張 銳：全球氫能開發(fā)利用競逐正酣

  作為一種清潔能源，氫所具有的商業(yè)價值著實(shí)可觀，尤其是在推動各國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級以及實(shí)現(xiàn)全球“碳中和”目標(biāo)進(jìn)程中，氫能更可發(fā)揮十分重要的作用，由此驅(qū)動各主要經(jīng)濟(jì)體圍繞著氫能開發(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氫只有一個質(zhì)子，同時也代表氫是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，整個宇宙質(zhì)量的75%都由氫所構(gòu)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?yàn)榉植加诓煌妮d體，氫作為二次能源即顯山門派系之別。從煤炭、石油等化石燃料以及工業(yè)副產(chǎn)品中制取的氫稱為灰氫，而如果通過碳捕獲技術(shù)隔離掉了取氫過程的二氧化碳，灰氫就變成了藍(lán)氫，同時從電解水、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(dǎo)熱系數(shù)是絕大多數(shù)氣體的10倍以上，說得通俗點(diǎn)兒，氫氣不僅容易點(diǎn)著，而且火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，作為能源用在汽車等交通工具上可使發(fā)動機(jī)快速點(diǎn)火啟動，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，作為動能作用于機(jī)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)品還具有明顯的性價比優(yōu)勢，比如車用氫電池就比車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。動態(tài)上看，國際能源署與國際氫能委員會的研究成果顯示，規(guī)?；墙档蜌淠艹杀镜年P(guān)鍵，一旦使用量上來，氫能源系統(tǒng)的制取成本會以每年20%～30%左右的速度下降，到2030年氫能產(chǎn)業(yè)鏈整體成本至少會下降50%。

  更為重要的是，由于氫氣的比重只有整個空氣的十四分之一，等于一旦泄漏出來就會往天空中跑，而且跑得非?？?，快到?jīng)]來得及燃燒和沒來得及爆炸就已經(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，絲毫不會產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔镆约胺蹓m顆粒等危害環(huán)境的負(fù)外部性產(chǎn)品，故氫也算得上是世界上最友好的能源。對于人類的整個能源系統(tǒng)而言，氫的比例越高，成分結(jié)構(gòu)就越干凈，氫能由此被稱為“21世紀(jì)的終極能源”。

  鑒于自身所具高效性、經(jīng)濟(jì)性以及安全性等多功能特征，氫的使用場景特別廣泛。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、煉鋼過程中的大部分碳排放，同時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)過程，生成綠色甲醇和綠氨，帶動相關(guān)生產(chǎn)過程中二氧化碳的顯著減少和排放。國際氫能源委員會預(yù)測, 2050年全球氫能源需求將增至目前的10倍，同時2050年全球氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值將超過2.5萬億美元。

  基于氫能的寬闊使用場景以及龐大的產(chǎn)業(yè)鏈價值，氫能的開發(fā)與利用不僅成為了多個經(jīng)濟(jì)體實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)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(zhàn)略與路線圖》，2030、2040和2050年美國內(nèi)氫需求將分別升至1000、2000和5000萬噸/年，同時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(guī)劃提出到2030年要實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)和進(jìn)口各1000萬噸/每年的可再生氫目標(biāo)，為此歐盟將通過歐洲氫能銀行、投資歐洲計(jì)劃等多個項(xiàng)目對氫能提供融資支持。緊隨歐美的腳步，日本“2050碳中和綠色增長戰(zhàn)略”計(jì)劃于2030年實(shí)現(xiàn)國內(nèi)氫產(chǎn)量達(dá)到300萬噸/年，2050年達(dá)到2000萬噸/年，而韓國的《促進(jìn)氫經(jīng)濟(jì)和氫安全管理法》也提出了2050年實(shí)現(xiàn)進(jìn)口氫替代進(jìn)口原油的目標(biāo)。初步統(tǒng)計(jì)，目前全球已有42個國家和地區(qū)發(fā)布了氫能政策，36個國家和地區(qū)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)啟動的680多個大型氫能項(xiàng)目絕大部分都是由企業(yè)直接出資開發(fā)，包括埃克森美孚在得克薩斯州開發(fā)的全球最大低碳制氫設(shè)施、西班牙伊比德羅拉電力公司在普埃托里亞諾建設(shè)的歐洲最大工業(yè)用氫能工廠，法國企業(yè)Lhyfe正在籌建的全球首個海上氫氣工廠等。數(shù)據(jù)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(jù)國際氫能委員會預(yù)測，到2030年該投資總額將升至5000億美元。

  從氫能建設(shè)方向看，綠氫成為了各國一致性的開發(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，而按照啟動不久的歐盟綠色交易工業(yè)計(jì)劃，歐盟創(chuàng)新基金將為綠氫提供8億歐元的專項(xiàng)補(bǔ)貼，同時日本也推出了2萬億日元的綠色創(chuàng)新基金用以建設(shè)大規(guī)模的綠氫供應(yīng)鏈。與發(fā)達(dá)國家搶奪全球綠氫市場相競爭，新興市場國家也不約而同地瞄準(zhǔn)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)，沙特超級未來城市工程N(yùn)EOM的目標(biāo)就是要在境內(nèi)建成一個超過2吉瓦的水電解制氫工廠，阿聯(lián)酋計(jì)劃五年內(nèi)每年斥資4000億美元擴(kuò)展綠氫市場，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(jì)劃。受到多元力量驅(qū)動，國際能源組織預(yù)測，2030年全球綠氫產(chǎn)量將達(dá)3.6萬噸，2050年達(dá)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3781萬噸，但同時必須看到，中國氫能產(chǎn)業(yè)尚處示范應(yīng)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(guī)模尚未上去，而且受國外技術(shù)壁壘限制嚴(yán)重，比如不僅加氫槍、壓縮機(jī)、儲容器和質(zhì)子交換膜等關(guān)鍵設(shè)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進(jìn)口來解決，與此同時，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(shè)的融資渠道偏窄，接下來唯有堅(jiān)持戰(zhàn)略升維與政策創(chuàng)新，中國才有可能在氫能國際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(chǔ)上依托大型能源企業(yè)成立聯(lián)合研發(fā)和推廣應(yīng)用平臺，有效整合社會資源，推動全社會相關(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(jié)，同時也為新技術(shù)新產(chǎn)品的推廣應(yīng)用提供成熟的產(chǎn)業(yè)依托和試用平臺。另一方面，瞄準(zhǔn)制氫的升級方向，在目前的京津冀、長三角和珠三角三大氫能產(chǎn)業(yè)區(qū)開辟綠氫研發(fā)與制造基地，政策上對綠氫進(jìn)行重點(diǎn)傾斜，同時將綠氫開發(fā)占比指標(biāo)分解到全國各地。此外，除政策性金融領(lǐng)域通過設(shè)立重大專項(xiàng)、產(chǎn)業(yè)基金等產(chǎn)品對氫能建設(shè)進(jìn)行支持外，也應(yīng)在商業(yè)性金融方面加大力度，包括鼓勵行業(yè)協(xié)會、龍頭企業(yè)帶頭設(shè)立氫能發(fā)展專項(xiàng)投資基金，鼓勵私募股權(quán)基金投資氫能綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)等，與此同時要創(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(dǎo)目錄，在碳交易市場搭建氫能產(chǎn)業(yè)板塊交易機(jī)制等。

  (作者：張 銳 中國市場學(xué)會理事、廣東外語外貿(mào)大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)教授)