2023年7月26日，德國政府通過(guò)新版《國家氫能戰略》。該戰略稱(chēng)，到2030年德國在氫能技術(shù)的領(lǐng)先地位將進(jìn)一步提升，產(chǎn)品供應將覆蓋從生產(chǎn)（如電解槽）到各類(lèi)應用（如燃料電池技術(shù)）的氫能技術(shù)全價(jià)值鏈。

　　德國副總理兼經(jīng)濟和氣候保護部部長(cháng)哈貝克在聲明中指出：“投資氫能就是投資我們的未來(lái)，這是對氣候保護、就業(yè)、能源供應安全的投資?！钡聡?jīng)濟合作與發(fā)展部部長(cháng)舒爾策也表示，通過(guò)更新《國家氫能戰略》，德國希望向伙伴國家傳遞信號，德國不僅希望可靠地進(jìn)口氫能，還希望助力新的氫能供應鏈可持續發(fā)展。

　　今年8月份，國家標準委等六部門(mén)也聯(lián)合印發(fā)國家層面首個(gè)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈標準體系建設指南——《氫能產(chǎn)業(yè)標準體系建設指南（2023版）》（下稱(chēng)《指南》），提出“到2025年，支撐氫能制、儲、輸、用全鏈條發(fā)展的標準體系基本建立，制定、修訂30項以上氫能?chē)覙藴屎托袠I(yè)標準”的發(fā)展目標。

　　近年來(lái)，全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅猛。國際氫能委員會(huì )數據顯示，截至2022年底，全球氫能領(lǐng)域的直接投資額近2500億美元。該委員會(huì )預測，到2030年該投資總額將升至5000億美元；到2050年，全球范圍內氫能占全部能源消費的比重將提高到18%，氫能孕育的經(jīng)濟市場(chǎng)規模將飆升至2.5萬(wàn)億美元。

　　那么，氫能發(fā)展的影響因素有哪些？德國氫能戰略與我國有何異同？氫能發(fā)展面臨哪些待解難題？本文將著(zhù)重討論這些問(wèn)題。

　　氫能，特別是用成本已經(jīng)實(shí)現大幅下降的風(fēng)電、光伏發(fā)電進(jìn)行電解制備的綠氫，從2020年就開(kāi)始了快速的發(fā)展進(jìn)化。除了新的可再生電力電解技術(shù)路線(xiàn)展示的未來(lái)潛力之外，氫能的發(fā)展還受到了其他一些結構性與短中期因素的“催化”，主要包括：

　　第一，傳統能源價(jià)格上漲預期。2021年—2022年，世界化石能源價(jià)格暴漲，價(jià)格風(fēng)險與進(jìn)口可靠性（尤其是天然氣）問(wèn)題凸顯。在這樣的背景下，電解制氫各種技術(shù)路線(xiàn)的經(jīng)濟性得到了進(jìn)一步凸顯，工業(yè)示范項目的審批、融資與建設也呈現出快速發(fā)展的態(tài)勢。

　　第二，綠氫有望解決減碳難題。通過(guò)可再生能源制備的綠氫成為解決部分碳減排困難領(lǐng)域問(wèn)題的關(guān)鍵，特別是在重工業(yè)、重載運輸、航空等領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域，廣泛利用傳統電力并不經(jīng)濟或者存在可靠性不高、技術(shù)不可行等問(wèn)題。例如，在需要大量?jì)Υ娴膱?chǎng)景中，電池存儲成本仍然昂貴，而液體與氣體的運輸方式則更加容易且成本較低。8個(gè)300萬(wàn)千瓦架空線(xiàn)的傳輸能量跟1個(gè)1.2米直徑的天然氣管道相當。

　　第三，政策推動(dòng)新型制造業(yè)發(fā)展。世界各國紛紛強調新型制造業(yè)的重要性，通過(guò)制定產(chǎn)業(yè)政策促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。例如，美國通過(guò)通貨膨脹調整法案（IRA）為本地制造業(yè)提供大量補貼；歐洲也相繼推出一系列本地制造激勵與補貼政策，支持風(fēng)機、光伏、電解槽、電池等制造業(yè)發(fā)展，以防范產(chǎn)業(yè)的空心化。

　　第四，傳統能源巨頭的積極參與。從社會(huì )經(jīng)濟視角來(lái)看，當前能源市場(chǎng)的主要參與者（如各大石油公司巨頭）對氫能的熱情高于風(fēng)電與光伏發(fā)電初入市場(chǎng)時(shí)。他們往往更看重間接電氣化，認為其優(yōu)于“電是一切”的直接電氣化。

