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绿色氢能之争,中欧竞跑谁能突围?

作者:中国储能网新闻中心 来源:中外对话订阅号 发布时间:2020-10-11 浏览:
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中欧之间在零排放氢能技术上的竞赛可能成为全球气候行动中的关键一章。

文 | 瑟伦·阿梅朗

译 | Estelle

图片来源:Alamy

欧洲曾经以高昂的成本开发了太阳能光伏技术,但是这个产业后来却在中国发展壮大,这个惨痛的教训让欧洲决定不会让氢能发展“重蹈覆辙”。为了超越中国并实现区域碳中和目标,欧洲发起了一场大规模绿色氢能行动,推动工业和航空业脱碳,确保获得更好的出口机会。绿色氢能被许多人视为实现“净零排放”目标的关键,但是如果价格不能大幅下降,就不可能在全球范围内推广这一技术。因此,中欧在这一领域的竞赛或许将成为全球低碳转型的关键。

对重工业、航空业等减排难度特别大的排放密集型产业来说,利用可再生能源水解制氢的绿色氢能技术正逐渐成为实现产业减排的一剂良方。目前,这项技术的成本还很高昂,尚无法应用于全球抗击气候变化的行动中。但是希望还是有的:中欧之间的商业竞争或许会带动绿色氢能价格的快速下降。

彭博社新能源财经(BloombergNEF,后文简称BNEF)工业脱碳领域负责人科巴德·巴夫纳格利(Kobad Bhavnagri)告诉德国清洁能源通讯社(Clean Energy Wire):“中欧之间的氢能竞争对开启全球氢能经济至关重要,因为竞争会降低这项技术的成本,从而使其在多个fe部门发挥重要的减排作用。”  

“反过来,这将使得更多国家做出净零排放的承诺。太阳能光伏技术的发展就是先例——中欧制造业的竞争推动太阳能技术价格大降,改变了该技术的经济可行性,为今天这项技术的全球推广和很多国家可再生目标的实现铺平了道路。”巴夫纳格利说[采访全文详见],“未来几年,氢能领域的竞争发展也同样令人期待。”

相比于传统的化石燃料制氢技术,绿色氢能因为使用的设备造价高昂,制备过程耗电量大而价格更高。因此,私营企业目前还没有参与大规模生产绿色氢能的动力。

▎  “冉冉升起的新能源明星”

为了解决上述问题,已经计划在本世纪中叶实现碳中和的欧洲还提出了一项雄心勃勃的计划,要在国家支持下建立“氢经济”。这项计划明确指出,要把欧洲大陆打造成全球技术先驱,确保欧洲企业从中受益。

欧盟委员会副主席、欧盟气候事务委员弗兰斯·蒂默曼斯(Frans Timmermans)在7月初出席氢能战略会议时表示:“鉴于目前欧洲的技术水平、经济状况和政策措施,欧洲有能力引领全球氢能发展。”他还表示,绿色氢能已经成为“全世界,尤其是欧洲新能源领域的一颗明星”。

欧洲政策制定者和业内人士经常将中国视为欧盟实现自身目标道路上的最大竞争对手。欧洲氢能(Hydrogen Europe)商业协会的乔戈•查齐马克基斯(Jorgo Chatzimarkakis)今年春天对欧洲动态(Euractiv)表示:“我们欧洲目前还处于领先状态。但是,我们的地位正在受到挑战,尤其是来自中国的挑战。”他还对清洁能源通讯社(Clean Energy Wire)表示:“竞争正在加剧,我们认为中国只需两到三年就能赶上我们。”德国经济部长彼得·阿尔特迈尔(Peter Altmaier)也指出,德国必须跑赢亚洲国家,比如中国,才能在这项技术上取得全球领先地位。阿尔特迈尔说道:“我们的目标很明确,就是希望德国成为全球氢能技术领域的老大。”

