2020-09-29 09:14:05 能源发展与政策

中国产业发展促进会氢能分会获悉，IEA日前发布《2020年能源技术展望》报告(以下简称“报告”)，报告特别对包括氢能在内的清洁能源创新技术加速发展作出评估，明确了加快清洁能源创新的重要性，可使全球有最好的机会实现能源和气候目标，包括净零排放。

报告认为，为实现《巴黎协定》等全球应对气候变化减排目标，仅依靠当前所使用的技术不足以使世界实现彻底脱碳。虽然已有越来越多的政府和企业承诺未来几十年内实现二氧化碳净零排放，但这些承诺与清洁能源技术目前的状态之间还存在明显脱节。IEA表示，如果不加快能源创新，净零排放目标将无法实现。

虽然能源效率的提升和可再生能源规模扩大是实现气候目标的根本，但对于众多难于脱碳的高排放行业仍需要使用其他技术，这些行业包括航运、重卡、航空等远距离交通领域和钢铁、水泥、化工等重工业领域。报告指出，这些部门的脱碳将在很大程度上要求开发尚未使用的新技术，比如氢能。

根据IEA的评估，在可持续发展情境中，预计到2070年，已在市场大规模商业部署的成熟技术所实现的二氧化碳减排量仅占全部减排量的1/4，处在早期应用阶段的技术实现的碳减排量占比达40%，另有近35%将由尚处于原型或示范阶段的技术来实现。

报告认为，处于原型或示范阶段的新技术主要来自四个方面，包括电气化、氢及其衍生燃料、二氧化碳捕捉和生物能源。这些新技术将作为关键组成部分共同构建一个更清洁、更具弹性、净零排放的未来能源系统。

IEA强调，新技术将为政府、工业和清洁能源投资者提供的巨大的机会。到2040年，对目前仅处于原型或示范阶段的技术的年平均投资总额约为3500亿美元，到2060年达到近3万亿美元。

低碳氢亟待商业化开发

报告指出，使用低碳氢和氢基燃料是实现净零排放的主要途径之一。不过，在将氢能价值链的所有步骤商业化的过程中尚面临众多技术挑战。

IEA认为，目前的低碳氢价值链中，氢的生产、运输、储存和应用所需的各项技术都处于不同的成熟阶段，并面临特定的技术问题(图1)。

图1 低碳氢价值链技术水平

低碳制氢环节来看，目前商业化所能使用的技术中，电解制氢工艺的先进程度尚不如使用具有CCUS的天然气制氢工艺。而应用环节中，除了在炼油和化工生产中的传统应用外，目前低碳氢的使用受到了商业化技术的限制，仅限于轻型车辆、建筑供暖以及配电系统中的发电。报告强调，氢很大一部分潜在需求的释放仍需要氢及氢基燃料在钢铁和重型运输等领域商业规模的示范和部署。

整体来看，低碳氢价值链上大多数需要的技术仍只处于示范或原型阶段。长期的政策支持和持续的研发与示范仍相当重要。

氢能价值链创新呈现良好势头

氢能技术在2019年呈现出较好的发展势头。报告指出，以水电解为主的制氢设施装机达到了25兆瓦以上，其中日本福岛部署的10兆瓦水电解制氢装置，是2010年以来所有同类项目平均装机规模的20倍。而未来几年，还将有数百兆瓦规模的大型电解制氢工厂投产。

主要受到亚洲市场需求激增的推动，2019年燃料电池汽车保有量相比2018年几乎翻了一番。加氢站也正在全球范围内扩张，2019年增速达20%。报告同时显示，法国和意大利最近进行了分别高达20%和10%-29%的天然气管网掺氢的示范和中试试验，而瑞典即将开始运营一个大型中试工厂，使用电解氢钢铁生产工艺。

IEA研究表明，政府资金在加快流向氢能创新技术。2019年全球公共能源研发支出增长3%，达到300亿美元，低碳能源技术约占其中的80%。在中国，2019年能源研发中的低碳部分增长了10%，特别是在能效和氢气方面的研发增长很大。在欧洲和美国，两个经济体的公共能源研发支出都增长了7%，高于最近的年度趋势。

中国科技部的“国家重点研发项目”在2019年将约6500万美元分配给可再生能源和氢气。在欧洲，“燃料电池和氢气联合项目”将公共和私人资金联合起来，协调每年超过2亿美元的支出，参照该项目，欧盟和成员国正在重新努力进一步协调研究资金。在日本，2020年1月发布了新的“环境创新战略”，突出了多达39个优先能源技术领域，新增了零碳钢方面的新优先事项。

