国际社会氢能发展战略剖析

纵观全球动力开展史，动力种类演化呈现出从固态-液态-气态、由高碳向低碳演化的特征。比较传统化石动力，氢能具有来历广、能量密度高、环保效果好和用处广的优势，有望成为保证动力安全、缓解气候变化的未来动力，正被世界各国归入动力战略地图。

1、世界社会布局氢能的战略起点

全球对“未来动力”的探究在上世纪70年代石油危机后进入了“快车道”，氢能成为世界社会公认的“未来动力”之一，各国在不同的战略方针指导下构成了差异化的氢能开展道路。日本以打破本乡动力禀赋、完成动力独立为导向，提出建造氢能社会，下流使用场景丰厚，构成了自上而下、以政府为主导的开展道路。美国以培养氢能经济为导向，构成了自下而上、以培养商场为导向的开展道路。欧盟作为开展低碳动力的领头区域，坚持以开展可再生动力为导向，构成了根据可再生动力制氢的技能道路。全体而言，动力资源竞赛和轿车工业竞赛是各国布局氢能的两个起点。

1.1从动力资源视点动身

氢能是各国争相抢占的“未来动力”之一，是完成各类动力转化的“纽带”，能够完成不同动力种类向各类终端的传输，是添加未来低碳动力网络灵活性的重要抓手。前端，氢是自然界最普遍存在的元素，氢气可取自水、天然气、化工废气、丙烷、甲醇等，质料来历极广。结尾，燃料电池为氢能供给了储能载体，能够与热、电结尾网络有用联接，能够处理动力供需配备上的时空对立。由此，以氢能为中介的动力体系具有足够的“安全垫”，有望打破传统化石动力的刚性供给。

其次，氢是有望完成“零碳排放”的未来动力，结尾排放仅产生水，环保性好，是“纯绿”动力。再者，氢燃料的热值高，平等质量能量密度下的热值仅次于核燃料，达142351kJ/kg，大约是汽油热值的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍，但能量密度优势的发挥仍有赖于使用场景的拓宽和电堆技能的打破。四则氢能的安全底线有支撑。因为氢气较轻，会以20m/s的速度在空气中快速逸散，尽管氢气易燃、爆破极限宽等，但仍是最不简单构成可爆破气雾的燃料。

1.2从轿车工业视点动身

跟着燃油车退出趋势加快，在氢燃料电池轿车和电动车的“道路之争”没有明亮的布景下，首要抢占新动力轿车的技能高地对各国未来轿车工业的开展含义严重。比较电动车，在现有技能条件下氢燃料电池轿车具有以下三点相对优势。

首要，受制于电池自重，锂电池快充也需40min才可到达80%的电量，而氢燃料电池轿车的加氢时刻在3~5min，比较电动车充电时刻，氢燃料电池轿车加氢时刻更短。其次，燃料电池能量密度高，在大载重、中长距离场景中优势显着。再者，电动车在低温环境下简单呈现电阻变大、工作功率变低、低温老化等问题，而用于氢燃料电池轿车的质子交流膜电池不只能够在低温环境正常运转，并且更简单完成车内取暖。

2、世界社会布局氢能的战略挑选

2.1日本：立足于打破资源禀赋束缚，着力构建多元化的氢能供给体系

日本动力对外依存度高、开展氢能的战略起点清晰、诉求激烈。以打破本乡动力禀赋、破除对化石动力的依托、进步动力自给率、完成动力独立为导向，日本提出要建造氢能社会，构成了自上而下、以政府为主导的开展道路。日本在2014年提出“氢能和燃料电池战略道路图”，随后相继出台了《氢燃料发电研究陈述》《零碳氢燃料研究陈述》，构成了日本氢能战略的首要内容，将氢能作为保证动力安全和应对全球变暖议题的一张“主力”。

日本的氢能开展道路图包含三个阶段：榜首步到2025年，要点是扩展燃料电池商场，包含家用燃料电池和交通运输两大范畴；第二步到2030年，要点是完成氢燃料发电，以及树立大规模氢能供给体系；第三步是从2040年开端，要全面建成零排放的制氢、储氢、运氢的氢燃料供给体系。

供给端，上游供给体系构建道路清晰，现在开端构成了制氢“两条腿”走路、运氢多元化打开的道路。日本氢气供给体系有世界、国内两个层面上的支撑，国内首要依托可再生动力制氢，现在已建成了全球最大的可再生动力电解制氢项目FH2R。世界供氢首要有四个途径，各个途径的制氢工艺、储运方法各异：一是与澳大利亚协作开发褐煤制氢项目，以液态船运方法运输到日本；二是与文莱协作开发天然气重整制氢项目，以有机液体为载体将氢气运输到日本；三是与挪威协作开发水力发电制氢项目，拟以低温液化的方法将液态氢海运至日本；四是与新西兰协作的地热制氢项目。

需求端，下流使用场景丰厚，氢能在家用燃料电池、燃料电池轿车范畴的推行尤为亮眼，在不同细分范畴上培养出了比方丰田、松下、本田、爱信等龙头企业。在家用燃料电池范畴上，ENE-FARM是日本大力推行的家用燃料电池体系，从2009年开端由松下、东芝、爱信等厂商研制出产，由东京燃气和大阪燃气等燃气公司向用户出售，2009-2019年间，ENE-FARM体系累计出售30万套，每套政府补助由开端的8.9万元逐年下降直至撤销。在车用燃料电池范畴上，丰田mirai是氢燃料电池乘用车的领头羊，现在续航路程到达了约850km、最大功率到达了134kW。