绿色氢能是通过利用可再生电力,对水进行电解,从而将水分解成氧、氢这两种基本元素。因为氢燃烧只会释放水,所以有望在不产生任何温室气体排放的条件下为当今一些污染最严重的经济活动提供动力。来自摩根大通的数据显示,由于电解成本高,目前95%的市售氢能都是以化石能源为燃料,通过蒸汽甲烷重整工艺生产的。生产这种“灰色”氢能会排放出大量破环气候环境的二氧化碳。虽然可以通过在上述生产过程中增加碳捕集和封存环节来生产“蓝色”氢能,但是也无法消除所有碳排放。只有使用可再生能源生产的“绿色”氢能才被认为是完全可持续的。

电解槽。图片来源:Alamy

这就是为什么可再生氢能的生产成本必须快速下降的原因。因为只有这样,全球各行各业才能实现大幅减排,从而达成各自的净零气候目标。BNEF报告称:“一旦行业规模扩大,就可以通过风能或太阳能,在欧洲和亚洲的大部分地区以等同于天然气的价格生产可再生氢能。这样的生产成本才能让绿色氢气变得价格合理,让真正的清洁经济成为现实。”

商业信息服务机构IHS Markit预测,绿色氢能会在2030年之前具备成本竞争力。IHS Markit指出,“自2015年以来,绿色氢能生产成本已经下降了50%,得益于规模化、标准化生产等因素的推动,到2025年预计还会再下降30%。”他还表示,绿色氢能在能源结构中的占比取决于脱碳意愿的强弱。“脱碳进程越彻底,氢能在能源未来中发挥的作用就越明显。”

▎ 迅速扩大的市场份额

从经济角度来看,全球氢经济的快速发展将为具有技术和竞争优势的国家带来丰厚回报。欧盟已经决意从中分得一杯羹。

蒂默曼斯说:“清洁氢能是建立强大、有竞争力、无碳化欧洲经济的关键。我们在这项技术上处于世界领先地位,我们也希望这个地位保持下去。但是这就需要付出更多努力,因为其他国家正在紧追猛赶。” 氢能有望成为一种用途极为广泛的工具——它可以无限期地存储能量,可以为许多领域提供能源。它还可以用来制造合成燃料,从而替代化石燃料,作为生产塑料等产品的原料。它的另外一个优点就是,可以用来进行国际贸易,从而有可能成为一种全球贸易商品。

正是因为氢能的上述优势,该产业未来有望获得指数级发展。BNEF指出,去年全球的电解槽综合产能大约“猛增了1000倍”。世界能源理事会(World Energy Council)预计,从本世纪中叶开始,对绿色合成燃料的需求有可能达到当今全球原油需求的50%左右。

欧盟希望通过支持氢能产业发展来从这一趋势中获利,并在本世纪中叶为该地区带来100多万的就业岗位。据预计,仅欧盟,氢能行业的累计投资就将达到1800至4700亿欧元。蒂默曼斯说:“未来几年,清洁技术将成为全球增长引擎。”

德国一直在欧盟内部积极提倡发展绿色氢能。德国拥有西门子、蒂森克虏伯、Sunfire等多家技术力量雄厚的电解设备制造商。德国经济研究所(German Economic Institute,简称IW)指出,如果德国能够守住目前20%的全球电解设备市场份额,就能创造47万个工作岗位,相当于该国标志性汽车行业目前提供的就业岗位的一半。可再生能源生产企业创造的额外就业岗位中,负责氢能生产的职位将后来居上。

资料来源: Frontier economics/IW•注:2020年,德国的市场份额保持在20%左右。

经济学家薇罗尼卡·格林姆(Veronika Grimm)曾在氢能经济学方面进行过广泛研究,并担任德国政府经济顾问委员会成员。她表示:“许多供应商和工程公司对在这里生产有助于这种技术发展的关键部件寄予厚望。”她还补充道,从生产和加工绿色氢能的机械设备,到通过管道、轮船或陆路进行的国内和国际运输,再到其在燃料电池等各种领域中的最终运用,可以说与氢经济相关的商业机遇数不胜数。

▎ 未来计划

欧盟委员会的氢战略包括三个阶段,首先是建设电解槽并在2024年前开始生产工业用(钢铁、化工、炼油厂)绿色氢能,然后是建立当地的氢能生产中心,并在2030年前将其与所谓“氢谷”中的工业用户连接起来。随着需求的增加,这些生产中心将联合起来成为欧洲大型氢能基础设施的骨干。

