国内外氢能发展动态及发展趋势研判.doc
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1、国内外氢能发展动态及发展趋势研判我国氢能发展正处于产业培育的关键时期,具有良好的产业基础和市场潜力。从推进能源转型、规划政策支持、产业资本推动、技术经济竞争力提升等角度看,氢能发展正面临巨大的发展机遇。一、氢能和电能的对比分析氢能是一种来源广泛、清洁灵活、应用场景丰富的二次能源。同属于二次能源的氢能和电能,均可以存在于能源生产、存储、输送和消费的各环节,表1所示是电能和氢能的定性对比分析。从生产的角度说,电能和氢能均能以化石能源(+CCS)、非化石能源作为原料制取;从运输的角度说,电能通过输配电网进行实时传输,氢能通过输气管道、陆/海运输方式进行输运;从存储的角度说,电能和氢能都可以进行存储。
2、从消费的角度说,电能和氢能均可以在交通、电力领域进行应用,是具有能源属性的。然而,氢能还有电能无法替代的原料及燃料属性,可以应用于化工和冶金领域,也就是说,氢能和电能最大的区别在于氢能是具有物质形态的二次能源。这也就决定了在未来高比例可再生能源系统中,氢能可以作为清洁电力的有力补充,在能源领域发挥独特的优势。表1 电能和氢能定性对比分析为了更加直观全面地了解电能和氢能的技术特点区别,我们用定量分析的方法对两者再次进行对比。有研究以单位热量作为标尺,通过在不同维度对电能和氢能的安全、运输、效率、密度、存储和价格等方面进行比较发现,相较于氢能,电能在能量转换、运输和终端售价存在优势,而氢能在储能、
3、质量能量密度两个方面更优于电能。图1 电能和氢能定量对比分析(数据来源:中国能源发展报告2018)正是因为预见了氢能在能源系统中的独特优势,全球范围内正在兴起氢能发展热潮。二、国际氢能发展(一)规划与政策分析世界各主要国家和地区在氢能战略中明确了氢能发展定位,并制定了分阶段实施的氢能发展目标,这些目标主要包括氢能在终端能源消费结构中的占比、可再生能源电解水制氢装置规模、加氢站规模、氢燃料电池车规模、氢气生产成本和销售价格等。GDP总量在全球排名前50名(共占全球GDP90%以上)的国家中,共有12个国家制定了国家层面的氢能发展战略和路线图,欧盟发布了氢能发展战略,另有近30个国家已经开展氢能发
4、展布局。图2 各主要国家可再生能源电解水制氢、加氢站、燃料电池车规模发展目标(数据来源:世界各主要国家氢能发展战略规划、中国氢能联盟)总体而言,各主要国家发展氢能的出发点主要包括保障能源安全、应对气候变化、保持技术领先、占领氢能市场。由于各国国情不同,发展氢能产业的主驱动因素也有所差异。保障能源安全。日本是以保障能源安全为主要目标而发展氢能的典型国家。日本国内能源资源极度匮乏,存在能源对外依存度高、能源自给率低的问题,煤炭、石油的对外依存度均达到99%以上,天然气对外依存度达到97%以上,其能源自给率不足12%。尤其是福岛核事故之后,日本亟需寻找一条支撑本国社会经济发展的能源发展道路。此外,日
5、本制定了温室气体减排目标,已经承诺到2050年实现碳中和。基于上述原因,日本实施了一系列促进氢能发展的战略和政策,主要包括:开展海外化石能源+CCS制氢及本国可再生能源电解水制氢,加强进口和国内氢运输、分配基础设施建设,促进氢在汽车、家庭热电联供和电力等各个部门的应用等。韩国、德国、爱尔兰等国家发展氢能均有保障能源安全方面的考虑。图3 日本能源自给率统计(数据来源:)应对气候变化。以德国为代表的欧盟一直在积极探索向脱碳能源系统转型。德国一直以来积极发展新能源,制定了2022年的退核计划及2038年的退煤计划。此外,德国能源对外依存度达到90%以上,其天然气主要依靠从俄罗斯进口,能源供应随时受到
6、国际关系变化的影响。为了维持本国能源安全,以及应对气候变化、推动能源转型,德国对于氢能的发展主要基于以下逻辑:1.发展以可再生能源电解水制氢技术,实现低成本零排放制氢,以消纳更高比例的可再生能源;2.提出以氢替代部分天然气用于合成燃料(合成甲烷、煤油、甲醇和氨);3.利用现有的天然气基础设施,加快构建氢气管道运输网络。德国已经将氢能确立为重载交通、航空、航海等领域的替代能源,并持续推动氢作为工业原料进行使用。法国、意大利等欧洲国家发展氢能均有应对气候变化方面的考虑。保持技术领先。由于美国页岩油气革命相关技术逐步成熟,美国能源结构和能源安全等问题并不突出,但美国重视对各类战略性新兴技术的占领,各
7、届政府都将氢能与燃料电池作为先进技术进行战略投资,确保其技术经济领先地位。2019年发布的美国氢能经济路线图将氢能发展作为碳减排的重要途径之一,并明确通过氢经济活动扩大美国在全球能源领域的领导地位。占领氢能市场。澳大利亚具有丰富的煤炭资源,制定氢能发展战略除了考虑实现氢能技术领先外,更多是考虑采用类似煤炭和油气的国际贸易模式,将氢作为商品出售给氢气需求国,其制定的氢能战略目标中明确的一个重要目标就是将澳大利亚打造成亚洲三大氢气出口地之一。目前,澳大利亚已经和日本达成合作意向,由澳大利亚褐煤制得的氢气,通过海运的方式运输到日本,日本川崎重工与澳大利亚已合作开展液氢输运船下水试验。智利、南非、沙特
8、等新能源资源禀赋丰富的地区发展可再生能源制氢也主要是考虑占领氢气出口市场。(二)定位与趋势研判从各主要国家发展氢能的动因及氢能战略部署可以看出,围绕安全、绿色、低碳的能源主题,氢能发展定位可以概括为三点。降低对传统化石能源的依赖。氢能是具有物质形态的二次能源,可替代部分或全部天然气以降低天然气消费量,通过加强天然气掺氢、纯氢管网的基础设施建设,促进氢气的规模化输送和利用,提高低碳化水平。提高可再生能源开发利用比例。各国纷纷布局可再生能源电解水制氢,鼓励风电、光伏、新型低碳或零碳制氢技术的发展,以提高绿氢的比例。在难以减碳的领域进行深度脱(低)碳。聚焦重型交通工具、化工合成、冶金、高品质供热等,
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