最近，氫能備受關(guān)注。繼日本于2017年把氫能發(fā)展定為國家戰(zhàn)略，韓國與歐盟也在2019年初出臺了氫能發(fā)展路線圖，制定了雄心勃勃的發(fā)展目標。在中國，氫能的戰(zhàn)略定位尚未清晰，但已掀起了一股又一股投資熱潮。

然而，氫能的未來也備受爭議：氫能真的低碳嗎？氫的運輸、儲存和利用安全嗎？氫能在交通、發(fā)電和制熱領(lǐng)域具備經(jīng)濟競爭力嗎？支持氫能發(fā)展的技術(shù)能力和監(jiān)管政策到位了嗎？

2019年9月22日，北京國際能源專家俱樂部舉辦晚餐會，特邀國際能源署(IEA)技術(shù)政策處處長鐵木爾.古樂（Timur Guel）博士和日本新能源與產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）北京事務所所長大川龍郎(Tasuo Okawa)先生做關(guān)于氫能發(fā)展的主題報告。古樂博士因巴黎至北京的航班取消而未能與會，其演講稿由北京國際能源專家俱樂部總裁陳新華代為宣講。

俱樂部名譽理事副主席周大地等國內(nèi)外40余名專家與會。會議就氫能技術(shù)前景、氫能按不同來源的經(jīng)濟性和碳排放強度、新興氫能利用技術(shù)及氫能發(fā)展所需要的行業(yè)標準和政策支持等話題展開了討論。

圍繞氫能發(fā)展未來，鐵木爾.古樂先生有如下見解：

1、氫能利用：機遇與挑戰(zhàn)并存。

氫能發(fā)展有助于解決當前能源行業(yè)面臨的諸多挑戰(zhàn)。如：氫能為長途運輸、化工和鋼鐵等難以減碳的行業(yè)提供了減碳的有效途徑，有助于促進碳減排目標的實現(xiàn)；氫能還可以幫助平抑光伏和風能等可再生能源發(fā)電量的波動，是一種可再生能源存儲的有效方式；另外，氫能可以促進能源結(jié)構(gòu)多元化，保障能源供應安全。

盡管如此，氫能利用和發(fā)展也面臨一系列挑戰(zhàn)。現(xiàn)有制氫工藝的碳排放量很高，因為原料幾乎完全來自天然氣和煤炭。目前用低碳能源制氫的成本過高。天然氣、煤炭制氫成本在1-2.5美元/千克區(qū)間，而可再生能源制氫成本則高達3-7.5美元/千克。還有氫能基礎設施欠缺、法規(guī)不完善等問題，都阻礙著氫能的發(fā)展。

2、制氫來源：當前天然氣和煤炭是制氫主力，可再生能源或成未來制氫的主要途徑 

基于成本優(yōu)勢，天然氣和煤炭是氫氣制備的主要來源。目前全球每年生產(chǎn)的7000萬噸的氫氣中，99%來自天然氣和煤炭，可再生能源制氫尚未普及。 

天然氣和煤炭制氫過程中易產(chǎn)生大量二氧化碳，以每年產(chǎn)量7000萬噸計算，目前生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳年排放量等于印度尼西亞和英國的總和，這就需要碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)的快速發(fā)展和普及。在天然氣、煤炭制氫的過程中使用CCUS技術(shù)可以減少高達90%的碳排放。目前全球已經(jīng)有7個碳捕獲制氫項目在運行中，有15個在建或規(guī)劃建設項目。 

   從碳排放角度來說，可再生能源是最有前景的一種制氫來源。雖然目前制氫成本高，但按IEA預測，隨著可再生能源成本的下降和氫氣產(chǎn)量的擴大，到2030年，利用可再生能源制氫的成本可以在目前的基礎上下降30%。

至于利用棄風棄光或多余的可再生電源來制氫的想法，IEA認為，過低的利用小時數(shù)會影響電解制氫裝置的經(jīng)濟性。綜合考慮投資成本、運營成本和可再生電力成本，IEA認為在3000-6000小時每年的運營區(qū)間，可再生能源制氫裝置能夠得到優(yōu)化。