欧盟希望在2024年前至少建设6吉瓦的可再生电解槽,可生产多达100万吨的可再生氢能,相当于利用6个大型发电厂的全部产能来生产氢能。欧盟还计划到2030年将电解槽产能扩大到40吉瓦,可再生氢能产量达到1000万吨。而根据其国家战略,德国的目标是到2030年建设5吉瓦的可再生电解槽。

BNEF的巴夫纳格利表示,这些计划“彻底改变了全球氢经济的建设前景”。他说:“仅欧洲的行动就超过了我们所说的走上乐观的成本消减途径所需的规模。欧洲和德国在氢能领域发挥的领导作用正是推动氢能经济发展所需要的,而且也的确向其他国家,比如中国、日本、韩国、甚至美国部分地区,发出了强烈的信号,让他们认识到‘好吧,我们不能落在后面。’”

他补充说:“欧洲战略正在采取的方法在很大程度上是在努力为欧洲制造商的未来提供保障。它似乎是一种抵御中国和其他低成本制造商竞争的防御机制。”

图片来源:Alamy

欧洲企业欣然抓住了这个成为氢经济供应商的机会。在德国政府公布氢能战略之际,钢铁制造商蒂森克虏伯就表示,要扩大水电解生产能力,将绿色氢能的生产规模提高到百万千瓦级别。蒂森克虏伯化学与工艺技术业务部首席执行官萨米•佩尔科宁(Sami Pelkonen)说:“世界上许多国家正在计划进入氢经济时代。水电解正日益成为建立灵活、可持续的能源系统和无碳产业的一项关键技术。这为我们打开了新的市场。”该公司还与公用事业公司E.ON  建立了伙伴关系,共同建设氢基础设施。

英国电解制造商ITM Power也表示,计划与丹麦电力公司沃旭能源(Ørsted)合作扩大生产。沃旭能源氢能业务副总裁安德斯·克里斯蒂安·诺德斯特龙(Anders Christian Nordstrøm)说:“现在需要的是扩大电解槽技术的生产规模,降低成本。”

▎ 价格战

中国制造商在制造低成本氢能设备方面领先于欧洲——其电解槽成本目前只有欧洲的几分之一。欧洲氢能协会(Hydrogen Europe)的查齐马克基斯(Chatzimarkakis)表示:“由于中国市场非常庞大,与欧美的生产商相比,中国的生产商能够更多地从规模经济、自动化等方面受益。”他补充说,规模“能够对整个价值链的成本产生巨大的影响。”但是,也有几位业内专家对中国生产的电解槽的质量和可靠性表示了质疑。

欧洲某知名电解槽制造商的一位消息人士告诉清洁能源通讯社:“中国是我们在绿色氢能领域的重要竞争者,因为中国很早就将氢能作为气候计划的核心要素。欧洲制造商虽然在效率、规模化扩张能力和灵活性方面明显领先,但是中国竞争对手使用的技术更简单,成本优势明显。”

据BNEF介绍,目前中国的电解槽制造商基本上还没有开始与欧洲公司竞争,因为他们主要面向国内以及西欧、澳大利亚和美国以外的市场。此外,据查齐马克基斯介绍,中国目前仍然是欧洲氢技术的主要进口国。他补充说:“只要我们[在多项氢技术上]保持领先地位,中国就可以成为欧洲氢能设备和技术的巨大潜在出口市场。”

德国经济部长阿尔特迈尔(Altmaier)将中国的成本优势归结为廉价的劳动力,并补充说,德国的企业“不可能拥有这样的机会”。不过大多数专家都认为,欧洲企业仍然可以在价格上与中国一较高下。BNEF预测,到2030年,西方企业可以通过“扩大规模、提高自动化程度、以及将生产转移到低劳动力成本国家”这套组合拳,将成本降到中国的水平(见图)。但BNEF的巴夫纳格利也警告说:“我不敢说欧洲产品的制造价格必然会与中国产品持平,但是竞争和经济因素表明,这些欧洲企业如果不这样做,就会失去竞争优势。”

