欧盟氢能发展战略与前景

  [中国石油新闻中心2020-11-18]2020年7月8日，欧盟委员会推出《气候中性的欧洲氢能战略》，准备大力促进氢能特别是可再生能源制氢产业的发展以及氢能的广泛应用。当前，气候变化问题和经济发展模式转型问题受到世界各国越来越多的关注，氢能是一种被环保主义者给予厚望的能源，各国发展氢能产业的动力充足。作为全球主要经济体和应对气候变化最为积极的国际行为体，欧盟不仅将氢能看作实现“碳中和”控制气候变化和发展新能源的目标，而且把氢能作为实现经济结构性转型、为后疫情时代注入发展动能的重要路径之一，并试图通过这一新兴产业增强竞争力，力争成为该领域全球的引领力量。欧盟发展氢能既面临诸多机遇，也有不可忽视的挑战。
  1欧洲应用氢能的探索历程
  自氢元素被发现以来，人类一直在探索氢的应用情景。18世纪末，法国化学家吉通?德?诺尔沃就建议大量制造氢气用于充气球，1794年，法国巴黎制造出第一台氢气制造机。1874年，法国小说家儒勒?凡尔纳借《神秘岛》中人物之口，畅想氢能应用场景：“未来代替煤炭的将是水，水中提取的氢和氧将是取之不尽的光和热，其能量密度将远远超过煤”189。20世纪20年代，欧洲和北美出现了商业化制氢气。1923年，英国科学家约翰?伯登?桑德森?霍尔丹在剑桥大学做了一次报告194，预判氢能将成为未来的主要燃料，并描绘了一幅4个世纪后英国将以可再生能源电解制造氢，满足交通、取暖、工业用能的图景，与当前利用氢能推动能源转型的设想极为相似。20世纪30~40年代，英国和德国探索氢能在飞艇、汽车、卡车、机车、潜水艇、鱼雷等方面作为混合燃料的应用。
  20世纪70年代后，随着石油危机对西方经济的严重冲击，西方国家普遍在探索替代能源以减少对石油的进口依赖，尽可能削减油气资源消费，而氢能成为重点研究领域之一。20世纪70年代，欧共体投入氢能的科研经费达7200万~8400万美元。20世纪90年代，随着气候变化问题进入人们视野，欧洲国家政府、企业和社会对氢能开发利用的动力更加强烈。1992年，比利时试验了世界第一辆氢燃料公共汽车。1998年，壳牌公司成立了独立的氢能开发部门。1999年2月，冰岛宣布要建设世界第一个氢经济国家，壳牌公司、戴姆勒公司和挪威油气化工企业海德鲁公司共同与冰岛的企业、研究机构和政府合作，通过氢能利用推动国家能源转型。
  进入21世纪，随着欧洲一体化发展，欧盟加强对气候和能源问题的关注，对发展氢能不断提出支持性政策。2002-2006年，欧盟在“第六研发框架”(FP6)支持下，建立了“欧洲氢能和燃料电池技术平台”，集合利益相关方，研究科研议程、分布战略、实施计划等问题，并发布战略报告。2007年，欧盟委员会提出“欧洲战略能源技术计划”(SETPLAN)，将燃料电池和氢能作为重点支持的关键技术领域。2008年5月，欧盟理事会通过决议，建立“欧洲氢能和燃料电池事业联合体”，创立由欧盟委员会、产业协会、企业等共同组成的产业合作机制，推动氢能和燃料电池产业发展、应用，部署技术研发。
  2014年5月，欧盟理事会再次通过决议，决定延续对“欧洲氢能和燃料电池事业联合体”的支持至2024年底，并聚焦于“能源和交通行业的应用”，以及削减相关市场壁垒。同期，欧盟发起“国家补助规则现代化倡议”，提出设立“欧洲共同利益重要项目”(IPCEIs)，对事关欧盟未来经济和科技竞争力的关键技术、基础设施项目，在欧盟层面给予公共支持。相关产业界呼吁，欧盟应在未来5~10年，向与氢能相关的“欧洲共同利益重要项目”注入50亿~600亿欧元。欧洲的氢能研发应用不断取得突破，2018年6月，世界第一辆氢动力列车在德国北部试运行。
  2欧盟提出新“氢能战略”