　　氫能的快速發(fā)展體現在制氫、輸氫、儲氫與用氫等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節，有望實(shí)現供需互相促進(jìn)，逐步形成生態(tài)系統。

　　02  歐美布局氫能產(chǎn)業(yè)的思路與我國的異同

　　歐盟、英國、美國、韓國、日本、中國等世界主要經(jīng)濟體在2020年前后陸續發(fā)布關(guān)于氫能發(fā)展的國家戰略。即使是沒(méi)有專(zhuān)門(mén)發(fā)布氫能戰略的國家，也將氫能利用作為其碳減排實(shí)現的支撐性技術(shù)之一。2023年上半年，德國又更新了其氫能戰略版本，提高了其中期（2030年）發(fā)展目標。

　　政府的支持對啟動(dòng)這個(gè)新型市場(chǎng)是重要的。按照目前的計劃，到2030年，歐盟要實(shí)現40吉瓦以上的電解能力，產(chǎn)出百萬(wàn)噸級的氫能，主要利用北海（North Sea）地區的海上風(fēng)電資源。其中，荷蘭與德國進(jìn)展較快。2022年，英國在2021年制定的國家氫能戰略基礎上，發(fā)布低碳氫經(jīng)濟商業(yè)模式與支持方式，包含一項2.4億英鎊的基金，錨定到2030年實(shí)現5吉瓦左右的綠氫生產(chǎn)能力。

　　在消費側，一直存在一批深耕氫燃料電池與氫發(fā)動(dòng)機的汽車(chē)廠(chǎng)商，主要是日本與韓國廠(chǎng)商，但與當前市場(chǎng)對電動(dòng)汽車(chē)的高關(guān)注度相比，顯得有些進(jìn)展緩慢。在氫能運輸方面，第一船液氫在2021年12月26日從日本運往澳大利亞，通過(guò)液氫邊運輸邊驅動(dòng)船只是下一步的設想。德國與加拿大簽訂了綠氫合作協(xié)議，推動(dòng)國際產(chǎn)業(yè)鏈建設，據悉，加拿大通過(guò)風(fēng)電制備的第一批氫最早計劃于2025年開(kāi)始賣(mài)到德國。

　　相較而言，我國目前的試點(diǎn)項目規模更大、成本更低，特別是在河北、山西、內蒙古等能源富集地區的風(fēng)儲氫綜合能源項目，單位投資成本只有發(fā)達國家顯示成本的1/2甚至更低。相關(guān)研究顯示：基于德國和美國得克薩斯州的當前環(huán)境，盡管還不能在工業(yè)上實(shí)現規模供應，但可再生氫氣在小市場(chǎng)（niche market）應用中已經(jīng)具有成本競爭力（3.2歐元/公斤）。如果最近的市場(chǎng)趨勢延續下去，10年內可再生氫氣價(jià)格可以下降到2.50歐元/公斤。2022年3月，我國光伏制造商——隆基股份提出“一塊五一方氫”的綠氫發(fā)展理念。如果光伏發(fā)電成本下降到0.1元/千瓦時(shí)，那么對應的制氫成本可以降到5元/公斤。今年8月30日有關(guān)消息顯示，我國光伏發(fā)電制氫規?；瘧迷谛陆畬?shí)現零的突破。

　　為綠氫創(chuàng )造下游市場(chǎng)是可以進(jìn)一步發(fā)力的地方。這方面不僅要有目標，還需要有初期的集體性政策工具，解決增量成本如何消化的超越企業(yè)層面的問(wèn)題。這些安排需要財政的積極介入。德國宣布擬通過(guò)財政補貼來(lái)彌補綠氫相較于傳統氫能增加的成本，即設計“碳差價(jià)合約”（CCfD）計劃，為能源密集型產(chǎn)業(yè)提供資助，支持減少二氧化碳排放并將其轉變?yōu)闅夂蛴押眯凸?。這類(lèi)公司有望獲得與其生產(chǎn)規模無(wú)關(guān)的補助金。

　　當前，各種電解槽/電池的研究開(kāi)發(fā)正處于不斷進(jìn)步的階段。學(xué)術(shù)界/研發(fā)實(shí)驗室密集探索著(zhù)通過(guò)改進(jìn)轉化效率、電解海水等方式緩解耗水擔憂(yōu)，并積極探索新的技術(shù)路線(xiàn)。