专门研究氢能的能源和绿色技术顾问格涅沃米尔•弗利斯(Gniewomir Flis)也警告说,在价格上赶超中国将是一个艰巨而昂贵的过程。他告诉清洁能源通讯社,“电解槽组装主要还是要靠手工,而自动化将是一个复杂的过程,至少在前期企业要投入大量的资金。”

▎ 德国的太阳能产业之痛

业内专家说,欧洲,尤其是德国,已经决心要防止刚刚起步的氢工业重蹈当年太阳能产业的覆辙。

在本世纪初,德国还是全球最大的太阳能电池板市场和技术先驱。在得到了大额的资金支持后,德国的太阳能产业在21世纪头十年中期经历了可观的发展。但是当投资大幅削减以及低廉的中国太阳能光伏组件进入市场后,德国太阳能产业崩溃了,成千上万人失去了工作,Q-Cells、Solon、Conergy和SolarWorld等主要企业也纷纷倒闭。

数据来源: Earth Policy Institute

格涅沃米尔(Gniewomir)说:“通过氢能源战略,德国不仅试图履行其减排义务,而且还在积极尝试成为领导者,并正在努力通过从太阳能产业的惨败中吸取教训来实现这一目标。”

欧盟和中国在许多技术领域都产生了激烈的竞争,但同时双方经济从根本上来说是相互依存的。中国是仅次于美国的欧盟第二大贸易伙伴,而欧盟则是中国最大的贸易伙伴。两个经济体之间日均交易额超过10亿欧元,而且双方目前正在推进达成《中欧全面投资协定》。欧盟委员会表示,该协定的目标就是让欧洲公司进一步获得中国市场准入。

但是双方在各个领域的贸易关系并非总是那么一帆风顺,尤其是在敏感的能源领域。欧盟试图以关税来遏制蜂拥而入的中国太阳能组件。2018年,德国政府“出于国家安全考虑”,购买了输电系统运营商50Hertz的临时股权,以防止中国入股这个其认为是关键基础设施的公司。

数据来源: Strom Report

▎ 中国作何打算?

中国政府的决策决定着中欧之间这场绿色氢能竞赛的走向。此前,中国早就开始在全国、省、市各级政策中推广氢能技术。但是中国还没有承诺要实现碳中和,因此中国对绿色氢能的重视程度与欧洲相比还相差甚远。

中国尚未制定专门的绿色氢能发展战略或详细的目标,但中国业界已经预见到这种零排放气体将发挥越来越大的作用。例如,曾在一家中国能源集团工作、现任Agora能源转型论坛中国项目经理的张润指出,由企业、高校和研究机构组成的中国氢能联盟2019年发布的一份白皮书预测,到本世纪中叶氢能生产所使用的燃料将从以化石燃料为主转变为以可再生能源为主。

张润表示:“考虑到中国对进口石油和天然气的高度依赖,氢能技术应用的关键价值在于确保能源安全,这才是中国能源发展的重中之重。”她补充说,中国国家发展和改革委员会的《产业结构调整指导目录》中也鼓励高效制氢、运氢及储氢技术的开发应用。

中国是世界上最大的氢能生产国,年产量达2200万吨,相当于世界总产量的三分之一。但是,美国清洁技术集团(Cleantech Group)的一份报告显示,中国大部分氢能来自煤制氢,并且有近千台煤气化炉正在运行,其耗煤量占中国煤炭消费总量的5%。

▎ 重点关注燃料电池

中国氢能政策的重点之一是促进燃料电池的发展,例如,通过燃料电池将氢能转化为电能,用于为汽车、公共汽车提供动力,以及供暖。中国是这个领域公认的先行者,并制定了明确的目标,即到2020年和2030年,燃料电池汽车的规模分别达到5000辆和100万辆。欧洲氢能协会的查齐马克基斯说:“中国一直在大力推动氢能在移动出行领域的发展”。能源和商品信息服务公司普氏能源资讯(S&P Global Platts)则表示:“中国可能在燃料电池车领域处于世界领先地位,但到目前为止在氢能方面还相对落后,但是现在中国正在努力追赶。”