3、氫能的經(jīng)濟性主要體現(xiàn)在可以長時間提供電力的儲能系統(tǒng)

目前，氫主要用于煉油和化肥生產(chǎn)，未來還將用于建筑和交通領(lǐng)域，如果各國政府計劃目標都能實現(xiàn)，預計到2030年，氫能可以普及到400萬戶家庭，氫能汽車保有量將達到250萬輛，全球氫能的消費量將從2018年的7000萬噸增加到9400萬噸。

對于氫能汽車未來發(fā)展的經(jīng)濟性問題，IEA認為，氫能的最大優(yōu)勢在于長時間儲能。鋰電池在一個充放電周期的能量損失是15%，而氫能從電解制氫到燃料電池發(fā)電一個周期的能量損失高達60%，不適合短周期的沖放電應用。按照現(xiàn)有的技術(shù)，鋰電池無法滿足長時間大容量供電需求，而氫能卻能滿足這樣的需求。對于氫能來說，儲存時間越長，每千瓦時的儲能成本越低，而電池或壓縮空氣的趨勢正好相反。綜合比較鋰電池、抽水蓄能、壓縮空氣、氨氣和壓縮氫氣這5種儲能技術(shù)，在放電時間為20-45小時的時間段內(nèi)，壓縮氫氣的儲能成本最低。

交通是氫能應用最具吸引力的領(lǐng)域。如果全球所有的汽車都被氫能替代，氫能的需求總量只增加3億噸，只是目前需求的4倍。目前氫能汽車無法大規(guī)模投入市場的主要原因是造價過高。目前氫燃料電池汽車的成本為230美元/千瓦，預計近期利用最先進的技術(shù)可以把成本降到180美元/千瓦，今后還有可能下降到50-75美元/千瓦。

未來氫能在乘用車應用的經(jīng)濟性取決于續(xù)航里程。如果電動車電池成本下降到100美元/千瓦時，燃料電池成本下降到50美元/千瓦，那么氫能源汽車在續(xù)航里程400公里以上時，相比電動車就具有經(jīng)濟性。如果電動車電池成本下降到100美元/千瓦時，而燃料電池成本為75美元/千瓦，那么汽車的續(xù)航里程需要達到500公里以上時，氫能汽車才開始顯現(xiàn)經(jīng)濟性。所以氫能汽車對高里程汽車、卡車、公共汽車來說更加適宜。

4、展望未來，IEA建議氫能應用將聚焦以下四大領(lǐng)域：

• 一是利用沿?；ぞ奂瘏^(qū)，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榈统杀?、低碳氫能應用樞紐；

• 二是在天然氣中加氫，充分利用現(xiàn)有天然氣基礎設施，刺激新的清潔氫氣供應；

• 三是通過在高里程車隊、貨運和公共交通領(lǐng)域，擴大氫能應用范圍；

• 四是借鑒LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗，啟動國際液化氫氣貿(mào)易，建立首批航運線路。

接下來，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）北京事務所所長大川龍郎分享了日本關(guān)于氫能和燃料電池的政策和舉措。

1、日本氫能源基本戰(zhàn)略

2017年，日本將氫能發(fā)展定為國家戰(zhàn)略， 要將其發(fā)展成為繼可再生能源之后又一新型能源，并設立了到2050年的發(fā)展愿景。屆時，日本每年將有500-1000萬噸的氫能產(chǎn)量。愿景還設立了降低氫能成本的目標，從目前的10美元/千克，到2030年降至3美元/千克，到2050年降至2美元/千克，使全社會都能夠接受氫能的價格。

為了實現(xiàn)愿景，日本制定了氫能發(fā)展的實施路徑，并且組建專家團隊，分領(lǐng)域進行階段性評估和跟進。以下為氫能行動計劃的幾個主要方面。

 交通方面，政府制定目標大幅度削減成本，確立量產(chǎn)技術(shù)。日本的氫能發(fā)展戰(zhàn)略中對氫能汽車、加氫站、公交車、工廠搬運叉車等方面都設立了具體的發(fā)展目標。如在2030年前建成900座加氫站，推廣氫能汽車80萬輛，公交車1200臺，、工廠叉車1萬臺臺。