　　在電解海水方面，大連、武漢等地研究機構的科技工作者最近在《自然》期刊上發(fā)文，內容是不斷提升電解效率并解決腐蝕問(wèn)題。與此同時(shí)，歐美研究人員2023年6月公布了一項突破性發(fā)現，通過(guò)鹵化物鈣鈦礦電池使水解制氫效率超過(guò)20%。而在應用端的研發(fā)示范項目中，天然氣電廠(chǎng)摻氫燃燒，奧地利電力部門(mén)正在測試30%比例的可行性。

　　過(guò)去，人們往往認為研究開(kāi)發(fā)基礎科學(xué)（know-how）會(huì )帶來(lái)典型的正外部溢出效應——一旦某個(gè)知識點(diǎn)或技術(shù)實(shí)現突破，就會(huì )變得容易理解與掌握，人人都能從中受益。

　　盡管這個(gè)觀(guān)點(diǎn)在某種程度上依然成立，現實(shí)中的暢通交流/合作研發(fā)卻日益受到泛安全關(guān)切的干擾。以中美科技合作協(xié)定（STA）為例，自1979年簽署以來(lái)，STA每隔5年就會(huì )續簽一次。然而，在2023年8月，美方僅尋求將其策略性延長(cháng)6個(gè)月。鑒于這一現狀，我們應區別于國際社會(huì )的封閉做法，主動(dòng)開(kāi)放合作。

　　2023年5月份，信息與情報咨詢(xún)機構麥肯錫組織的氫能委員會(huì )發(fā)布了最新的全球氫能項目；9月份，國際能源署（IEA）也發(fā)表類(lèi)似的綜述；歐洲氫能項目的跟蹤與分析工具（hydrogen project tracker）時(shí)刻更新；北美大陸的項目也在不斷匯總中。

　　據筆者統計，這些項目涵蓋整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，總數已經(jīng)超過(guò)1000個(gè)，處于計劃、可行性研究、投資準備、在建以及投運的不同階段。盡管所有項目都有望在2030年前建成，但是最終能夠投產(chǎn)運行的只有小部分?？尚行苑矫嫘枰粩嘣囧e，重大戰略性技術(shù)路線(xiàn)的選擇、資金與管理方面的問(wèn)題與挑戰等必然伴隨整個(gè)項目周期。

　　以?xún)\環(huán)節為例?；谀壳按嬖诘幕A設施現狀，氫能的運輸起碼有3種選擇：與天然氣混合運輸（存在比例限制）、改造天然氣管道、建設新的氫能傳輸網(wǎng)絡(luò )。這三者并非互斥，但是不同空間、時(shí)間下，理想的選擇會(huì )有所不同。其中，誰(shuí)來(lái)承擔儲運基礎設施的成本，特別是高昂的前期投資成本，是一個(gè)尚待明確的問(wèn)題；相關(guān)的操作性問(wèn)題，比如商業(yè)交易、調度、結算等也需要假以時(shí)日才能發(fā)展起來(lái)。目前，將氫能轉化為更接近目前油氣產(chǎn)品的能源（高能量密度、可儲存、可運輸），特別是利用目前的LNG（液化天然氣）船與接收站基礎設施，是值得深入探索的方向。

　　是否有足夠的電力用于制氫？氫能的規模一旦上去，就類(lèi)似于今天的IT與電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)，會(huì )迅速成為耗電大戶(hù)。同時(shí)，巨大的投資成本要有效攤銷(xiāo)，連續長(cháng)時(shí)間運行也要考量經(jīng)濟與可靠性。如果沒(méi)有新增的大量廉價(jià)可再生能源，則有可能引發(fā)電價(jià)上漲，或者傳統化石能源的更進(jìn)一步使用（這是氣候變化的壞消息），乃至產(chǎn)生供應緊張甚至中斷問(wèn)題。

　　這方面，歐盟出臺的綠氫法案具有非?？b密的額外性要求，可供我們借鑒。它規定了一套復雜的程序來(lái)確保生產(chǎn)燃料的電力是可再生能源，包括發(fā)電設施與電解槽在地理上相距不遠，在時(shí)間上同時(shí)開(kāi)動(dòng)等。有專(zhuān)業(yè)學(xué)者根據這個(gè)程序，畫(huà)了一大張紙的判斷流程圖。在最多的情況下，足足需要13個(gè)步驟才能判斷是否符合綠氫的標準。

