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最近，氫能備受關(guān)注,。繼日本于2017年把氫能發(fā)展定為國家戰(zhàn)略,，韓國與歐盟也在2019年初出臺(tái)了氫能發(fā)展路線圖，制定了雄心勃勃的發(fā)展目標(biāo),。在中國,，氫能的戰(zhàn)略定位尚未清晰，但已掀起了一股又一股投資熱潮,。 然而,，氫能的未來也備受爭議：氫能真的低碳嗎？氫的運(yùn)輸,、儲(chǔ)存和利用安全嗎,？氫能在交通、發(fā)電和制熱領(lǐng)域具備經(jīng)濟(jì)競爭力嗎,？支持氫能發(fā)展的技術(shù)能力和監(jiān)管政策到位了嗎,？ 2019年9月22日，北京國際能源專家俱樂部舉辦晚餐會(huì),，特邀國際能源署(IEA)技術(shù)政策處處長鐵木爾.古樂（Timur Guel）博士和日本新能源與產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）北京事務(wù)所所長大川龍郎(Tasuo Okawa)先生做關(guān)于氫能發(fā)展的主題報(bào)告,。古樂博士因巴黎至北京的航班取消而未能與會(huì)，其演講稿由北京國際能源專家俱樂部總裁陳新華代為宣講,。 俱樂部名譽(yù)理事副主席周大地等國內(nèi)外40余名專家與會(huì),。會(huì)議就氫能技術(shù)前景、氫能按不同來源的經(jīng)濟(jì)性和碳排放強(qiáng)度,、新興氫能利用技術(shù)及氫能發(fā)展所需要的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和政策支持等話題展開了討論,。 圍繞氫能發(fā)展未來，鐵木爾.古樂先生有如下見解： 1,、氫能利用：機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存,。 氫能發(fā)展有助于解決當(dāng)前能源行業(yè)面臨的諸多挑戰(zhàn)。如：氫能為長途運(yùn)輸,、化工和鋼鐵等難以減碳的行業(yè)提供了減碳的有效途徑,，有助于促進(jìn)碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)；氫能還可以幫助平抑光伏和風(fēng)能等可再生能源發(fā)電量的波動(dòng),，是一種可再生能源存儲(chǔ)的有效方式,；另外，氫能可以促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)多元化,，保障能源供應(yīng)安全,。 盡管如此，氫能利用和發(fā)展也面臨一系列挑戰(zhàn)。現(xiàn)有制氫工藝的碳排放量很高,，因?yàn)樵蠋缀跬耆珌碜蕴烊粴夂兔禾?。目前用低碳能源制氫的成本過高。天然氣,、煤炭制氫成本在1-2.5美元/千克區(qū)間,，而可再生能源制氫成本則高達(dá)3-7.5美元/千克。還有氫能基礎(chǔ)設(shè)施欠缺,、法規(guī)不完善等問題,，都阻礙著氫能的發(fā)展。 2,、制氫來源：當(dāng)前天然氣和煤炭是制氫主力,，可再生能源或成未來制氫的主要途徑 基于成本優(yōu)勢，天然氣和煤炭是氫氣制備的主要來源,。目前全球每年生產(chǎn)的7000萬噸的氫氣中,，99%來自天然氣和煤炭，可再生能源制氫尚未普及,。 天然氣和煤炭制氫過程中易產(chǎn)生大量二氧化碳,，以每年產(chǎn)量7000萬噸計(jì)算，目前生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳年排放量等于印度尼西亞和英國的總和,，這就需要碳捕集,、利用與封存（CCUS）技術(shù)的快速發(fā)展和普及。在天然氣,、煤炭制氫的過程中使用CCUS技術(shù)可以減少高達(dá)90%的碳排放,。目前全球已經(jīng)有7個(gè)碳捕獲制氫項(xiàng)目在運(yùn)行中，有15個(gè)在建或規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目,。 從碳排放角度來說，可再生能源是最有前景的一種制氫來源,。雖然目前制氫成本高,，但按IEA預(yù)測，隨著可再生能源成本的下降和氫氣產(chǎn)量的擴(kuò)大,，到2030年,，利用可再生能源制氫的成本可以在目前的基礎(chǔ)上下降30%。 至于利用棄風(fēng)棄光或多余的可再生電源來制氫的想法,，IEA認(rèn)為,，過低的利用小時(shí)數(shù)會(huì)影響電解制氫裝置的經(jīng)濟(jì)性。