美國氫能戰(zhàn)略落地的前景

　　今年6月，美國政府發(fā)布首個《美國國家清潔氫能戰(zhàn)略及路線圖》。這是一個全面的框架，用于加速清潔氫能的生產、加工、交付、儲存和使用。美國能源部稱，實現(xiàn)商業(yè)規(guī)模的氫能部署對于建立強大的清潔能源經濟、實現(xiàn)長期脫碳目標至關重要。

　　欲借清潔氫能戰(zhàn)略推動能源變革

　　美國在氫能等戰(zhàn)略性新興產業(yè)方面并不囿于自由市場理念的窠臼，而是積極制定國家產業(yè)戰(zhàn)略與扶持政策，促進產業(yè)發(fā)展。

　　白宮制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略，能源部等機構執(zhí)行相關氫能發(fā)展政策。美國政府先后出臺了《氫能研發(fā)和示范法案》(1990)、《能源政策法》(1992)、《氫能源計劃》(1994)、《氫能前景法案》(1996)、《國家氫能路線圖》(2002)、《氫能經濟制造業(yè)研發(fā)路線圖》(2006)、《燃料電池項目計劃》(2011)等發(fā)展戰(zhàn)略與政策。2020?年11月，美國能源部發(fā)布新版《氫能計劃發(fā)展規(guī)劃》。

　　今年6月，拜登政府發(fā)布《美國國家清潔氫能戰(zhàn)略及路線圖》(簡稱《戰(zhàn)略及路線圖》)。《戰(zhàn)略及路線圖》提出，到2030年美國溫室氣體排放量較2005年水平減少50%—52%，到2035年實現(xiàn)100%無碳污染電力，不遲于2050年實現(xiàn)溫室氣體凈零排放。2030年前，美國氫能經濟有望增加10萬個新的直接和間接就業(yè)崗位?！稇?zhàn)略及路線圖》還提出，到2030年美國每年生產1000萬噸清潔氫，2040年達2000萬噸，2050年達5000萬噸。美國擬2027年開始以氨的形式出口清潔氫，2030年成為最大的氫能出口國之一。

　　為實現(xiàn)目標，《戰(zhàn)略及路線圖》制定了三個關鍵戰(zhàn)略。一是瞄準清潔氫能的戰(zhàn)略性、高影響力用途，以確保清潔氫能用于替代品有限的場景且效益高。二是通過促進創(chuàng)新和規(guī)模化、刺激私營部門投資，以及發(fā)展清潔氫能供應鏈來降低成本。三是重點關注近距離大規(guī)模清潔氫能生產和終端應用的區(qū)域網(wǎng)絡，從基礎設施投資、擴大規(guī)模、促進市場發(fā)展、公平包容的環(huán)境中獲得最大利益。

　　美國政府已經摒棄自由市場的理念，運用產業(yè)政策來支持氫能產業(yè)發(fā)展。美國氫能發(fā)展政策主要包括以下幾個方面。

　　一是鼓勵清潔氫能技術研發(fā)創(chuàng)新，更加重視清潔氫能技術產業(yè)化。美國強調通過多種制氫途徑，滿足不同用途的需求，如交通、工業(yè)、電力等。重視“制氫、運氫、儲氫、用氫”全鏈條技術研發(fā)示范，打通美國氫能產業(yè)技術鏈、產業(yè)鏈、供應鏈、價值鏈。制氫方面，研發(fā)了電解槽制氫技術，化石能源重整、氣化和熱解制氫技術，核能制氫技術等。儲運方面，運用液化和化學儲氫技術，建設天然氣與氫氣分配和輸送系統(tǒng)。用氫方面，開發(fā)氫燃料電池技術、高濃度氫渦輪機系統(tǒng)等技術。

　　二是政府鼓勵清潔氫多主體、多渠道投資，為氫能供給側增加產能。美國實施氫能供給側與需求側激勵機制相結合的政策，通過實施新興產業(yè)支持政策來降低與應對氫能市場失靈的風險。供給側激勵機制包括提供生產稅收抵免，為研發(fā)和示范項目提供公共資金，以降低制氫技術的成本。清潔氫能供給側激勵機制的法律支撐有多種。例如，《通脹削減法案》為能源安全和氣候變化倡議撥款約3690億美元，為制氫提供每公斤最高3美元的稅收抵免，或使美國清潔氫能成本與價格為世界最低。《降低通貨膨脹法》還為能源部的貸款計劃辦公室提供超過300億美元額外的貸款授權，為包括制氫在內的清潔能源項目提供資金。

