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作為一種清潔能源,氫所具有的商業(yè)價(jià)值著(zhù)實(shí)可觀(guān),尤其是在推動(dòng)各國能源結構轉型升級以及實(shí)現全球“碳中和”目標進(jìn)程中,氫能更可發(fā)揮十分重要的作用,由此驅動(dòng)各主要經(jīng)濟體圍繞著(zhù)氫能開(kāi)發(fā)與利用的腳步不斷提速。
在元素周期表上,氫(H)位于63種化學(xué)元素之首,這不僅僅是理論上說(shuō)氫只有一個(gè)質(zhì)子,同時(shí)也代表氫是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì),整個(gè)宇宙質(zhì)量的75%都由氫所構成,并隱匿于從天空的大氣到地下的水流甚至地殼中的巖石層以及石油天然氣和煤炭等化石燃料中,正是因為分布于不同的載體,氫作為二次能源即顯山門(mén)派系之別。從煤炭、石油等化石燃料以及工業(yè)副產(chǎn)品中制取的氫稱(chēng)為灰氫,而如果通過(guò)碳捕獲技術(shù)隔離掉了取氫過(guò)程的二氧化碳,灰氫就變成了藍氫,同時(shí)從電解水、光能、風(fēng)能等可再生能源或生物質(zhì)中制取的氫則叫綠氫。
從理論上看,雖然氫是重量最輕的化學(xué)元素,但卻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種能源,導熱系數是絕大多數氣體的10倍以上,說(shuō)得通俗點(diǎn)兒,氫氣不僅容易點(diǎn)著(zhù),而且火焰傳播速度快,作為能源用在汽車(chē)等交通工具上可使發(fā)動(dòng)機快速點(diǎn)火啟動(dòng),作為能量用于火箭等航天器的發(fā)射可使飛行工具更敏捷起飛,作為動(dòng)能作用于機械等生產(chǎn)工具可以讓作業(yè)效率更高。不僅如此,由氫作為燃料所生成的許多產(chǎn)品還具有明顯的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢,比如車(chē)用氫電池就比車(chē)用汽油成本幾乎要低出一半,鎳氫電池也比鋰電池便宜不少。動(dòng)態(tài)上看,國際能源署與國際氫能委員會(huì )的研究成果顯示,規?;墙档蜌淠艹杀镜年P(guān)鍵,一旦使用量上來(lái),氫能源系統的制取成本會(huì )以每年20%~30%左右的速度下降,到2030年氫能產(chǎn)業(yè)鏈整體成本至少會(huì )下降50%。
更為重要的是,由于氫氣的比重只有整個(gè)空氣的十四分之一,等于一旦泄漏出來(lái)就會(huì )往天空中跑,而且跑得非???,快到?jīng)]來(lái)得及燃燒和沒(méi)來(lái)得及爆炸就已經(jīng)揮發(fā)掉了,因此,氫氣實(shí)際上是一種非常安全的氣體。更有意義的是,氫燃燒的產(chǎn)物是水,絲毫不會(huì )產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物以及粉塵顆粒等危害環(huán)境的負外部性產(chǎn)品,故氫也算得上是世界上最友好的能源。對于人類(lèi)的整個(gè)能源系統而言,氫的比例越高,成分結構就越干凈,氫能由此被稱(chēng)為“21世紀的終極能源”。
鑒于自身所具高效性、經(jīng)濟性以及安全性等多功能特征,氫的使用場(chǎng)景特別廣泛。在工業(yè)領(lǐng)域,氫氣可以代替焦炭和天然氣作為還原劑,消除煉鐵、煉鋼過(guò)程中的大部分碳排放,同時(shí)氫作為十分重要的化工原料可用于合成氨、甲醇、煉化、煤制油氣等生產(chǎn)過(guò)程,生成綠色甲醇和綠氨,帶動(dòng)相關(guān)生產(chǎn)過(guò)程中二氧化碳的顯著(zhù)減少和排放。國際氫能源委員會(huì )預測, 2050年全球氫能源需求將增至目前的10倍,同時(shí)2050年全球氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值將超過(guò)2.5萬(wàn)億美元。
基于氫能的寬闊使用場(chǎng)景以及龐大的產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值,氫能的開(kāi)發(fā)與利用不僅成為了多個(gè)經(jīng)濟體實(shí)現能源轉型的重要路徑,而且上升為國際競爭的重要部位。按照美國能源部發(fā)布的《國家清潔氫能戰略與路線(xiàn)圖》,2030、2040和2050年美國內氫需求將分別升至1000、2000和5000萬(wàn)噸/年,同時(shí)2030年與2035年前分別將制氫成本降至2美元/千克和1美元/千克;同樣,歐盟Repower EU規劃提出到2030年要實(shí)現自產(chǎn)和進(jìn)口各1000萬(wàn)噸/每年的可再生氫目標,為此歐盟將通過(guò)歐洲氫能銀行、投資歐洲計劃等多個(gè)項目對氫能提供融資支持。緊隨歐美的腳步,日本“2050碳中和綠色增長(cháng)戰略”計劃于2030年實(shí)現國內氫產(chǎn)量達到300萬(wàn)噸/年,2050年達到2000萬(wàn)噸/年,而韓國的《促進(jìn)氫經(jīng)濟和氫安全管理法》也提出了2050年實(shí)現進(jìn)口氫替代進(jìn)口原油的目標。初步統計,目前全球已有42個(gè)國家和地區發(fā)布了氫能政策,36個(gè)國家和地區的氫能政策也正在籌備中。