綜合考慮投資成本,、運(yùn)營成本和可再生電力成本,，IEA認(rèn)為在3000-6000小時(shí)每年的運(yùn)營區(qū)間，可再生能源制氫裝置能夠得到優(yōu)化。 3,、氫能的經(jīng)濟(jì)性主要體現(xiàn)在可以長時(shí)間提供電力的儲(chǔ)能系統(tǒng) 目前,，氫主要用于煉油和化肥生產(chǎn)，未來還將用于建筑和交通領(lǐng)域,，如果各國政府計(jì)劃目標(biāo)都能實(shí)現(xiàn),，預(yù)計(jì)到2030年，氫能可以普及到400萬戶家庭,，氫能汽車保有量將達(dá)到250萬輛,，全球氫能的消費(fèi)量將從2018年的7000萬噸增加到9400萬噸。 對(duì)于氫能汽車未來發(fā)展的經(jīng)濟(jì)性問題,，IEA認(rèn)為,，氫能的最大優(yōu)勢在于長時(shí)間儲(chǔ)能。鋰電池在一個(gè)充放電周期的能量損失是15%,，而氫能從電解制氫到燃料電池發(fā)電一個(gè)周期的能量損失高達(dá)60%,，不適合短周期的沖放電應(yīng)用。按照現(xiàn)有的技術(shù),，鋰電池?zé)o法滿足長時(shí)間大容量供電需求,，而氫能卻能滿足這樣的需求。對(duì)于氫能來說,，儲(chǔ)存時(shí)間越長,，每千瓦時(shí)的儲(chǔ)能成本越低，而電池或壓縮空氣的趨勢正好相反,。綜合比較鋰電池,、抽水蓄能、壓縮空氣,、氨氣和壓縮氫氣這5種儲(chǔ)能技術(shù),，在放電時(shí)間為20-45小時(shí)的時(shí)間段內(nèi)，壓縮氫氣的儲(chǔ)能成本最低,。 交通是氫能應(yīng)用最具吸引力的領(lǐng)域,。如果全球所有的汽車都被氫能替代，氫能的需求總量只增加3億噸,，只是目前需求的4倍,。目前氫能汽車無法大規(guī)模投入市場的主要原因是造價(jià)過高。目前氫燃料電池汽車的成本為230美元/千瓦,，預(yù)計(jì)近期利用最先進(jìn)的技術(shù)可以把成本降到180美元/千瓦,，今后還有可能下降到50-75美元/千瓦。 未來氫能在乘用車應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性取決于續(xù)航里程,。如果電動(dòng)車電池成本下降到100美元/千瓦時(shí),，燃料電池成本下降到50美元/千瓦，那么氫能源汽車在續(xù)航里程400公里以上時(shí)，相比電動(dòng)車就具有經(jīng)濟(jì)性,。如果電動(dòng)車電池成本下降到100美元/千瓦時(shí),，而燃料電池成本為75美元/千瓦，那么汽車的續(xù)航里程需要達(dá)到500公里以上時(shí),，氫能汽車才開始顯現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性,。所以氫能汽車對(duì)高里程汽車、卡車,、公共汽車來說更加適宜,。 4、展望未來,，IEA建議氫能應(yīng)用將聚焦以下四大領(lǐng)域：
接下來，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）北京事務(wù)所所長大川龍郎分享了日本關(guān)于氫能和燃料電池的政策和舉措,。 1,、日本氫能源基本戰(zhàn)略 2017年，日本將氫能發(fā)展定為國家戰(zhàn)略,， 要將其發(fā)展成為繼可再生能源之后又一新型能源,，并設(shè)立了到2050年的發(fā)展愿景。屆時(shí),，日本每年將有500-1000萬噸的氫能產(chǎn)量。愿景還設(shè)立了降低氫能成本的目標(biāo),，從目前的10美元/千克,，到2030年降至3美元/千克，到2050年降至2美元/千克,，使全社會(huì)都能夠接受氫能的價(jià)格,。 為了實(shí)現(xiàn)愿景，日本制定了氫能發(fā)展的實(shí)施路徑，并且組建專家團(tuán)隊(duì),，分領(lǐng)域進(jìn)行階段性評(píng)估和跟進(jìn),。以下為氫能行動(dòng)計(jì)劃的幾個(gè)主要方面。 交通方面,，政府制定目標(biāo)大幅度削減成本,，確立量產(chǎn)技術(shù)。日本的氫能發(fā)展戰(zhàn)略中對(duì)氫能汽車,、加氫站,、公交車、工廠搬運(yùn)叉車等方面都設(shè)立了具體的發(fā)展目標(biāo),。如在2030年前建成900座加氫站,，推廣氫能汽車80萬輛，公交車1200臺(tái),，,、工廠叉車1萬臺(tái)臺(tái)。 氫能供應(yīng)鏈方面,，日本要實(shí)現(xiàn)在氫能生產(chǎn),、運(yùn)輸、液化和CCUS 每個(gè)環(huán)節(jié)的成本下降,，爭取在2030年前,，將氫能供應(yīng)總成本降低到30日元/Nm3，同時(shí)加大力度研發(fā)低成本的可再生能源制氫技術(shù),。