　　我國中西部有廣泛的綠色產(chǎn)業(yè)園，可有效緩解這方面的擔憂(yōu)。綠色產(chǎn)業(yè)園將電源、耗能工業(yè)、產(chǎn)品深加工、生產(chǎn)生活集合在一起，構成一個(gè)微網(wǎng)系統。根據相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì )最新的項目技術(shù)經(jīng)濟分析，陸地風(fēng)電已經(jīng)普遍實(shí)現低于0.3元/千瓦時(shí)的長(cháng)期度電成本，而在一些光照良好的沙漠地區，光伏滿(mǎn)負荷等價(jià)發(fā)電小時(shí)數在1500小時(shí)以上，度電成本可以低至0.1元/千瓦時(shí)~0.2元/千瓦時(shí)。利用好這些廉價(jià)的電力資源，是鋼鐵等終端能源需求部門(mén)的一個(gè)戰略性課題。

　　從現在到2030年，我國大量的鋼鐵產(chǎn)能將面臨退役重建。未來(lái)，采用何種技術(shù)、在哪里布局、是否開(kāi)展氫冶金以實(shí)現噸鋼低碳排放甚至零碳排放，是不可回避的重大戰略抉擇問(wèn)題。

　　在宏觀(guān)約束上，碳邊境調節機制正日益成為實(shí)際政策。推行碳邊境調節機制的一個(gè)最有說(shuō)服力的理由是：如果不對進(jìn)口高耗能產(chǎn)品征收額外稅，那么本地的高耗能企業(yè)就面臨不公平的國際競爭，長(cháng)期來(lái)看，它們就有可能永久轉移到其他地方，造成本地產(chǎn)業(yè)與就業(yè)流失。鋼鐵是第一批需要繳納碳稅調整的產(chǎn)品之一。

　　從鋼鐵生產(chǎn)的投入要素，特別是鐵礦石與電力來(lái)看，市場(chǎng)環(huán)境的變化也可能引發(fā)新的行業(yè)空間配置轉移。最近的一篇論文論述，鋼鐵工業(yè)的未來(lái)在陽(yáng)光充足、風(fēng)力強勁、靠近鐵礦石礦床的熱帶地區國家。這是純基于技術(shù)經(jīng)濟競爭力比較的結果，它必須加上足夠的經(jīng)濟安全與國家安全考量才能更加靠近這個(gè)世界的現實(shí)。保留鋼鐵等先進(jìn)制造業(yè)，成為各國“重商主義”的共同選擇。當然，在明顯具有界限國家的內部，鋼鐵行業(yè)布局往往出于經(jīng)濟效率考量。過(guò)去，我國的鋼鐵產(chǎn)能主要布置在交通便利的東部沿海地區，而現在，隨著(zhù)西部豐富廉價(jià)可再生能源的增多，產(chǎn)業(yè)逐步從東向西轉移也是自然趨勢。

　　未來(lái)，鋼鐵產(chǎn)品的出口無(wú)疑會(huì )受到碳邊境調節機制的約束。是否有一種可能，與其讓歐盟收碳稅，我們還不如自己收了，乃至對鋼鐵行業(yè)定向征收？這種定向方式在歐盟看來(lái)是一種“繞過(guò)規則”的做法，是不能豁免的。從企業(yè)層面，是否可以從改變產(chǎn)品類(lèi)別的角度規避征稅？比如原來(lái)的鋼鐵產(chǎn)品，稍微改造包裝，用其他產(chǎn)品報關(guān)？這種可能性歐盟也已經(jīng)考慮到了——專(zhuān)門(mén)有個(gè)27條款控制這種“規則規避”。美國方面，甚至可能在本國不存在碳定價(jià)的情況下，以碳排放為由進(jìn)一步征收鋼鐵關(guān)稅。盡管2022年12月份，世界貿易組織已經(jīng)裁定這些關(guān)稅不符合貿易規則，但美國貿易代表一再重申，世界貿易組織不應干預美國國家安全利益。從這一現狀及趨勢出發(fā)，我國鋼鐵行業(yè)或者交稅，或者不再貿易出口，或者從長(cháng)計議開(kāi)始調整技術(shù)路線(xiàn)（比如結合氫能利用），這是一個(gè)戰略選擇的重點(diǎn)問(wèn)題。（張樹(shù)偉）