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隨著氫能制造商規(guī)模的擴(kuò)大、企業(yè)活動(dòng)的增加和明確的政策支持，人們普遍看好氫能的增長(zhǎng)前景。超過(guò)50GW的綠氫電解項(xiàng)目，為從早期綠氫向完全工業(yè)化的過(guò)渡奠定基礎(chǔ)。圍繞氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與氫能供應(yīng)的“雞和蛋”問(wèn)題似乎終于得到了答案。完全工業(yè)化不再是“如果”的問(wèn)題，而是“何時(shí)”的問(wèn)題。
匯豐近日發(fā)布報(bào)告，深入探討蓬勃發(fā)展的氫氣行業(yè)的供需趨勢(shì)。報(bào)告指出，2020年是氫能的繁榮十年。到2030年，匯豐估計(jì)總安裝電解器容量為126GW，供應(yīng)1500萬(wàn)噸綠氫(實(shí)現(xiàn)2018年全球純氫需求22%增長(zhǎng))。
綠氫的需求來(lái)自很多方面，氫能在能源轉(zhuǎn)型中可實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？稍偕茉聪到y(tǒng)集成及發(fā)電、實(shí)現(xiàn)跨種類跨地區(qū)的能源分配、為可再生能源系統(tǒng)提供緩沖、幫助交通運(yùn)輸脫碳、幫助工業(yè)用能脫碳、幫助建筑供熱供電脫碳、充當(dāng)可再生能源原材料。
氫能是能源解決方案的瑞士軍刀
氫能在全球向低碳經(jīng)濟(jì)過(guò)渡中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。氫能的多功能性及其脫碳潛力，使其廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸、建筑和重工業(yè)領(lǐng)域。致力于加速氫能源轉(zhuǎn)型的全球CEO聯(lián)盟——?dú)淠芾硎聲?huì)(Hydrogen Council)指出，氫能是“能源解決方案的瑞士軍刀”。像天然氣一樣，它可以存儲(chǔ)和運(yùn)輸，并且可以很容易地轉(zhuǎn)換成電能，熱量或其他產(chǎn)品。
在許多終端市場(chǎng)上，氫能的脫碳潛力只有在其生產(chǎn)不含碳的情況下才能實(shí)現(xiàn)。如今，全球約有98％的純氫是通過(guò)使用天然氣或煤炭原料的碳密集型方式（即“灰色”氫）產(chǎn)生的。其余2％是通過(guò)電解（將水分解成氫和氧的化學(xué)反應(yīng)）產(chǎn)生的，只有這一小部分是由可再生能源（即零碳或“綠色”氫）驅(qū)動(dòng)。
綠色氫氣的生產(chǎn)成本是傳統(tǒng)碳密集方式的3-4倍，相當(dāng)于15-30美元/兆瓦時(shí)的電費(fèi)。綠色氫電解項(xiàng)目在過(guò)去12個(gè)月中激增，目前已超過(guò)60GW。這讓人們更有信心通過(guò)擴(kuò)大系統(tǒng)規(guī)模，使得制造成本比當(dāng)前水平降低約50％，以彌合與“灰色”氫的成本差距。
綠氫是天然氣“脫碳”的解決方案。與其他脫碳解決方案相比，氫具有三大優(yōu)勢(shì)：1.與現(xiàn)有設(shè)施兼容。氫氣可以混入現(xiàn)有的電網(wǎng)中，因此家庭不需要升級(jí)家用電器。2.使用現(xiàn)有的基礎(chǔ)架構(gòu)，從而避免潛在的資產(chǎn)浪費(fèi)。3.與分散的可再生能源系統(tǒng)相比，基于氫能的集中式能源在天然氣網(wǎng)絡(luò)中也能實(shí)現(xiàn)脫碳。將氫氣注入現(xiàn)有的天然氣配送基礎(chǔ)設(shè)施中，可以將整體碳足跡減少15％。但是，轉(zhuǎn)向純氣態(tài)氫則需大量投資新的基礎(chǔ)設(shè)施，并需要政策支持以刺激投資。
氫能在運(yùn)輸中的應(yīng)用