2.2美国：立足于推动氢能经济，固定式电池和重卡范畴开展抢先

美国将油气视作其参加世界关系的重要筹码，短时刻内仍会守住传统动力的压舱石，布局氢能则更多是从参加工业竞赛视点动身、着力从商场开辟视点发力。

立足于构建氢能经济，美国较先提出“氢经济”，早在2002年即公布“国家氢能开展道路图”，将氢能开展分为了四个阶段：

榜首阶段是开发阶段，包含下降燃料电池本钱、开发固体储氢设备、天然气持续作为制氢首要质料、开发氢内燃机、批量出产燃料电池轿车、在建筑物中添加燃料电池供热供能实验、持续开发便携式氢燃料电池；

第二阶段是商场过渡阶段，政府将在商场过渡阶段发挥重要效果，比方政府或公共部门将成为氢能的“榜首用户”，公共交通、消防等将选用根据氢燃料电池的分布式储能，车辆、舰艇、飞机等军事设备也将逐步运用氢能体系；

第三阶段是商场和基础设施扩张阶段，氢能将从部分向全体推行，国家方针将以支撑氢能商场化推行为起点；第四阶段是氢经济时代，即氢能全面替代化石动力成为居于主导地位的终端动力，个人氢能交通商场将自发构成。

以开展氢经济为导向，美国首要在经济可行性较高的范畴获得了打破。

一是依托美国国内天然气价格低廉的优势，以天然气重整气为质料的固定式燃料电池已经在数据中心、楼宇供电范畴使用多年，并培养出了Bloomenergy、UTCPower等固定式范畴的龙头企业。

二是在接连作业、大载重的物流货运范畴，氢燃料电池轿车燃料加注时刻短、能够削减停机时刻、进步经济效益。因此，与日本大力推行氢燃料电池乘用车不同，美国在燃料电池商用车工业积累了丰厚的经历，其间，PlugPower在全球燃料电池叉车商场的市占率居于首位，以尼古拉为首的重卡企业也开端布局氢燃料电池范畴。

2.3欧盟：立足于完成低碳开展，大力开展可再生动力制氢

欧盟向来是低碳开展上的领跑者，因此也将氢能视作其低碳开展的抓手之一。立足于进步可再生动力份额、下降交通范畴温室气体排放、推动动力转型，欧盟在2003年发布了“氢开展设想陈述和行动计划”，计划在4年内出资20亿美元，规划到2030年使氢动力轿车的份额到达15%。

欧盟的氢能技能道路图将氢能开展分为了三个阶段：

榜首阶段规划到2010年，要点使命是经过电解水制氢进步可再生动力发电的份额，经过项目演示运营完成氢能和燃料电池的初级商场使用、制氢基础设施的前期开发、处理要害技能瓶颈；

第二阶段规划到2020年，要点内容包含完善可再生动力制氢体系、具有价格竞赛力的氢燃料电池轿车进入家庭、建造分布式燃料电池供电站；

第三阶段规划到2050年，要点使命包含完成大规模可再生动力和先进核能制氢、扩展氢能分配网络、将30%的加油站改成加氢站、氢能经济根本替代传统化石动力经济。

以完成温室气体减排为引领，欧盟各国的氢能使用在以下两个场景上取得了亮眼成果。

一是电转气项目：为了处理可再生动力消纳问题，德国、丹麦、英国等国家先行先试了powertogas项目，使用风能、光伏发电的剩下电力制氢，再将氢气用于与天然气进行掺混、直接发电和供热等。

二是燃料电池公交和列车：交通范畴是对欧盟下降温室气体排放奉献较大的范畴之一，为了下降交通碳排放，欧盟多个国家在共用交通范畴氢能使用上完成了打破，科隆、罗马、奥斯陆、鹿特丹等城市已投入使用氢燃料电池巴士，德国首要在列车范畴使用了氢能。

3、定论

在全球动力供需格式走向宽松、氢能开展技能道路不确定的布景下，我国应理性看待氢能开展。一方面，氢能是绿色动力的终极方式之一，是增强未来动力体系灵活性的重要介质，不能抛弃推动氢能技能的研制。另一方面，规模化推行氢能仍有赖于储运技能、使用场景、商业模式的打破，不该盲目跟风，要防止重蹈可再生动力无序开展的覆辙。

1）不同的战略方针对工业的引导效果截然不同，应尽早定下战略基

关于我国而言，以消化可再生动力、处理“三弃”问题为方针，则应大力打破电解水制氢的功率和本钱问题，要点选用分布式方式使用氢能，防止大规模集中式建造；以进步动力自给率、保证动力安全为方针，则应大力开展大规模集中式的化石动力制氢，打破储能体系的要害技能；以增强技能储备、赶超动力技能为方针，则应打破电堆等要害零部件技能，进步氢能体系配备的国产化率，要点选用演示方式运营相关项目。

2）在要素无法自在活动的动力商场，应从资源禀赋实践动身，不能对灰氢、蓝氢“一刀切”不同区域需求结合本身的资源禀赋和下流需求，统筹布局氢能开展。

如，西北地区具有丰厚的风景资源，但下流需求有限，可考虑要点开展可再生动力制氢、氢燃料电池储能的开展道路，山东、上海具有丰厚的副产氢资源，则可在短期内要点开展副产氢提纯的技能道路。不同区域的灰氢、蓝氢清洁程度纷歧，不该过度追捧电解氢、摧残工业副产氢。如，关于化石动力发电占比较高的区域，电解氢的清洁程度纷歧定比工业副产氢高，而关于伴生CO2有详细用处的部分上海化工园区副产氢，其清洁用处反而有望超越电解氢。