撬动做强氢能产业的战略与政策支点

“到2050年,全球氢能占能源比重约为18%,氢能产业链产值将超过2.5万亿美金,且随着技术研发和产业资本的持续投入,未来10-20年全球氢能产业将迎来快速发展的重大机遇期。”

“到2050年,全球氢能占能源比重约为18%,氢能产业链产值将超过2.5万亿美金,且随着技术研发和产业资本的持续投入,未来10-20年全球氢能产业将迎来快速发展的重大机遇期。”

从国家发展改革委与北京市联手在大兴区打造北京首个氢能产业园,到广州市人民政府发布《广州市氢能产业发展规划(2019-2030)》提出建造大湾区氢能运营中心,再到中石油联合三家企业在上海成立一家合资氢能企业,及至拥有“氢能第一股”之称的亿华通正式登录A股,有关氢能的资讯在日前聚集性释放出来,一股“氢能热”在国内蔓延。

门捷列夫的化学元素周期表上,氢(H)位于63种化学元素之首,这不仅仅是理论上说氢只有一个质子,同时也代表氢是宇宙中分布最广泛的物质。天空的大气中有氢,地下的水中也有氢,甚至地壳岩石层断裂时也会冒出氢。另外,石油天然气以及煤炭等化石燃料中也蕴含着氢,焦炉、钢铁、化工等工业副产品品种同样藏着氢。正是因为藏匿和分布于不同的载体,氢作为二次能源就有山门派系之别。从煤炭、石油等化石燃料以及工业副产品中制取的氢称为灰氢,但如果通过碳捕获技术隔离掉了取氢过程的二氧化碳,灰氢就变成了蓝氢,同时,从电解水、光能、风能等生物质中制取的氢则叫绿氢。目前全球氢气年产量中高达99%取自化石燃料。

作为二次能源,氢是除核燃料外所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中能量密度最高的一种能源,导热系数是绝大多数气体的10倍以上,说得通俗点就是,氢气不仅容易点着,而且火焰传播速度快,作为能源用在汽车等交通工具上可使发动机快速点火启动,作为能量用于火箭等航天器的发射可使飞行工具更敏捷起飞,作为动能作用于机械等生产工具可以让作业效率更高。

在经济性方面,由于受到制取成本的制约,虽然很难说氢气在所有方面都具有性价比优势,但在许多领域仍有着足够的吸引力。以氢燃料电池为例,汽车充满五公斤的氢气可以续航650公里,总价格大约是175元,而改用汽油同样行驶650公里,车辆烧油费用约为350元,前者成本只是后者的一半。按照国际能源署与国际氢能委员会的研究成果,规模化是降低氢能成本的关键,一旦使用量上来,氢能源系统的制取成本会以每年20%-30%左右的速度下降,其中当然也包括氢能产品的消费端成本。

再看安全性,许多人知道氢弹作为核武器的杀伤力,因此往往会“谈氢色变”,其实不然。且不说氢弹并不等于氢,作为一种能够爆炸的气体,氢气的比重只有整个空气的十四分之一,这样轻飘飘的一个东西,一旦泄漏出来就会往天空中跑,而且跑得非常快,快到没来得及燃烧和没来得及爆炸就已经挥发掉了。因此,氢气实际上一种非常安全的气体。而更有意义的是,氢燃烧的产物是水,丝毫不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物以及粉尘颗粒等危害环境的负外部性产品,因此,氢可以说是世界上最干净的能源,也是帮助未来人类脱碳最有前途的打开方式。

鉴于氢的高效性、经济性以及安全性等多功能特征,氢的使用场景自然就特别广泛。另外,氢不仅可以作为一种备用电源为企业与家庭使用,而且未来氢气就好像今天的液化气那样,可以通过管道进入百姓家庭中。

储能也是氢彰显自身功用的核心场景之一。大家知道风能、太阳能等新能源因受到风力以及光源影响带有极不稳定性,全国每年因此有约1000亿度可借用新能源发的电眼睁睁地跑掉,但如果能够将电力等传统技术无法吸纳到的风能与光伏等全部变成氢能储藏起来,需要时再投放出去,对经济与社会所产生的影响显然不可低估。此外,氢不仅作为一种新型动能渗入传统经济领域,还可带动石油化工、钢铁煤炭以及电力热力等产业发展氢能,从而带动传统产业的转型升级。

