jià)格差,到2025年使二者價(jià)格相當(dāng)。要降低氫燃料電池轎車(chē)主要要素的成本,到2025年使氫燃料電池系統(tǒng)的價(jià)格由目前的2萬(wàn)日元/千瓦降至0.5萬(wàn)日元/千瓦(當(dāng)前日元對(duì)人民幣匯率:1日元約合0.06元人民幣),使儲(chǔ)氫系統(tǒng)的價(jià)格由目前的70萬(wàn)日元降至30萬(wàn)日元。
在氫燃料電池公共汽車(chē)方面,計(jì)劃2020年達(dá)到100臺(tái),2030年達(dá)到1200臺(tái)。另外,2020—2025年間要實(shí)現(xiàn)氫燃料電池公交車(chē)價(jià)格減半,由目前的1.05億日元降至5250萬(wàn)日元,到2030年要開(kāi)發(fā)出氫燃料電池?zé)o人駕駛公交車(chē)。
在氫燃料電池卡車(chē)方面,日本廠(chǎng)商已著手開(kāi)展小型卡車(chē)實(shí)證研究。對(duì)于大型卡車(chē),要進(jìn)行近距離(200公里左右,高壓氣罐)、遠(yuǎn)距離(500公里左右,液氫罐)運(yùn)輸相關(guān)氫燃料電池技術(shù)開(kāi)發(fā),并于2020年制定具體方案。
(2)加氫站。加氫站是普及氫燃料電池汽車(chē)的重要一環(huán)。日本自2013年起著手完善商用加氫站,并于2018年成立了日本加氫站網(wǎng)絡(luò)公司(JHyM)。截至2018年底,日本共設(shè)立了100座商用加氫站。到2025年,日本計(jì)劃設(shè)立320座加氫站,到2030年進(jìn)一步增至900座。2025—2030年間還計(jì)劃設(shè)立無(wú)人運(yùn)營(yíng)加氫站。另外,到2025年,加氫站建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用應(yīng)大幅下降,其中建設(shè)費(fèi)應(yīng)由目前的3.5億日元降至2億日元,運(yùn)行費(fèi)應(yīng)由目前的3400萬(wàn)日元/年降至1500萬(wàn)日元/年;相關(guān)設(shè)備成本也應(yīng)大幅下降,其中氫壓縮機(jī)應(yīng)由目前的0.9億日元降至0.5億日元,蓄壓器應(yīng)由目前的0.5億日元降至0.1億日元。
其次,在電力領(lǐng)域:
日本電力行業(yè)的二氧化碳排放量占全國(guó)總排放量的40%,未來(lái)要轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥稍偕茉礊橹髁﹄娫吹哪茉聪到y(tǒng)。除天然氣等火力發(fā)電方式外,利用氫能發(fā)電的成本較低,二氧化碳排放量較低,是一種極具潛力的清潔能源。日本計(jì)劃到2030年實(shí)現(xiàn)氫能發(fā)電的商業(yè)化。
其中,氫燃料電池發(fā)電技術(shù)是氫能發(fā)電領(lǐng)域最重要的技術(shù)之一,具有發(fā)電效率高、體積小、余熱可有效利用等優(yōu)點(diǎn)。氫燃料電池發(fā)電是小規(guī)模分布式發(fā)電,不僅可實(shí)現(xiàn)與大型火力發(fā)電廠(chǎng)同等水平的發(fā)電效率,還不需要大規(guī)模投資。
在商業(yè)和工業(yè)用氫燃料電池發(fā)電領(lǐng)域,2017年日本廠(chǎng)商已正式將固體氧化物型氫燃料電池(SOFC)投入市場(chǎng)。到2025年,結(jié)合余熱利用技術(shù),實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)平價(jià)(是指一種電力技術(shù)使其發(fā)電成本與現(xiàn)有電力成本持平的能力)。其中,低壓發(fā)電的設(shè)備資本性支出應(yīng)降至50萬(wàn)日元/千瓦,發(fā)電成本應(yīng)降至25日元/千瓦時(shí);高壓發(fā)電的設(shè)備資本性支出應(yīng)降至30萬(wàn)日元/千瓦,發(fā)電成本應(yīng)降至17日元/千瓦時(shí)。另外,還要提高固體燃料電池的發(fā)電效率和耐久性。到2025年,發(fā)電效率要超過(guò)55%,未來(lái)則要超過(guò)65%,耐久性則要由目前的9萬(wàn)小時(shí)增至2025年的13萬(wàn)小時(shí)。
在家用氫燃料電池發(fā)電領(lǐng)域,早在2009年日本就已將家用燃料電池裝置投入市場(chǎng),領(lǐng)先世界。截至2019年1月底,已普及27.4萬(wàn)臺(tái)。到2030年,日本則計(jì)劃達(dá)到530萬(wàn)臺(tái)。同時(shí),到2020年要將固體高分子型氫燃料電池(PEFC)價(jià)格降至80萬(wàn)日元,將固體氧化物型氫燃料電池(SOFC)價(jià)格降至100萬(wàn)日元。