  近年来，欧洲对能源转型和气候变化的关注度不断加大，并与其产业政策和经济政策紧密结合，氢能因能量密度高、清洁的突出特点，受到日益广泛的关注。欧盟内部发展氢能的呼声也越来越高，企业、学界、智库、议会等均呼吁对氢能产业加大投入。2019年12月，新一届欧盟委员会提出了《欧洲绿色协定》，推进欧盟能源和经济向可持续、绿色、低碳方向发展，以实现2050年达到“碳中和”气候目标。《欧洲绿色协定》提及氢能发展对于欧盟实现气候和能源目标的重要作用，建议欧盟加强氢能领域政策规划和产业扶持政策。协定提出后，欧盟按照规划的政策步骤在各领域细化落实。2020年7月，欧盟委员会正式发布了《气候中性的欧洲氢能战略》政策文件，还宣布建立欧盟氢能产业联盟。欧盟加大了氢能产业的推进步伐，拟从以下方面推进氢能的发展。
  其一，制定了欧盟发展氢能的路线图。欧盟计划分“三步走”推进氢能发展：第一步2024年，欧盟应将可再生电力的电解槽制氢产能提升至每年6吉瓦，产量达到100万吨/年；第二步2030年，将氢产能提升至40吉瓦，产量达到1000万吨/年，成为“欧洲能源系统的固有组成部分”；第三步2030年之后，争取实现将可再生能源制氢即“绿氢”，大规模部署在各个难以实现脱碳化发展的行业之中。欧盟呼吁各成员国将氢能列入国家能源与气候发展的中长期目标规划。目前，已经有26个成员国加入欧盟牵头成立的“氢能倡议”，14个成员国将氢能列入国家替代化石能源的政策框架。
  其二，建立产业发展联盟。在欧盟推进气候和能源转型的政策框架中，建立由企业、成员国和地区政府、非政府组织、学界等组成的产业联盟，作为推动发展相关产业的重要平台。例如在汽车电池行业，2017年10月，欧盟委员会提出建立欧洲电池联盟(EBA)倡议，目前已经有260家科研机构及企业加入欧洲电池联盟，以培育欧洲的电池行业竞争力乃至超级企业。欧盟还发布成立“氢能联盟”倡议，欧盟和“氢能联盟”将共同规划一批“欧洲共同利益重要项目”，带动产业发展和产业链整合和强化。“氢能联盟”拟推动280家企业参与制氢电解槽的相关产业链，并推进实施1吉瓦规模的电解槽项目。
  其三，加大政策扶植力度。在欧盟的产业政策中，一直注重构建一个完善、适合企业正常竞争的欧洲单一市场，营造支持产业发展的环境，促进市场成熟，帮助企业渡过“创新死亡之谷”，将新技术、新领域转化为新产业。在氢能战略中，欧盟也制定了一系列产业扶植的做法。在市场监管方面，欧盟要通过规则和碳交易配额等市场手段，帮助“绿氢”缩小与化石能源制氢的成本差距。在国家补助政策上，欧盟将在2021年制定有关氢能发展的国家补助政策框架，规定各产业使用氢能的最低消费比例，保证氢能获得足够的市场需求，鼓励和扩大氢能应用。在减排和环保政策上，欧盟将对碳排放交易机制(ETS)中有关氢能以及制氢方法的概念进行界定，改革相关标准，使化石燃料制氢受到碳排放交易机制的成本约束。在投资领域，欧盟近期准备力推可再生融资项目分类标准改革，引导投资者加大对“绿氢”等绿色项目的支持。欧盟诸多公共投资机制，包括新冠肺炎疫情后推动经济发展的恢复基金、多年期预算框架下的区域发展基金、团结基金、投资欧盟(investEU)等，均将加大对氢能项目的支持力度。《欧洲绿色协定》框架下，对依赖化石能源产业的经济社会转型“公正过渡机制”投资计划，也将氢能作为重点支持领域。在科研方面，欧盟2014-2020年期的“地平线2020”投资计划，支持设立了燃料电池和氢能联合项目，重点领域包括氢能合成航空燃料、氢动力航空电池、氢能航空发动机研发等领域。2020年后，欧盟科研支持计划“地平线欧洲”将加大对氢能的科研支持。
  其四，加大基础设施投入。应用氢能须在生产、分流、运输、使用等方面大幅增加基础设施投入，形成一体化的融合网络(见图1)，同时对现有基础设施进行换代升级改造。在制造业领域，欧盟提出应将电解制氢槽建在炼油厂、钢铁厂和化工厂的周边，以提供燃料和炼化原料，利用可再生能源发电制氢，促进这些行业绿色低碳发展。在交通领域，为氢燃料电池公交汽车和卡车建设更多加氢站，并围绕加氢站部署电解槽产能，在港口和机场等交通枢纽布局氢能制造及辅助基础设施。此外，构建更多氢气骨干管网，推动氢气远距离传输，服务于氢能贸易。目前，法国与德国天然气管网运营商开始讨论建设欧洲首条跨境纯氢气运输管线。德国、奥地利、法国、荷兰、比利时和卢森堡的能源部长曾共同强调加大对于氢气运输基础设施的投资。