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各國氫能發(fā)展路線面面觀

中國能源報發(fā)布時間:2021-01-27 09:06:12

編者按

氫能成為當(dāng)前炙手可熱的“終極能源”,世界各國正積極布局。但不同國家和地區(qū)對于各自氫能發(fā)展的重點又有所不同。分析這些特點,發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律,有助于推動我國氫能產(chǎn)業(yè)更好地找準(zhǔn)國際市場,實現(xiàn)健康有序發(fā)展。

氫能可實現(xiàn)跨部門、跨時間和跨地點的靈活轉(zhuǎn)移能源,減少棄風(fēng)、棄光、棄水,在向可再生能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮系統(tǒng)性作用。日本、韓國、歐盟的氫能路線圖均對氫能在移動端和固定端的應(yīng)用、加氫站建設(shè)和氫氣供應(yīng)作了規(guī)劃。氫燃料電池汽車(FCV)是氫能應(yīng)用領(lǐng)域最為重要的一環(huán)。但各國(組織)燃料電池汽車的總量目標(biāo),車型選擇,配套加氫站建設(shè),以及氫氣供應(yīng)策略和固定端氫能應(yīng)用重點方向各不相同。

燃料電池汽車

歐盟規(guī)模最大,韓國最重視

日本、韓國、歐盟在路線圖中均提出了FCV累計產(chǎn)量目標(biāo),它們之間存在數(shù)量級差異。其中,歐盟目標(biāo)最為宏偉,計劃至2050年累計生產(chǎn)5270萬輛;韓國次之,計劃至2040年累計生產(chǎn)620萬輛;日本最低,計劃至2030年累計生產(chǎn)80萬輛。

同時,日本與歐盟2030年FCV累計產(chǎn)量分別相當(dāng)于當(dāng)前汽車年產(chǎn)量的24%和22%,在本國(組織)汽車工業(yè)中的重要性相近;韓國與歐盟2040年的這一比例分別為154%和113%,韓國FCV的重要性高于歐盟。但韓國FCV嚴(yán)重依賴出口市場,2040年累計620萬輛的FCV產(chǎn)量中有330萬輛計劃用于出口,其總量目標(biāo)能否實現(xiàn)與國際FCV市場的發(fā)展息息相關(guān)。

總的來說,燃料電池汽車產(chǎn)量規(guī)模歐盟 >韓國>日本,燃料電池汽車在本國(組織)汽車工業(yè)中的重要性韓國>日本≈歐盟。

車型

日韓側(cè)重乘用車,歐盟商用車優(yōu)先

日本、韓國、歐盟均以汽車作為氫燃料電池在移動端應(yīng)用最重要的領(lǐng)域,但選擇的汽車類型各有側(cè)重。燃料電池乘用車是日本和韓國的重點發(fā)展對象,豐田Mirai、本田Clartity和現(xiàn)代NEXO三款FCV已實現(xiàn)量產(chǎn)和商業(yè)化;而歐盟認(rèn)為燃料電池乘用車與純電動車競爭無優(yōu)勢,汽車領(lǐng)域應(yīng)該優(yōu)先發(fā)展行駛里程更長、負(fù)載更重的商務(wù)車、出租車、卡車等。

從燃料電池汽車保有量在同類型汽車中的份額來看,日本雖然看好燃料電池乘用車的發(fā)展,但目標(biāo)相對保守,規(guī)劃2030年燃料電池乘用車保有量份額僅為1%;韓國目標(biāo)相對激進(jìn),2040年燃料電池乘用車保有量份額為11%,且韓國更重視氫燃料電池在出租車、公交車、卡車市場的應(yīng)用;而歐盟對各類型FCV的發(fā)展都很樂觀,提出了較高的FCV保有量份額目標(biāo)。值得注意的是,日本不斷調(diào)整其氫能戰(zhàn)略目標(biāo),以往對氫能的定位是“未來能源的終極解決方案”,但近來提“氫電共存”更多。

此外,叉車是日本應(yīng)用氫燃料電池的一大特色領(lǐng)域,2030年日本將累計生產(chǎn)1萬臺燃料電池叉車,占叉車保有量的8%。此外,日本、韓國和歐盟都計劃研發(fā)氫燃料電池火車和船等,歐盟將率先于2030年替換570列柴油火車。

