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世界经济论坛发布《中国绿氢发展路线图》
原文题名Green Hydrogen in China: A Roadmap for Progress
世界经济论坛(WEF)
译者廖琴
发表日期2023-06-27
原文网址https://www.weforum.org/whitepapers/green-hydrogen-in-china-a-roadmap-for-progress
正文

6月27日,世界经济论坛(World Economic Forum, WEF)发布《中国绿氢发展路线图》(Green Hydrogen in China: A Roadmap for Progress),分析了中国绿氢产业面临的挑战,提出了与成本、基础设施、市场需求、行业标准和认证、技术、发展演进与合作相关的6大发展目标及其35项支持措施,并绘制了中国实现2030年绿氢发展目标的路径。

1 中国绿氢发展面临的挑战

(1)生产成本是绿氢发展的核心制约因素。与绿氢相关的主要成本集中在生产、运输和加氢站方面。其中,生产过程的成本最高,是供应方面临的主要挑战之一。目前,绿氢的生产成本为每千克4.92~6.23美元,平均至少是煤制氢成本的3倍,而且远远超过天然气或工业副产品制氢的成本。同时,利用煤或天然气与碳捕集、利用与封存(CCUS)相结合的蓝氢的生产成本更低,并且有可能在低碳排放强度下生产氢。然而,CCUS在中国并不完善,仅限于少数示范项目。

(2)基础设施的不发达限制了绿氢的供应。在中国的监管框架下,氢既是一种能源,也是一种危险化学品,这使得该行业的发展需符合更多的规定,即氢基础设施必须合法地设在化工园区,并获得一系列许可证。但是,不同管辖区的规定有所不同。例如,2022年10月,广东省通过了临时措施,允许在非化工园区建设制氢加氢一体站。此外,氢基础设施的投资成本高,且融资渠道有限。2021年,氢能行业获得的投资仅为5.78亿美元,而电动汽车获得的投资高达4890亿美元。

(3)中国的绿氢新市场需要政策支持才能发挥其潜力。要大规模发展绿氢,仅在供应方面取得突破是不够的,中国的市场需要政策支持,才能创造更多的需求侧机会。氢在交通、制造、公用事业和建筑等领域有着广泛的应用。氢燃料电池汽车为长途重型卡车运输提供了理想的解决方案。氢在航空和航运行业也在进行试点,尽管商业化仍然是一个长期目标。氢还为钢铁生产提供了重要的脱碳机会。其他应用包括氢能储存,它需要使用燃料电池产生氢气,并在电力供应充足时进行储存,以便在需要时转换回电能。

(4)标准制定相对较慢,无法支持快速发展的氢行业。尽管中国公布了涵盖整个供应链的标准,但差距仍然存在,特别是在储存、运输和加氢的技术标准方面,落后于美国和日本等国家。由于氢价值链的复杂性,负责制定标准的行政机构涉及到许多不同的部委,因此,不适合对绿氢等新兴产业进行快速认证。这意味着对于某些技术应用,目前没有单一的管理机构明确负责。

(5)中国拥有成熟的碱性电解技术,还需探索新一代制氢工艺。电解被认为是当今领先的绿色制氢技术,它可以生产高纯度的氢,并与可再生能源结合使用。因此,与核能或光催化制氢技术(仍处于实验室阶段)相比,电解制氢的前景更加光明。电解过程依赖于电解槽,目前使用的有碱性电解槽、质子交换膜和固体氧化物电解槽3种类型。其中,质子交换膜反应效率较高,非常适合于风能和太阳能,在全球范围内有望迅速商业化。为了发展质子交换膜技术,中国需要发展国产替代品取代进口组件。固体氧化物电解槽回收高温工业过程中的余热,与光热发电系统配合良好。目前,中国固体氧化物电解槽技术仅限于实验室规模的展示。

(6)顶层规划尚未明确氢供应链的发展路径。其他国家已经制定了明确的路线图,以推动氢能行业的发展。日本和韩国正在率先建立海外氢供应系统与销售市场。日本在国际合作方面处于领先地位。中国在该领域起步较晚,但正在迅速扩张。目前,中国拥有全球最大的氢气生产能力。中国未来氢能行业发展的蓝图主要侧重于国内能源结构调整和碳中和目标。此外,中国的国际合作项目稳步增加,合作领域更加广泛,伙伴关系模式更加多样化,发展绿氢的承诺更加坚定,企业的参与度也越来越高。

2 中国绿氢发展目标及支持措施

(1)降低绿氢生产中的电力成本和电解槽成本。支持措施包括:①在可再生能源资源丰富的地区集中实施可再生能源制氢示范项目。②为绿氢项目制定专项电价政策。③优化电力市场,扩大绿色电力交易规模。④对绿氢设备的制造进行补贴。⑤制定绿氢税收抵免政策。⑥开发高效高性能的碱性电解槽,减少成本支出。