第三,工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域:
在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,氫氣經(jīng)常作為副產(chǎn)物生成,這些副產(chǎn)物可以回收后作為原料使用,該方法有望在未來(lái)的氫能供應(yīng)鏈中成為氫能供應(yīng)來(lái)源。另外,在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中利用氫能能夠減少二氧化碳排放。因此,未來(lái)日本將從供應(yīng)氫能和利用氫能兩大維度出發(fā),研究工業(yè)生產(chǎn)使用氫能對(duì)二氧化碳減排的重要影響,并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中不排放二氧化碳的氫能應(yīng)用及供應(yīng)潛力開(kāi)展調(diào)查。
(二)氫能供應(yīng)
目標(biāo):加快研發(fā),以技術(shù)迎接未來(lái)氫能社會(huì)。具體為:到2030年,使氫氣價(jià)格降至30日元/標(biāo)方,未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步降至20日元/標(biāo)方,確保其價(jià)格不高于傳統(tǒng)能源。
當(dāng)前,氫氣制備主要通過(guò)兩種方式:一是通過(guò)煤、天然氣等化石能源制氫(如煤氣化制氫);二是通過(guò)風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源電力制氫(如水電解制氫)。
在化石能源制氫方面,為到2030年使氫氣供給成本降至30日元/標(biāo)方,基于日本與澳大利亞合作的褐煤制氫項(xiàng)目,日本計(jì)劃2020—2025年間實(shí)現(xiàn)以下基礎(chǔ)技術(shù)目標(biāo):在制造環(huán)節(jié),降低褐煤氣化的制氫成本,由數(shù)百日元/標(biāo)方降至12日元/標(biāo)方;在存儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)節(jié),提高氫氣液化效率,由13.6千瓦時(shí)/千克降至6千瓦時(shí)/千克,增大液氫罐容積,由數(shù)千日元/立方米降至5萬(wàn)日元/立方米;在碳捕集與封存環(huán)節(jié),降低二氧化碳分離回收相關(guān)技術(shù)成本,由4200日元/噸降至2000日元/噸。
在可再生能源制氫方面,日本相關(guān)技術(shù)要達(dá)到世界最高水準(zhǔn)。其中,到2030年,水電解制氫裝置成本要由目前的20萬(wàn)日元/千瓦降至5萬(wàn)日元/千瓦,耗能量要由目前的5千瓦時(shí)/標(biāo)方降至4.3千瓦時(shí)/標(biāo)方。另外,還要開(kāi)發(fā)新技術(shù),提高水電解裝置的效率及耐久性,并以福島氫能源研究站為示范區(qū)進(jìn)行實(shí)證。
(三)全球化氫能社會(huì)
目標(biāo):以日本為主導(dǎo)開(kāi)展國(guó)際合作,實(shí)現(xiàn)全球化氫能社會(huì)。
日本《氫能基本戰(zhàn)略》中就將“國(guó)際化”設(shè)為重要舉措之一,提出日本要構(gòu)建從氫氣制造到存儲(chǔ)、運(yùn)輸和利用的全供應(yīng)鏈技術(shù),并將其打包推向全世界;在國(guó)際氫能經(jīng)濟(jì)和燃料電池伙伴計(jì)劃等政府層面的國(guó)際框架中,積極宣傳日本的措施;引領(lǐng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定。
為此,日本于2018年10月發(fā)布《東京宣言》,提出要協(xié)調(diào)各國(guó)的氫能發(fā)展舉措及標(biāo)準(zhǔn)制定;共享有關(guān)氫能安全性及供應(yīng)鏈的信息,推動(dòng)國(guó)際共同研發(fā);調(diào)查氫能應(yīng)用潛力,減少二氧化碳及其他污染物質(zhì)的排放;開(kāi)展普及教育,推廣活動(dòng),提高公眾對(duì)氫能的接受度。后續(xù)舉措將包括:比較美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)等國(guó)的氫能發(fā)展規(guī)劃及重點(diǎn)舉措;共享日本氫能供應(yīng)鏈實(shí)證成果,讓澳大利亞等資源豐富的國(guó)家參與其中;利用2020年日本將舉辦奧運(yùn)會(huì)、殘奧會(huì),2025年將舉辦大阪世博會(huì)等契機(jī),宣傳最先進(jìn)的氫能技術(shù);開(kāi)展創(chuàng)新型技術(shù)研發(fā)。