但是,普氏能源资讯数据显示,中国还没有对绿色氢燃料电池这一领域给予特别的关注。目前中国只有3%的氢能来自可再生资源。“中国需要在制氢、运氢和储氢以及燃料电池技术等方面取得突破。只有这样,中国才能不仅实现赶超,还能成为全球氢经济的领导者。”

在中国,相比于绿色氢能,煤制氢的价格非常便宜。美国清洁技术集团在一份报告中指出:“煤制氢的生产成本仍是水电解制氢成本的三分之一。这一成本差距给中国提出了一个需要不断思考的问题,那就是能否大幅降低电解槽项目成本,以确保煤制氢向电解制氢的转型。”

▎ 净零排放承诺?

中国若能承诺在本世纪中叶实现碳中和将大大改变其氢能规划,并有可能迫使其全面发展这项绿色技术。但是目前我们还不确定是否会出现这种情况。

清洁技术集团称,去年夏天,中国科学技术部部长万钢曾呼吁中国“考虑建立氢能社会”。报告说:“二十年前,这位部长曾就汽车电气化发展发出过类似的呼吁,如今中国在电动汽车市场上的主导性地位与他的这个号召不无关系。因此,他本次的发声同样获得了密切关注。”

环保团体和许多西方智库、咨询机构都敦促中国加入欧盟的行列,争取实现零排放。这不仅是为了应对气候变化,从经济上来讲,也有利可图。美国能源转型非营利咨询机构落基山研究所(Rocky Mountain Institute ,简称RMI)认为,中国可以在不影响经济增长的前提下在本世纪中叶实现碳中和。该研究所认为,“中国已充分具备从净零排放转型过程中获得技术竞争优势的条件”,并敦促中国支持水电解制氢技术的发展。商业咨询公司麦肯锡也表示,中国可以通过迅速有序的低碳转型获得新的经济增长点,并补充说,中国需要通过发展氢能市场等方式来改变其电力和燃料结构。

▎ 气候合作

许多气候专家都迫切希望中欧之间在减排方面的紧密合作能够促使中国做出更加雄心勃勃的承诺,这样一来就有可能极大地推动中国的绿色氢能发展。

在6月底举行的中欧年度峰会上,双方承诺通过气候行动和能源转型方面更紧密的伙伴关系,推动制定应对经济和气候双重危机的经济刺激措施。这一举措在环保组织欧洲气候行动网络(CAN Europe)看来,就是“向世界发出了一个重要的信号”。

墨卡托中国研究中心(Mercator Institute for China Studies ,简称MERICS)的尼斯•格伦伯格(Nis Grünberg)告诉清洁能源通讯社,减缓气候变化应该是双方充满争议的关系中一个难得的亮点。格林伯格说:“气候变化实际上是欧盟和中国之间难能可贵的一个有着共同利益的话题。遗憾的是,新冠危机推迟了这项议程,但这并不意味着该议题就此结束。双方可以借此机会启动更有成效的对话。”

虽然欧盟国家与中国之间存在商业竞争,但绿色氢能却是双方展开合作的一次机会。德国已经发起了一个以能源转型为重心的交流活动,并有信心能够加强双方的交流。德国经济部告诉清洁能源通讯社,“德国国家氢能战略的一个重要任务就是围绕氢能这一主题建立和加强国际合作与伙伴关系。德国与中国2007年就已经建立了能源合作伙伴关系。其中,氢能技术合作不仅会发挥作用,而且在未来会发挥更大的作用。”

欧洲氢能产业也强调了国际合作的重要作用。欧洲氢能协会的查齐马克基斯说:“我们的愿景是让氢能发展成为全球贸易商品。”他解释说:“欧盟希望建立一个氢能市场,但如果氢能只是欧盟内部的事情,它就永远不会成为真正的商品。在某些应用场景中,比如航运、特别是远洋航运,要取得成绩靠单枪匹马是行不通的。如果只能在欧盟范围内提供燃料补给,那么液态氢就不可能成为洲际集装箱货船的一个可行的燃料选择。”他补充说,航空业也是如此。“必须进行国际合作。”

作者介绍

瑟伦·阿梅朗  |  清洁能源网络(Clean Energy Wire)特约记者

关键字:氢能

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