(2)建立统一的监管标准和程序,降低基础设施投资成本和拓宽融资渠道。支持措施包括:①建立氢管理系统并指定主管部门。②加快制定全国统一的审批程序和管理标准。③鼓励地方试点,放宽对非化工业园区制氢和加氢的管制。④加快氢储存和运输的技术突破,以及国内加氢站关键部件的生产。⑤推进制氢与加氢站一体化建设。⑥倡导将传统的化石燃料加气站改为化石燃料与氢燃料混合加气站。⑦通过金融工具为氢基础设施提供更多支持。⑧加快将完整的绿氢供应链纳入绿色金融标准。

(3)促进氢燃料电池汽车的短期市场需求,推动氢技术的大规模应用。支持措施包括:①加快国内氢燃料电池技术和高压储氢系统的发展。②加大政策支持力度,给予氢燃料电池汽车通行权。③加强氢燃料电池汽车的公共采购。④促进绿氢的发展及其在钢铁等工业生产中的应用。⑤探索绿氢与碳市场的耦合,加快对大型工业排放企业灰氢的替代。⑥通过商业运营模式和示范项目,推动绿氢储存与可再生能源的整合。⑦从示范项目入手,构建多种终端绿氢应用场景。⑧因地制宜地布局产业示范项目,以集群推动供应链,扩大应用规模。

(4)规范并完善氢监管标准体系,鼓励多方利益相关者参与制定创新的高质量标准。支持措施包括:①反思氢能行业标准的现实与缺陷,优化标准体系。②完善标准的顶层规划和执行,同时提供政策支持、激励和宣传,促进标准化发展。③试点地方和企业标准,以获得可推广和复制的经验模型。④鼓励产业联盟、学会、企业和其他组织在标准制定方面进行合作与创新。⑤合作制定国际标准。

(5)加强整个供应链的自主研发,进一步采用可再生能源电解技术。支持措施包括:①提高碱性制氢系统的快速响应能力。②设立专项基金,资助新一代电解技术的突破。③确定技术发展目标和途径。④通过大学研发和参与全球创新论坛,加快中国对下一代技术相关信息的获取。⑤强化创新平台,充分发挥产业集群在培育和示范关键技术中的作用。

(6)加快制定国家氢能战略,为国际合作奠定基础。支持措施包括:①完善国家氢能发展规划,制定绿氢路线图。②建立国际合作长效机制,与全球主要国家在氢能技术研究、标准制定、引领实践、行业融资等方面开展更广泛的合作。③加强碳排放标准制定的国际合作。

3 中国绿氢发展实施路线

为实现绿氢发展的关键目标,路线图提出中国应在2030年前分3个阶段推动绿氢发展措施的实施。

(1)第一阶段:2023—2024年。①在扶持政策方面,中国将出台支持绿氢产业长期发展的政策,包括财税激励和供应链补贴。②在示范项目方面,支持更多的示范项目,降低氢储存与运输的成本。③在技术突破方面,核心技术将取得更多突破,特别是氢和燃料电池的研发。④在协调现有能源供应方面,协调风能、光伏和氢能的储存,并将氢与其他现有能源生产和储存结合起来。⑤在行业应用方面,协调将为氢在交通运输、供热、化工和冶金行业的应用铺平道路,提高能源效率并获得相应的经济和社会效益。

(2)第二阶段:2024—2027年。①在技术标准方面,建立由国家标准、行业标准、地区标准、协会标准和企业标准组成的完整的氢能技术标准体系,涵盖基础设施设计、建设和认证。②在对供应网络投资方面,开发氢的长途运输和大规模储存技术,并投资更多的基础设施,以维持跨地区和全国的综合氢供应网络。③在国际合作方面,吸引国际投资对建立完整的供应网络至关重要,这需要在技术和行业创新方面保持开放的思想和务实的态度。④在取得的进展方面,到本阶段结束时,绿氢应用将在多个地点蓬勃发展。

(3)第三阶段:2027—2030年。①在价格和需求目标方面,可再生能源制氢的成本将为每千克2.18美元,每百公里的储存和运输价格将为每千克0.73~1.45美元,加氢站的价格将为每千克4.36~5.09美元。对绿氢的需求将达到500~800万吨。②在能源基础设施方面,在全国范围内建成5000多座加氢站,形成运行良好的网络。③在认证方面,制定全面的氢能行业标准和认证框架。④在创新网络方面,建立国家级工程和研究中心,以及领先企业和高校的技术和制造业创新中心。这一创新网络的作用是通过确定与中国顶层氢规划划相一致的多部门目标,以及制定实现这些目标的路线图,在供应链的关键技术上取得突破。⑤在全球参与方面,在氢能技术和产业创新方面与外国开展务实合作,在全球氢能发展中发挥重要作用。

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条目标识符http://gcip.llas.ac.cn/handle/2XKMVOVA/276514
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GB/T 7714
世界经济论坛(WEF). 世界经济论坛发布《中国绿氢发展路线图》. 2023.
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