氫能為運(yùn)輸提供了另一種電氣化技術(shù)路線，或成為純電動(dòng)汽車（BEV）技術(shù)的直接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。氫燃料電池汽車（FCEV）使用燃料電池和車載壓縮氫罐以提供行駛所需的能量，目前主要的燃料類型為氫。
乘用車領(lǐng)域首選BEV，86%FCEV為乘用車
在乘用車領(lǐng)域，大多數(shù)傳統(tǒng)設(shè)備制造商堅(jiān)定地支持BEV，建立新的電動(dòng)汽車生產(chǎn)線、投資電池產(chǎn)能或簽署戰(zhàn)略電池供應(yīng)協(xié)議。對(duì)于大多數(shù)汽車制造商而言，氫能是一項(xiàng)長(zhǎng)期戰(zhàn)略。盡管梅賽德斯-奔馳最近開(kāi)始租賃少量帶有燃料電池的插電式混合動(dòng)力汽車，但只有豐田、現(xiàn)代和本田汽車是全球FCEV的主要供應(yīng)商。
截至2018年，全球乘用車中共有11200輛FCEV和510萬(wàn)輛BEV。全球共有12952輛FCEV，其中86%為乘用車。按地區(qū)劃分，美國(guó)占FCEV乘用車的45％，其次是日本（23％），中國(guó)（14％），歐盟（11％，主要在德國(guó)和法國(guó)）和韓國(guó)（7％）。
重型運(yùn)輸領(lǐng)域興起FCEV
在重型交運(yùn)領(lǐng)域，氫的高能量密度使其特別適用于卡車、火車和需要長(zhǎng)距離運(yùn)輸重物的船只。氫能客車和卡車在日本、韓國(guó)和中國(guó)越來(lái)越受歡迎。截至2019年，中國(guó)境外有超過(guò)400輛氫動(dòng)力客車和大巴在運(yùn)營(yíng)，而中國(guó)則有2000多輛。中國(guó)目前擁有約3900輛FCEV，其中超過(guò)95％的氫能汽車是公共汽車和卡車。
戴姆勒和沃爾沃在4月宣布成立12億歐元的合資企業(yè)，以開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)用于卡車、公共汽車和長(zhǎng)途汽車的燃料電池系統(tǒng)。這標(biāo)志著對(duì)重型商用車氫氣商業(yè)化的認(rèn)可。
氫動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)解決了重量、成本和費(fèi)用問(wèn)題。電動(dòng)卡車顛覆者Nikola公司表示，BEV技術(shù)適用于每次充電可行駛250-300英里的短途卡車，F(xiàn)CEV則適用于行駛350英里以上的長(zhǎng)途卡車。氫的高能量密度使FCEV技術(shù)比長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)碾姵馗呶?，在重型運(yùn)輸領(lǐng)域中氫能發(fā)展前景廣闊。
BEV還是FCEV，不再是單選題
盡管一些制造商在所有運(yùn)輸領(lǐng)域都尋求BEV解決方案，而另一些制造商在為小型車輛開(kāi)發(fā)FCEV解決方案，但隨著電氣化技術(shù)在不同終端市場(chǎng)中的差異日漸增加，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，氫能和電池不再是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，更多地是運(yùn)輸行業(yè)電氣化的補(bǔ)充途徑。
BEV和FCEV之間的主要區(qū)別在于，BEV通過(guò)充電“加油”，而FCEV以類似于內(nèi)燃機(jī)汽車的方式在泵處“加油”。與BEV相比，F(xiàn)CEV“加油”時(shí)間更短，續(xù)駛里程更長(zhǎng)，這使其適合于遠(yuǎn)程和更大載重量的車輛市場(chǎng)。但相對(duì)較低的“全輪驅(qū)動(dòng)”效率可能會(huì)不利于FCEV在乘用車市場(chǎng)的滲透率。