從商業(yè)層面看,迄今全球已經(jīng)啟動(dòng)的680多個(gè)大型氫能項目絕大部分都是由企業(yè)直接出資開(kāi)發(fā),包括??松梨谠诘每怂_斯州開(kāi)發(fā)的全球最大低碳制氫設施、西班牙伊比德羅拉電力公司在普埃托里亞諾建設的歐洲最大工業(yè)用氫能工廠(chǎng),法國企業(yè)Lhyfe正在籌建的全球首個(gè)海上氫氣工廠(chǎng)等。數據顯示,截至2022年年底全球氫能領(lǐng)域的直接投資額近2500億美元,而據國際氫能委員會(huì )預測,到2030年該投資總額將升至5000億美元。
從氫能建設方向看,綠氫成為了各國一致性的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。美國的《通脹削減法案》提出為綠氫提供最高3美元/千克的稅收抵免,而按照啟動(dòng)不久的歐盟綠色交易工業(yè)計劃,歐盟創(chuàng )新基金將為綠氫提供8億歐元的專(zhuān)項補貼,同時(shí)日本也推出了2萬(wàn)億日元的綠色創(chuàng )新基金用以建設大規模的綠氫供應鏈。與發(fā)達國家搶奪全球綠氫市場(chǎng)相競爭,新興市場(chǎng)國家也不約而同地瞄準了綠色氫能,包括印度政府撥款23億美元用于支持綠氫產(chǎn)業(yè),沙特超級未來(lái)城市工程NEOM的目標就是要在境內建成一個(gè)超過(guò)2吉瓦的水電解制氫工廠(chǎng),阿聯(lián)酋計劃五年內每年斥資4000億美元擴展綠氫市場(chǎng),另外,南美洲的巴西、智利以及非洲的埃及、納米比亞等都宣布了綠氫投資計劃。受到多元力量驅動(dòng),國際能源組織預測,2030年全球綠氫產(chǎn)量將達3.6萬(wàn)噸,2050年達到3.2億噸。
作為全球最大氫氣生產(chǎn)國,2022年中國氫氣產(chǎn)量3781萬(wàn)噸,但同時(shí)必須看到,中國氫能產(chǎn)業(yè)尚處示范應用和商業(yè)模式探索階段。氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚未全面建立,不僅規模尚未上去,而且受?chē)饧夹g(shù)壁壘限制嚴重,比如不僅加氫槍、壓縮機、儲容器和質(zhì)子交換膜等關(guān)鍵設備,而且氫密封材料、低溫金屬材料、高效冷絕緣材料等關(guān)鍵材料等目前中國都需通過(guò)進(jìn)口來(lái)解決,與此同時(shí),制氫方面以灰氫為主要產(chǎn)出,產(chǎn)業(yè)鏈綠色升級尚存壁壘。另外,多層次的金融支持體系尚未建立,氫能建設的融資渠道偏窄,接下來(lái)唯有堅持戰略升維與政策創(chuàng )新,中國才有可能在氫能?chē)H競爭中搶占到制勝高地。
一方面,針對氫能產(chǎn)業(yè)的“卡脖子”技術(shù),需要組建創(chuàng )新聯(lián)合體,圍繞產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行科技攻關(guān),在此基礎上依托大型能源企業(yè)成立聯(lián)合研發(fā)和推廣應用平臺,有效整合社會(huì )資源,推動(dòng)全社會(huì )相關(guān)領(lǐng)域科研力量的廣泛參與和協(xié)同攻關(guān),聚焦核心技術(shù),加快突破薄弱環(huán)節,同時(shí)也為新技術(shù)新產(chǎn)品的推廣應用提供成熟的產(chǎn)業(yè)依托和試用平臺。另一方面,瞄準制氫的升級方向,在目前的京津冀、長(cháng)三角和珠三角三大氫能產(chǎn)業(yè)區開(kāi)辟綠氫研發(fā)與制造基地,政策上對綠氫進(jìn)行重點(diǎn)傾斜,同時(shí)將綠氫開(kāi)發(fā)占比指標分解到全國各地。此外,除政策性金融領(lǐng)域通過(guò)設立重大專(zhuān)項、產(chǎn)業(yè)基金等產(chǎn)品對氫能建設進(jìn)行支持外,也應在商業(yè)性金融方面加大力度,包括鼓勵行業(yè)協(xié)會(huì )、龍頭企業(yè)帶頭設立氫能發(fā)展專(zhuān)項投資基金,鼓勵私募股權基金投資氫能綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)等,與此同時(shí)要創(chuàng )新綠色金融產(chǎn)品,如將綠氫技術(shù)納入綠色信貸及綠色債券的指導目錄,在碳交易市場(chǎng)搭建氫能產(chǎn)業(yè)板塊交易機制等。