氫能供應鏈方面，日本要實現(xiàn)在氫能生產(chǎn)、運輸、液化和CCUS 每個環(huán)節(jié)的成本下降，爭取在2030年前，將氫能供應總成本降低到30日元/Nm3，同時加大力度研發(fā)低成本的可再生能源制氫技術(shù)。為了保障氫能的供應安全，日本正在建立全球性的氫能供應鏈，在文萊建設利用回收油氣田放空的天然氣，通過蒸汽甲烷重整產(chǎn)生氫氣，再通過液態(tài)載體運回日本再還原的制氫項目，在澳大利亞建設利用褐煤氣化生產(chǎn)氫氣，再液化運回日本的項目。兩個項目都預計在2020年投產(chǎn)。

氫能應用方面，日本要將氫能應用擴展到發(fā)電和家用熱電聯(lián)供系統(tǒng)。在電力方面，日本的目標是在2030年建成1GW的裝機容量，并在2050年，將裝機容量擴展到15-30GW。截止到2019年3月，日本已經(jīng)有27.4萬臺以天然氣作為原料的小型燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，目標是在2020年到達140萬臺，到2050年達到530萬臺。

2、日本推動“氫能社會”發(fā)展舉措

為了實現(xiàn)“氫能社會”,日本開展了氫生產(chǎn)、氫運輸和供應、氫能利用等一系列示范性項目。氫生產(chǎn)方面，日本在福島建設了利用可再生能源進行堿性電解水制氫的系統(tǒng)，系統(tǒng)裝置具備10MW的制氫能力，為當前世界最大規(guī)模，預計2019年10月完成建設并開始試運行。

附件一提供了日本落實氫能社會的詳細行動計劃。

北京國際能源專家俱樂部總裁陳新華博士主持會議并作了4點總結(jié)：

首先，氫能在能源系統(tǒng)中的未來不容質(zhì)疑。作為宇宙中最為豐富的元素，氫能來源豐富，應用廣泛，并可實現(xiàn)零碳排放，具有巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

第二，氫來源非常重要。如果考慮碳排放因素，煤炭和天然氣制氫都必須結(jié)合CCUS，而后者在技術(shù)成熟度、經(jīng)濟性以及民眾接受度方面都存在巨大挑戰(zhàn)?？稍偕茉粗茪涫亲詈玫姆桨?，但目前成本高昂，利用現(xiàn)有棄風棄光制氫需要考慮設備有效運營時間所帶來的經(jīng)濟性問題。目前看，比較可行的技術(shù)路徑是利用現(xiàn)有的化工氫氣副產(chǎn)品啟動氫能的各種應用，再開發(fā)低成本可再生能源的制氫技術(shù)。

第三，氫能的應用將集中在私家車之外的多個領(lǐng)域，包括續(xù)航里程長、需要較大驅(qū)動力的物流車、公交車、船舶，還有輕載重、高可靠性飛行器（如無人機）等交通工具以及供電安全系數(shù)要求高的分布式熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。在量大面廣、行程較短的小汽車領(lǐng)域，氫能除了在經(jīng)濟性方面無法與鋰電池電動汽車競爭之外，氫氣泄露帶來的安全擔憂也會影響氫能小汽車的推廣普及。

第四，氫能的發(fā)展需要一條有效運轉(zhuǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈，更需要一個互利共贏的生態(tài)圈。政府除了提供鼓勵政策之外，更應抓好氫產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的標準制定。為此，中國相關(guān)企業(yè)與機構(gòu)應與IEA就氫能發(fā)展的扶持政策加強交流，也應該與日本政府及其相關(guān)機構(gòu)在技術(shù)、政策和標準等方面開展合作。

附件一    日本落實氫能社會的行動計劃