　　三是加強氫能基礎設施建設，為氫能儲運提供便利。美國計劃建設加氫站、輸氫管道等氫能基礎設施，以支持氫能生產、儲存和分銷。該國《基礎設施投資和就業(yè)法案》包括提供1億美元資金支持氫電解和8億美元資金資助廣泛的區(qū)域清潔氫能樞紐計劃，為清潔氫能的生產、儲存、分配和消費創(chuàng)建網(wǎng)絡生態(tài)。建立清潔氫能基礎設施，有助于降低生產成本，同時提高氫能技術的溢出效應。

　　美國氫能發(fā)展面臨諸多制約

　　過去幾十年，美國曾在氫能研究和發(fā)展方面投入大量資金。20世紀80年代，美國開始研究氫能作為替代能源的潛力。從1990年制定氫能政策開始，美國政府確定當時氫能技術全鏈條研發(fā)方向，將應用重心放在氫燃料電池在交通運輸領域應用上。此后，由于氫能自身局限和美國政府不夠重視，氫能研發(fā)、使用不溫不火。近年來，美國政府重新重視清潔氫能發(fā)展，將其作為能源轉型和減排的重要途徑，但面臨供給側、儲運側和需求側等方面的限制。

　　第一，美國制氫產業(yè)發(fā)展取得一定成效，但面臨成本與規(guī)模限制。美國氫能產業(yè)整體仍處于起步階段。美國化石燃料制灰氫、藍氫工藝較成熟，但環(huán)保壓力大，需進行能源產業(yè)結構調整。美國在部分地區(qū)建設可再生能源電解水制氫設施，雖更為環(huán)保，但限于成本因素，尚未大規(guī)模發(fā)展。

　　美國能源信息署的數(shù)據(jù)顯示，當前美國1000萬噸氫產量中99%源于化石燃料制氫，只有1%來自電解水制氫。截至2022年12月底，美國147個電站中擁有約350臺在營氫燃料發(fā)電機組，總發(fā)電能力約為17兆瓦。目前美國制氫一公斤約需50千瓦時電力;預計到2050年每年制氫5000萬噸，約需2500太瓦時電力。截至2022年底，美國已公布約12萬噸/年的清潔氫產能，但只有約10%的產能達到最終投資決定階段。

　　第二，美國氫能技術與儲運設施發(fā)展有所推進，但氫能儲運側仍面臨瓶頸。美國液態(tài)、固態(tài)氫儲運技術設施較先進。美國宇航局擁有世界上最大的兩個液氫儲罐。美國還利用鹽洞、廢棄油氣田等儲氫，修建氫能管道，并賦予天然氣管道輸氫功能。但氫能存儲和分銷的效率、成本以及安全性與市場需求差距較大。由于加氫站有限或偏遠，美國車主加氫費時費力，且燃料電池汽車價格高于同級別的電動汽車。美國56個加氫站和多數(shù)氫能車輛都分布在加利福尼亞州，規(guī)模有限。

　　第三，美國氫能應用集中于交通、工業(yè)等領域，需求側潛力有待挖掘。美國氫能需求與應用場景局限于交通、工業(yè)與儲能等領域。加州大學歐文分校國家燃料電池研究中心主任杰克·布魯維爾坦言：“幾乎所有關于實現(xiàn)零排放的客觀分析都包括氫能應用，但氫能不會很快成為主要能源來源。”

　　美國清潔氫能戰(zhàn)略能否落地尚待觀察。特斯拉首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克表示，氫燃料推廣者長期以來未能兌現(xiàn)承諾。技術成熟度不夠、制氫成本昂貴、政策激勵機制尚未落實、基礎設施匱乏、市場競爭等挑戰(zhàn)，令美國實現(xiàn)清潔氫能快速發(fā)展的愿望蒙上陰影。

　　來源：中國石油報 　 作者： 中央民族大學副教授 程春華