企业能源研发的增长在向可再生能源领域倾斜，可再生能源领域的公司在2010年至2019年期间的研发支出增长了74%，但水泥和钢铁等缺乏商业化深度脱碳解决方案的行业，在研发上的支出不足。2019年中，一些主要工业企业做出了实现净零目标的承诺，以企业或私人资金为主，已有十多个项目正在开展前期设计工作，包括欧洲的H2.50、H21、Hynergy和Nort H2等项目以及加拿大的圣丹斯(Sundance)氢能项目。

报告称，2019年风险投资保持强劲，投资额达到40亿美元，清洁能源技术初创企业的行业和国家更加多样化，氢能和储能增长最快(图2)，美国、欧洲和中国在全球能源风险投资活动中的份额有所增长。

图2 能源技术初创企业的全球早期风险投资交易

加速技术创新 早日实现净零排放

报告模拟了不同速度的技术创新情景对全球脱碳的影响。IEA指出，在加快创新的情况下，到2050年，目前处于原型或示范阶段的技术所节省的二氧化碳将比可持续发展情景下高出75%以上。这要求今天处于示范或大规模原型设计阶段的关键清洁能源技术最迟在六年内推向市场，比可持续发展情景下的速度快了一倍。

在这一情况下，与可持续发展情景相比，2050年全球对氢和氢基燃料的需求将增长近25%，其中大部分需求来自工业和运输部门。这意味着从现在到2050年，平均每个月安装两座新的100万吨氢基钢厂，这一速度是可持续发展情景下的两倍多;平均每个月投入使用的氨燃料大型船舶超过60艘，也达到可持续发展方案中部署速度的两倍。

IEA在报告里提出了缩短技术创新周期和实现净零排放的五个关键原则，包括：一、区分轻重缓急，跟踪调整;二、提升公共研发和市场主导的私人创新能力;三、解决价值链上的所有环节;四、打造赋能基础设施;五、在全球范围内为区域成功而努力。

在创新速度下降的情况下，商业化应用前的氢能技术示范项目会延迟，处于早期应用阶段的氢能技术部署也会放缓，IEA认为，这将导致2030年和2040年的年度氢气需求分别减少9%和12%。交通运输业的氢气需求降幅最大，与可持续发展情景相比，2040年的氢气需求将下降近1200万吨。另外，用于制备绿氢的电解槽的部署也将放缓，预计到2030年，与可持续发展情景相比，氢电解槽等关键技术的资本成本将上升近10%，这将带来一系列问题，增加投资挑战和融资成本，削弱该行业以所需速度扩大生产的能力。

氢将重塑未来清洁能源体系

新冠肺炎疫情为氢能发展带来了不确定性。IEA一项调查显示，正在开发净零排放技术的公司普遍认为研发预算可能会减少，而氢能在新技术体系中所受影响最小(图3)。

图3 新冠肺炎对清洁能源创新的预期影响调查结果(2020.5)

不过，IEA在报告中强调，新冠肺炎危机对清洁能源技术创新既是风险也是机遇。它为各国政府提供了一个千载难逢的机会，重新安排和促进创新。多个国家目前正在制定大规模的经济复苏计划，为各国政府提供了一个支持清洁能源创新工作和加快技术进步的机会。

报告显示，因为疫情影响，一些氢气项目宣布推迟。但有更多国家、企业和机构确认了氢能技术发展计划。德国和挪威等几个国家的政府在6月初宣布了他们的氢气发展战略，并做出了坚定的承诺，开发完全基于电解氢的钢铁生产工艺的HYBRIT项目几大钢铁巨头也于2020年6月确认了其承诺，工业规模示范工厂将在2023年开建，最早2026年投产。

近几个月来，促进氢相关技术创新的新举措也层出不穷。澳大利亚承诺提供3亿澳元资金支持氢能项目。下一代欧盟计划(Next Generation EU plan)将对氢气技术的投资视为支持经济从新冠肺炎危机中复苏的工具。而来自能源和运输部门的六家丹麦公司已经宣布共同努力开发用于长途运输和重工业的氢基燃料，首批项目将于2023年开始运营，今年4月，戴姆勒等几家汽车制造商宣布计划开始生产重型公路车辆用燃料电池，ABB也准备与合作伙伴联手开发适用于远洋轮船的兆瓦级燃料电池系统。

IEA在报告中强调，新冠肺炎疫情后各国的经济复苏措施为包括氢能在内的新技术的创新提供了新的机会，从长远来看，氢将重塑未来，走向更清洁的能源。(氢促汇)