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各國氫能發展路線面面觀
來源:中國能源報 日期:2021-01-27 字號:[ ]

  編者按
  氫能成為當前炙手可熱的“終極能源”,世界各國正積極布局。但不同國家和地區對于各自氫能發展的重點又有所不同。分析這些特點,發現其中規律,有助于推動我國氫能產業更好地找準國際市場,實現健康有序發展。
  氫能可實現跨部門、跨時間和跨地點的靈活轉移能源,減少棄風、棄光、棄水,在向可再生能源轉型中發揮系統性作用。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用、加氫站建設和氫氣供應作了規劃。氫燃料電池汽車(FCV)是氫能應用領域最為重要的一環。但各國(組織)燃料電池汽車的總量目標,車型選擇,配套加氫站建設,以及氫氣供應策略和固定端氫能應用重點方向各不相同。

  燃料電池汽車
  歐盟規模最大,韓國最重視

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

  同時,日本與歐盟2030年FCV累計產量分別相當于當前汽車年產量的24%和22%,在本國(組織)汽車工業中的重要性相近;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嚴重依賴出口市場,2040年累計620萬輛的FCV產量中有330萬輛計劃用于出口,其總量目標能否實現與國際FCV市場的發展息息相關。
  總的來說,燃料電池汽車產量規模歐盟 >韓國>日本,燃料電池汽車在本國(組織)汽車工業中的重要性韓國>日本≈歐盟。

  車型
  日韓側重乘用車,歐盟商用車優先

  日本、韓國、歐盟均以汽車作為氫燃料電池在移動端應用最重要的領域,但選擇的汽車類型各有側重。燃料電池乘用車是日本和韓國的重點發展對象,豐田Mirai、本田Clartity和現代NEXO三款FCV已實現量產和商業化;而歐盟認為燃料電池乘用車與純電動車競爭無優勢,汽車領域應該優先發展行駛里程更長、負載更重的商務車、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展,但目標相對保守,規劃2030年燃料電池乘用車保有量份額僅為1%;韓國目標相對激進,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、卡車市場的應用;而歐盟對各類型FCV的發展都很樂觀,提出了較高的FCV保有量份額目標。值得注意的是,日本不斷調整其氫能戰略目標,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,叉車是日本應用氫燃料電池的一大特色領域,2030年日本將累計生產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。

  加氫站規劃
  韓國遙遙領先

  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年加氫站規劃密度均為0.1個/百公里;而韓國遠大于歐盟,2040年韓國和歐盟加氫站規劃密度分別為1.1個/百公里和0.3個/百公里。從加氫站服務能力來看,歐盟略高于日本,2030年歐盟和日本均站服務車輛數分別為1120輛/個和889輛/個;韓國遠高于歐盟,2040年韓國和歐盟均站服務車輛數分別為2417輛/個和1420輛/個。綜合來看,加氫站規劃韓國>歐盟>日本。
  然而,與加油站相比,加氫站規劃數量還遠遠不夠。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,與加氫站規劃密度存在數量級差異。

  氫氣供應
  日韓依賴進口,歐盟青睞本土制氫

  日本、韓國和歐盟氫氣供應策略存在差異。日本和韓國能源匱乏,未來氫能應用成規模后,氫氣很大程度依賴海外供應。日本計劃在2030年左右建成商業化規模化的國際氫供應鏈,年生產能力約30萬噸(如果30萬噸氫氣全部用于發電,相當于一臺核電機組的裝機容量)。川崎重工已在澳大利亞投資試點褐煤制氫項目。與此同時,日本將在本土發展電解水制氫,充分利用正在快速擴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,未來將大力發展工業副產制氫、高效電解水和氫氣國際貿易。而歐盟選擇本土電解水制氫和蒸汽甲烷重整/自熱重整。具體采用哪種技術取決于技術發展和成本下降情況,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。

  氫能固定端應用
  日韓“偏愛”發電,歐盟全面發展

  固定端氫能應用主要包括固定式燃料電池、氫氣熱電聯產發電、供熱以及作為工業原料等。日本在家庭燃料電池方面取得了較大進展,已開展商業化應用多年,預計2020年達到盈虧平衡。同時,日本也在積極探索氫氣熱電聯產和工商業燃料電池發電;韓國緊跟日本,計劃大力發展氫能發電和家庭建筑燃料電池,提出了2040年實現工商業氫能發電裝機量15 GW(相當于2018年韓國133 GW發電總量的11%)、家庭建筑燃料電池裝機量2.1 GW(約94萬戶)的宏偉目標;歐盟則采取了全面發展的策略,到2050年,氫能應用中交通運輸領域僅占30%,發電、建筑供電供暖、工業能源、工業原料占比將分別達到5%、25%、11%、29%。

  對我國啟示
  因地制宜制定氫能發展策略

  我國氫能源豐富、市場空間廣闊、新能源汽車推廣經驗豐富,在發展氫能與燃料電池方面優勢顯著。但同時也存在技術工藝水平較低、產業鏈建設薄弱、技術標準/檢測體系滯后等短板。我國發展氫能與燃料電池要穩步推進、揚長補短、因地制宜,有針對性地制定發展策略。一是加強頂層設計,推動編制氫能發展路線圖,健全產業標準體系和監管體系,引領產業健康可持續發展;二是攻克關鍵核心技術難關,建立完整的氫能與燃料電池產業鏈;三是實施試點示范工程,開展燃料電池汽車區域示范應用,推進儲能、分布式能源等多領域氫能示范。



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