浅析国际氢能应用及趋势

氢能是指氢和氧进行化学反应释放出的化学能，是一种清洁的二次能源，具有来源广、燃烧热值高、可储存、清洁无污染、利用形式多等优点，能从根本上解决世界能源问题与环境问题，被誉为21世纪最具发展前景的二次能源。据国际氢能委员会预计，到2050年，氢能可以满足全球18％的能源需求，氢能及其相关技术的市场规模将超过2.5万亿美元，将减少60亿吨的二氧化碳排放，同时可以为3000多万人创造就业机会。世界多国政府为实现向氢经济的转化给予了极大重视，日韩等国纷纷发布氢能及燃料电池发展战略路线图，将氢能经济作为创新增长的重要动力。

1.日本

在2011年3月福岛事故发生后，日本暂停了大多数核电站，2014年发布《氢能与燃料电池战略路线图》，该路线图于2016年进行了修订，提出实现“氢能社会”目标分三步走的发展路线图。

第一阶段：加速推广和普及氢能利用的市场

2017年：固定式燃料电池示范由家庭应用扩大到商业和工业应用。

2020年：将氢燃料价格降低到与混合动力汽车燃料的价格相当。

2025年：将燃料汽车的价格降低到混合动力汽车的价格水平。

第二阶段：建立大规模氢能供给体系

2020年中期：与国外氢气供应商建立战略合作伙伴关系（计划购买价格为3美元/公斤），并建立商业氢燃料分配系统。

2030年：对进口的氢燃料开始生产，建立运输和储存设施。大量引入氢燃料发电技术。

第三阶段：零碳氢燃料供给体系

2040年：零排放氢气生产以及运输和储存设施等方面的整体运作。

2.韩国

韩国作为一个能源资源匮乏的国家之一，政府认为向氢过渡是加强能源独立和安全的手段。

今年1月份，韩国政府发布了《氢能经济发展路线图》，指出氢燃料电池汽车和氢燃料电池将在2040年创造出43万亿韩元（382亿美元）的经济价值和42万个就业岗位。该路线图由韩国政府在蔚山市宣布，蔚山市是韩国燃料电池汽车的研究中心基地。

根据路线图，政府计划加速氢燃料电池汽车的扩散，到2040年生产620万辆氢燃料电池汽车，并在2022年将氢燃料电池汽车加氢站的数量从目前14个增加到310个，到2040年增加到1200个。

韩国政府表示，氢经济是工业结构中的革命性转变，在这种结构下，能源从煤、石油到氢都发生了变化。氢将在生产、储存、运输和使用方面创造新的产业和就业机会。这也是韩国的一个新的增长引擎。韩国拥有先进的氢气技术，但这些技术在国内的使用还处于起步阶段。

政府计划的目标是到2030年使韩国成为世界上最大的氢燃料电池汽车和燃料电池生产国。根据路线图，政府首先将致力于扩大氢燃料电池汽车的国内市场规模，其家庭汽车销售额预计将从去年的712个增加到目前的4000个。这将推动到2025年实现年产10万辆氢燃料电池汽车的目标，并逐步将其价格降低到传统汽油车的水平。政府将努力降低氢的成本，从目前每公斤8000韩元降低到2040年的3000韩元。

韩国政府还计划到2040年在韩国有4万辆氢燃料电池公交车、8万辆氢燃料出租车和3万台氢燃料卡车投入使用。

发展氢燃料电动汽车的同时，韩国政府将推动用于发电的燃料电池的生产。到2022年，其装机容量将达到1吉瓦。到2040年，韩国计划生产15吉瓦的燃料电池来发电，其中8吉瓦将用于国内消费，这大约相当于韩国2018年发电总量的7％~8％。此外，到2040年，预计将有容量为21吉瓦的燃料电池为大约94万户家庭提供电力和热能。

目前氢气消耗的两个主要市场是氨和甲醇的生产，它们占总消费量的80％。在化学工业中，利用氢气可以生产尿素、肥皂和塑料。在气体处理中利用氢气来生产混合物，例如与甲醇、乙烯和丙烯的混合。未来，氢能将用作交通工具中的燃料，因为氢燃料电动汽车排放的尾气主要成分是水蒸气，对环境的污染较小，而且工作无噪音。

此外，氢能越来越多地用于独立电源，容量从1千瓦到几千瓦。便携式设备和电池、备用发电机、各种发电厂用于自身需求的电源系统、机器人、无人驾驶车辆、向家庭住宅持续供热和供电的发电机等都是氢燃料潜在消费者。

在美国、日本和斯堪的纳维亚半岛国家的大型商业中心、医院和住宅建筑的电能由氢燃料电池发电厂供应（容量超过1兆瓦）。日本对于建立家庭自动加氢站有一个完整的体系，目前该国已有数千个加氢站。

然而，由于基础设施缺乏，氢能的大范围推广仍然受到限制。鲁尔（德国）地区最古老的氢气管道仅有50年历史，最长的管道长度仅为400千米。

加氢站已经开始在美国、日本、中国和一些欧盟国家运营和建设。全球从事氢能基础设施建设的企业主要是一些欧美公司如美国Air Products公司、法国Air Liquide公司、丹麦H2Logic公司、加拿大Hydrogenics公司和瑞典氢能协会(Hydrogen Sweden)等。

美国研究公司Navigant Research发布的报告称，到2024年，全球氢燃料电池汽车数量将增加到58万辆，到2026年将增加到80万辆，到2030年大约增至150万辆。此外，2018年9月，世界上第一辆氢燃料电池列车进入了萨克森州车站——Coradia iLint列车，其固定式加氢站计划于2021年投入运营，届时法国供应商阿尔斯通公司将向德国LNVG运输局再供应14辆Coradia iLint列车，总价超8100万欧元。

基础设施的建设与大规模生产氢气同样重要。除加氢站和管道建设外，还有氢能储存和运输方面的问题。目前，世界上正在积极开发用于输送氢气的油轮、汽车油罐和铁路油罐。

当前氢气的95％是由消费者自用，而不是出售。例如，炼油厂通过燃烧石油产品来生产氢气，并用它来生产汽油。2016年全球共生产7500万吨氢气，其中只有5%的氢气是作为能源载体和化学试剂在市场上销售。然而，这个数字很可能在未来继续增长。根据预测，在工业氢消费增长的保守情况下，到2050年其消费份额将从7000万吨/年增加到2.3亿吨/年。商业用氢的份额也将增长，从400万吨/年增加到1.4亿吨/年。同时，使用高温气冷堆生产可销售氢气的市场规模应与核电产能处在同一个水平上。如果利用高温气冷堆技术来提高氢气的产量，那么为实现2050年每年生产1.4亿吨氢气的目标，需要在世界范围内建立总热容量为400吉瓦的高温气冷堆。

（文章来源：atomicexpert.com网站）

原文首发于《电力决策与舆情参考》2019年4月5日第13期

审核：齐正平

编辑：邱丽静

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