完整地看,从氢的制取,到氢的储运,再到氢的交易以及分发和使用,中间还有氢能的检测与认证,氢气牵起了一条长长的产业链,其中既有相关设备的构造与投入,也有庞大的基础设施的建设与改良,既有资源产业链,也有材料产业链,还有各种使用场景外溢出的商业价值。据国际氢能委员会预测,到2050年全球氢能占能源比重约为18%,氢能产业链产值将超过2.5万亿美金,且随着技术研发和产业资本的持续投入,未来10-20年全球氢能产业将迎来快速发展的重大机遇期。

基于氢能的巨大使用场景以及庞大的产业链价值,氢能的开发与利用不仅成为了许多国家实现能源转型的重要路径,而且上升为国际竞争的重要部份。截至目前,占世界GDP70%的18个国家均制定了氢能发展战略,美国近10年对氢能和燃料电池的资助每年保持在1亿-2.8亿美金之间,欧盟在境内铺设的输氢管道已长达1598公里,日本国内的加氢站已增至300多个,全球正在推进中的可再生能源制氢项目规模从一年前的每月320万千瓦提高到目前的每月820万千瓦。

作为世界最大的化石能源消费国与进口国,中国开发与利用氢能的意义不言而喻。资料显示,到今年年底,我国年产氢气将达到一亿吨,为全球第一大氢气生产国。到2050年,国内氢气产量将增长到5亿吨左右,氢能在我国终端能源消费占比上升至10%。需求方面,到2050年,国内市场对氢气需求量至少达到6000万吨,中国作为全球氢能最大消费国的地位将得到进一步巩固。作为终端能源体系的消费主体,氢能将带动形成一个12万亿元产值的新兴产业。可以说,依托强大的石化、水电以及煤炭等传统产业资源以及丰厚的光、热、风等再生能源,面向巨大的市场需求,凭借战略升维与政策创新的撬动与支撑,中国完全能够在氢能国际竞争中抢占制胜高地。

首先,加速顶层设计进程。虽然前不久氢能写入了能源法,最近两年的国务院政府工作报告中也连续提及,但目前国家既没有氢能产业发展规划,也缺乏专门的氢能开发与利用整体支撑政策。对此,需尽快制定出台国家氢能产业发展战略规划,明确氢能在我国能源体系中的定位与开发利用的重点方向,整体规划氢能制取、运输、储存、利用等全环节发展路径以及国家标准,同时明确对氢气安全监管路线与举措。

其次,加大自主创新力度。从加氢枪、压缩机、储容器等关键设备,到氢密封材料、低温金属材料、高效冷绝缘材料等关键材料,我国氢制取、运输、储藏甚至使用所需许多核心技术与材料装备以及零部件目前都有赖于进口。但值得庆幸的是,氢能的研发生产全球目前尚处初期阶段,中国完全可以通过强化自主创新实现“弯道超车”。除了加大资金投入外,首先需要组建央企、国企创新联合体,围绕产业链进行科技攻关,在此基础上依托大型能源企业成立国家级联合研发和推广应用平台,有效整合社会资源,推动全社会相关领域科研力量的广泛参与和协同攻关,聚焦核心技术,加快突破薄弱环节,合力推动我国氢能产业迈上全球价值链的中高端位置。

再次,加快基础设施布局。国内目前输氢管道只有约100公里,终端加氢站仅64座,基础设施的乏力不仅很大程度上限制了氢能经济的规模化与商业成本的下降幅度,也导致氢能的使用场景单一,同时制约了相关配套产业体系的发展。建议将氢能基础设施建设纳入“新基建”盘子中给予重点扶持,除了国家扮演建设主体外,更应通过BOT、PPP等方式引进社会资本参与氢气站的投资,并在运营过程中给予充分的财税惠补,同时支撑中石油、中石化等国有能源巨头加大对油气管道的配套改造与完善,增补管道的氢能输送功能。

最后,加强区域产业协同。目前我国已形成京津冀、长三角和珠三角三大氢能产业区域,全国有20多个省份出台了60多个氢发展规划和支撑政策。各个产业区与地方政府虽然在抢滩布局中都希翼打造出完整的氢能产业闭环,但存在着较为明显的方向趋同与同质化现象,这种结果显然与顶层设计缺位紧密相关。而立足于本地资源禀赋、突出产业长项、打破技术瓶颈才是全国氢能布局的主线,如长三角作为我国最大的化工产业集群,氢能的开发应集中到化工副产品身上,京津冀的氢能发展可侧重蓝氢与绿氢的研发和应用,而珠三角则可借助工业基础与科技实力展开膜电极、高性能电堆以及储运氢设备等产业攻关与布局,在此基础上实现成果共享与利益协同,走出一条成本投入低、区域共振强和整体效能优的氢产业经济路径。

(编辑系中国市场学会理事经济学教授 张锐)

《 国际金融报 》( 2020年08月17日  第03 版)


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