加氫站規(guī)劃

韓國遙遙領(lǐng)先

日本、韓國和歐盟國土面積差異較大,從加氫站密度來看,日本和歐盟相近,2030年加氫站規(guī)劃密度均為0.1個/百公里;而韓國遠(yuǎn)大于歐盟,2040年韓國和歐盟加氫站規(guī)劃密度分別為1.1個/百公里和0.3個/百公里。從加氫站服務(wù)能力來看,歐盟略高于日本,2030年歐盟和日本均站服務(wù)車輛數(shù)分別為1120輛/個和889輛/個;韓國遠(yuǎn)高于歐盟,2040年韓國和歐盟均站服務(wù)車輛數(shù)分別為2417輛/個和1420輛/個。綜合來看,加氫站規(guī)劃韓國>歐盟>日本。

然而,與加油站相比,加氫站規(guī)劃數(shù)量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。日本、韓國和歐盟加油站密度分別為2.8個/百公里、11.3個/百公里和2.2個/百公里,與加氫站規(guī)劃密度存在數(shù)量級差異。

氫氣供應(yīng)

日韓依賴進(jìn)口,歐盟青睞本土制氫

日本、韓國和歐盟氫氣供應(yīng)策略存在差異。日本和韓國能源匱乏,未來氫能應(yīng)用成規(guī)模后,氫氣很大程度依賴海外供應(yīng)。日本計劃在2030年左右建成商業(yè)化規(guī)?;膰H氫供應(yīng)鏈,年生產(chǎn)能力約30萬噸(如果30萬噸氫氣全部用于發(fā)電,相當(dāng)于一臺核電機(jī)組的裝機(jī)容量)。川崎重工已在澳大利亞投資試點褐煤制氫項目。與此同時,日本將在本土發(fā)展電解水制氫,充分利用正在快速擴(kuò)張的可再生能源電力。韓國目前99%的氫氣來源為化石燃料制氫,未來將大力發(fā)展工業(yè)副產(chǎn)制氫、高效電解水和氫氣國際貿(mào)易。而歐盟選擇本土電解水制氫和蒸汽甲烷重整/自熱重整。具體采用哪種技術(shù)取決于技術(shù)發(fā)展和成本下降情況,并且因項目而異。

若可再生能源電力和電解水系統(tǒng)成本大幅下降,則氫氣來源以電解水為主;若碳捕集封存技術(shù)成熟且政策允許,則以蒸汽甲烷重整/天然氣自熱重整為主。

氫能固定端應(yīng)用

日韓“偏愛”發(fā)電,歐盟全面發(fā)展

固定端氫能應(yīng)用主要包括固定式燃料電池、氫氣熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電、供熱以及作為工業(yè)原料等。日本在家庭燃料電池方面取得了較大進(jìn)展,已開展商業(yè)化應(yīng)用多年,預(yù)計2020年達(dá)到盈虧平衡。同時,日本也在積極探索氫氣熱電聯(lián)產(chǎn)和工商業(yè)燃料電池發(fā)電;韓國緊跟日本,計劃大力發(fā)展氫能發(fā)電和家庭建筑燃料電池,提出了2040年實現(xiàn)工商業(yè)氫能發(fā)電裝機(jī)量15 GW(相當(dāng)于2018年韓國133 GW發(fā)電總量的11%)、家庭建筑燃料電池裝機(jī)量2.1 GW(約94萬戶)的宏偉目標(biāo);歐盟則采取了全面發(fā)展的策略,到2050年,氫能應(yīng)用中交通運(yùn)輸領(lǐng)域僅占30%,發(fā)電、建筑供電供暖、工業(yè)能源、工業(yè)原料占比將分別達(dá)到5%、25%、11%、29%。

對我國啟示

因地制宜制定氫能發(fā)展策略

我國氫能源豐富、市場空間廣闊、新能源汽車推廣經(jīng)驗豐富,在發(fā)展氫能與燃料電池方面優(yōu)勢顯著。但同時也存在技術(shù)工藝水平較低、產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)薄弱、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)/檢測體系滯后等短板。我國發(fā)展氫能與燃料電池要穩(wěn)步推進(jìn)、揚(yáng)長補(bǔ)短、因地制宜,有針對性地制定發(fā)展策略。一是加強(qiáng)頂層設(shè)計,推動編制氫能發(fā)展路線圖,健全產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系和監(jiān)管體系,引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展;二是攻克關(guān)鍵核心技術(shù)難關(guān),建立完整的氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈;三是實施試點示范工程,開展燃料電池汽車區(qū)域示范應(yīng)用,推進(jìn)儲能、分布式能源等多領(lǐng)域氫能示范。

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