缺乏加氫基礎(chǔ)設(shè)施仍是推廣FCEV的主要制約因素。截至2018年，全球有380個(gè)加氫站投入運(yùn)營(yíng)。日本（100個(gè)，占26％）領(lǐng)先，其次是德國(guó)（68個(gè)，18％）和美國(guó)（63個(gè)，16％）。這些國(guó)家已經(jīng)宣布在2025-2030年建立超過(guò)6000個(gè)加氫站的目標(biāo)。到2030年，歐洲有3700個(gè)加氫站的潛力，氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施投資將達(dá)到80億歐元。
匯豐預(yù)計(jì)，到2030年，全球?qū)⑹鄢?00-1000萬(wàn)輛FCEV，僅占全球新車銷量的1％（>9億輛）。氫燃料電池汽車在2030年仍是利基市場(chǎng)，2030年之后將有望成為主流。
綠氫的現(xiàn)狀–處于10MW規(guī)模并且還在上升
全球最大的綠氫項(xiàng)目福島氫能研究領(lǐng)域（FH2R）于2020年3月在日本啟動(dòng)，利用20MW的太陽(yáng)能板和10MW等級(jí)的電解槽制氫，瞄準(zhǔn)低成本綠色產(chǎn)氫。許多類似甚至更大規(guī)模的項(xiàng)目正在建設(shè)中。數(shù)個(gè)GW規(guī)模的項(xiàng)目處于不同的規(guī)劃階段，其中大部分在歐洲。
全球已宣布的綠色氫電解項(xiàng)目已達(dá)51GW并在不斷增加，歐洲（25935MW）領(lǐng)先，其次是亞太地區(qū)/中東（22625MW），美洲（2930MW）。積壓項(xiàng)目的迅速增加為未來(lái)十年全球制氫廠的推出提供了更大的可能性，尤其是在2025年以后發(fā)展步伐加快。領(lǐng)先的電解器供應(yīng)商西門(mén)子能源表示，隨著這項(xiàng)業(yè)務(wù)達(dá)到工業(yè)規(guī)模，如今的投資將在2025年獲得回報(bào)。匯豐認(rèn)為，當(dāng)前的綠色制氫項(xiàng)目將在未來(lái)1-3年內(nèi)繼續(xù)擴(kuò)大，預(yù)測(cè)到2030年前全球電解器規(guī)模將達(dá)126GW。
可再生能源制氫技術(shù)處于試點(diǎn)階段。2020年12月，西門(mén)子歌美颯可再生能源公司宣布了全球首個(gè)以“孤島模式”運(yùn)行的風(fēng)電制氫試點(diǎn)項(xiàng)目。該項(xiàng)目采用專用的3MW渦輪機(jī)，為400kW的電解器提供動(dòng)力，以供當(dāng)?shù)厥褂脷淙剂系某鲎廛嚒凹佑汀?。?duì)于西門(mén)子歌美颯而言，該項(xiàng)目標(biāo)志著公司從2020年開(kāi)始提供大規(guī)模綠色氫氣的戰(zhàn)略性一步。
政策支持
在氫能源的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，政府起著非常關(guān)鍵的作用。在日本和韓國(guó)等亞洲市場(chǎng)已經(jīng)有大力推行氫能的政策。綠氫的勢(shì)頭正在上升，特別是在歐盟。歐盟將氫能視為COVID-19后經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的主要推動(dòng)力，并于2020年7月8日正式通過(guò)了《歐盟氫能戰(zhàn)略》，其中包括2024年和2030年的階段性目標(biāo)。此后，許多成員國(guó)紛紛采用了國(guó)家氫能戰(zhàn)略，在各自的經(jīng)濟(jì)體中發(fā)展氫氣，推動(dòng)歐盟目標(biāo)進(jìn)一步細(xì)化。
氫能在美洲亦有較快發(fā)展。2020年11月，智利宣布了醞釀已久的國(guó)家綠氫戰(zhàn)略，成為拉美在綠色氫能領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。12月，加拿大也啟動(dòng)了氫能戰(zhàn)略。盡管美國(guó)還沒(méi)有2030年的國(guó)家目標(biāo)，但匯豐預(yù)計(jì)，拜登總統(tǒng)所倡導(dǎo)的綠色能源戰(zhàn)略，將推動(dòng)綠色氫能和燃料電池技術(shù)相關(guān)政策的出臺(tái)。