為了保障氫能的供應(yīng)安全,，日本正在建立全球性的氫能供應(yīng)鏈，在文萊建設(shè)利用回收油氣田放空的天然氣,，通過蒸汽甲烷重整產(chǎn)生氫氣,，再通過液態(tài)載體運(yùn)回日本再還原的制氫項(xiàng)目，在澳大利亞建設(shè)利用褐煤氣化生產(chǎn)氫氣,，再液化運(yùn)回日本的項(xiàng)目,。兩個(gè)項(xiàng)目都預(yù)計(jì)在2020年投產(chǎn)。 氫能應(yīng)用方面,，日本要將氫能應(yīng)用擴(kuò)展到發(fā)電和家用熱電聯(lián)供系統(tǒng),。在電力方面，日本的目標(biāo)是在2030年建成1GW的裝機(jī)容量,，并在2050年,，將裝機(jī)容量擴(kuò)展到15-30GW。截止到2019年3月,，日本已經(jīng)有27.4萬臺(tái)以天然氣作為原料的小型燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng),，目標(biāo)是在2020年到達(dá)140萬臺(tái),，到2050年達(dá)到530萬臺(tái)。 2,、日本推動(dòng)“氫能社會(huì)”發(fā)展舉措 為了實(shí)現(xiàn)“氫能社會(huì)”,日本開展了氫生產(chǎn),、氫運(yùn)輸和供應(yīng)、氫能利用等一系列示范性項(xiàng)目,。氫生產(chǎn)方面,，日本在福島建設(shè)了利用可再生能源進(jìn)行堿性電解水制氫的系統(tǒng)，系統(tǒng)裝置具備10MW的制氫能力,，為當(dāng)前世界最大規(guī)模,，預(yù)計(jì)2019年10月完成建設(shè)并開始試運(yùn)行。 附件一提供了日本落實(shí)氫能社會(huì)的詳細(xì)行動(dòng)計(jì)劃,。 北京國際能源專家俱樂部總裁陳新華博士主持會(huì)議并作了4點(diǎn)總結(jié)： 首先,，氫能在能源系統(tǒng)中的未來不容質(zhì)疑。作為宇宙中最為豐富的元素,，氫能來源豐富,，應(yīng)用廣泛，并可實(shí)現(xiàn)零碳排放,，具有巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p> 第二,，氫來源非常重要。如果考慮碳排放因素,，煤炭和天然氣制氫都必須結(jié)合CCUS,，而后者在技術(shù)成熟度、經(jīng)濟(jì)性以及民眾接受度方面都存在巨大挑戰(zhàn),?？稍偕茉粗茪涫亲詈玫姆桨福壳俺杀靖甙?，利用現(xiàn)有棄風(fēng)棄光制氫需要考慮設(shè)備有效運(yùn)營時(shí)間所帶來的經(jīng)濟(jì)性問題,。目前看，比較可行的技術(shù)路徑是利用現(xiàn)有的化工氫氣副產(chǎn)品啟動(dòng)氫能的各種應(yīng)用,，再開發(fā)低成本可再生能源的制氫技術(shù),。 第三，氫能的應(yīng)用將集中在私家車之外的多個(gè)領(lǐng)域,，包括續(xù)航里程長,、需要較大驅(qū)動(dòng)力的物流車、公交車,、船舶,，還有輕載重、高可靠性飛行器（如無人機(jī)）等交通工具以及供電安全系數(shù)要求高的分布式熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),。在量大面廣,、行程較短的小汽車領(lǐng)域，氫能除了在經(jīng)濟(jì)性方面無法與鋰電池電動(dòng)汽車競爭之外,，氫氣泄露帶來的安全擔(dān)憂也會(huì)影響氫能小汽車的推廣普及,。 第四，氫能的發(fā)展需要一條有效運(yùn)轉(zhuǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈,，更需要一個(gè)互利共贏的生態(tài)圈,。政府除了提供鼓勵(lì)政策之外，更應(yīng)抓好氫產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)制定,。為此,，中國相關(guān)企業(yè)與機(jī)構(gòu)應(yīng)與IEA就氫能發(fā)展的扶持政策加強(qiáng)交流，也應(yīng)該與日本政府及其相關(guān)機(jī)構(gòu)在技術(shù),、政策和標(biāo)準(zhǔn)等方面開展合作,。 附件一 日本落實(shí)氫能社會(huì)的行動(dòng)計(jì)劃 |
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