2023年7月26日，德國(guó)政府通過(guò)新版《國(guó)家氫能戰(zhàn)略》。該戰(zhàn)略稱，到2030年德國(guó)在氫能技術(shù)的領(lǐng)先地位將進(jìn)一步提升，產(chǎn)品供應(yīng)將覆蓋從生產(chǎn)（如電解槽）到各類應(yīng)用（如燃料電池技術(shù)）的氫能技術(shù)全價(jià)值鏈。

德國(guó)副總理兼經(jīng)濟(jì)和氣候保護(hù)部部長(zhǎng)哈貝克在聲明中指出：“投資氫能就是投資我們的未來(lái)，這是對(duì)氣候保護(hù)、就業(yè)、能源供應(yīng)安全的投資。”德國(guó)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展部部長(zhǎng)舒爾策也表示，通過(guò)更新《國(guó)家氫能戰(zhàn)略》，德國(guó)希望向伙伴國(guó)家傳遞信號(hào)，德國(guó)不僅希望可靠地進(jìn)口氫能，還希望助力新的氫能供應(yīng)鏈可持續(xù)發(fā)展。

今年8月份，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委等六部門也聯(lián)合印發(fā)國(guó)家層面首個(gè)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南——《氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2023版）》（下稱《指南》），提出“到2025年，支撐氫能制、儲(chǔ)、輸、用全鏈條發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)體系基本建立，制定、修訂30項(xiàng)以上氫能國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”的發(fā)展目標(biāo)。

近年來(lái)，全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅猛。國(guó)際氫能委員會(huì)數(shù)據(jù)顯示，截至2022年底，全球氫能領(lǐng)域的直接投資額近2500億美元。該委員會(huì)預(yù)測(cè)，到2030年該投資總額將升至5000億美元；到2050年，全球范圍內(nèi)氫能占全部能源消費(fèi)的比重將提高到18%，氫能孕育的經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)規(guī)模將飆升至2.5萬(wàn)億美元。

那么，氫能發(fā)展的影響因素有哪些？德國(guó)氫能戰(zhàn)略與我國(guó)有何異同？氫能發(fā)展面臨哪些待解難題？本文將著重討論這些問(wèn)題。

01  氫能發(fā)展受到哪些因素“催化”？

氫能，特別是用成本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大幅下降的風(fēng)電、光伏發(fā)電進(jìn)行電解制備的綠氫，從2020年就開(kāi)始了快速的發(fā)展進(jìn)化。除了新的可再生電力電解技術(shù)路線展示的未來(lái)潛力之外，氫能的發(fā)展還受到了其他一些結(jié)構(gòu)性與短中期因素的“催化”，主要包括：

第一，傳統(tǒng)能源價(jià)格上漲預(yù)期。2021年—2022年，世界化石能源價(jià)格暴漲，價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)與進(jìn)口可靠性（尤其是天然氣）問(wèn)題凸顯。在這樣的背景下，電解制氫各種技術(shù)路線的經(jīng)濟(jì)性得到了進(jìn)一步凸顯，工業(yè)示范項(xiàng)目的審批、融資與建設(shè)也呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

第二，綠氫有望解決減碳難題。通過(guò)可再生能源制備的綠氫成為解決部分碳減排困難領(lǐng)域問(wèn)題的關(guān)鍵，特別是在重工業(yè)、重載運(yùn)輸、航空等領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域，廣泛利用傳統(tǒng)電力并不經(jīng)濟(jì)或者存在可靠性不高、技術(shù)不可行等問(wèn)題。例如，在需要大量?jī)?chǔ)存的場(chǎng)景中，電池存儲(chǔ)成本仍然昂貴，而液體與氣體的運(yùn)輸方式則更加容易且成本較低。8個(gè)300萬(wàn)千瓦架空線的傳輸能量跟1個(gè)1.2米直徑的天然氣管道相當(dāng)。

第三，政策推動(dòng)新型制造業(yè)發(fā)展。世界各國(guó)紛紛強(qiáng)調(diào)新型制造業(yè)的重要性，通過(guò)制定產(chǎn)業(yè)政策促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。例如，美國(guó)通過(guò)通貨膨脹調(diào)整法案（IRA）為本地制造業(yè)提供大量補(bǔ)貼；歐洲也相繼推出一系列本地制造激勵(lì)與補(bǔ)貼政策，支持風(fēng)機(jī)、光伏、電解槽、電池等制造業(yè)發(fā)展，以防范產(chǎn)業(yè)的空心化。

第四，傳統(tǒng)能源巨頭的積極參與。從社會(huì)經(jīng)濟(jì)視角來(lái)看，當(dāng)前能源市場(chǎng)的主要參與者（如各大石油公司巨頭）對(duì)氫能的熱情高于風(fēng)電與光伏發(fā)電初入市場(chǎng)時(shí)。他們往往更看重間接電氣化，認(rèn)為其優(yōu)于“電是一切”的直接電氣化。

氫能的快速發(fā)展體現(xiàn)在制氫、輸氫、儲(chǔ)氫與用氫等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，有望實(shí)現(xiàn)供需互相促進(jìn)，逐步形成生態(tài)系統(tǒng)。

02  歐美布局氫能產(chǎn)業(yè)的思路與我國(guó)的異同

歐盟、英國(guó)、美國(guó)、韓國(guó)、日本、中國(guó)等世界主要經(jīng)濟(jì)體在2020年前后陸續(xù)發(fā)布關(guān)于氫能發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略。即使是沒(méi)有專門發(fā)布?xì)淠軕?zhàn)略的國(guó)家，也將氫能利用作為其碳減排實(shí)現(xiàn)的支撐性技術(shù)之一。2023年上半年，德國(guó)又更新了其氫能戰(zhàn)略版本，提高了其中期（2030年）發(fā)展目標(biāo)。

政府的支持對(duì)啟動(dòng)這個(gè)新型市場(chǎng)是重要的。按照目前的計(jì)劃，到2030年，歐盟要實(shí)現(xiàn)40吉瓦以上的電解能力，產(chǎn)出百萬(wàn)噸級(jí)的氫能，主要利用北海（North Sea）地區(qū)的海上風(fēng)電資源。其中，荷蘭與德國(guó)進(jìn)展較快。2022年，英國(guó)在2021年制定的國(guó)家氫能戰(zhàn)略基礎(chǔ)上，發(fā)布低碳?xì)浣?jīng)濟(jì)商業(yè)模式與支持方式，包含一項(xiàng)2.4億英鎊的基金，錨定到2030年實(shí)現(xiàn)5吉瓦左右的綠氫生產(chǎn)能力。

在消費(fèi)側(cè)，一直存在一批深耕氫燃料電池與氫發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車廠商，主要是日本與韓國(guó)廠商，但與當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)電動(dòng)汽車的高關(guān)注度相比，顯得有些進(jìn)展緩慢。在氫能運(yùn)輸方面，第一船液氫在2021年12月26日從日本運(yùn)往澳大利亞，通過(guò)液氫邊運(yùn)輸邊驅(qū)動(dòng)船只是下一步的設(shè)想。德國(guó)與加拿大簽訂了綠氫合作協(xié)議，推動(dòng)國(guó)際產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，據(jù)悉，加拿大通過(guò)風(fēng)電制備的第一批氫最早計(jì)劃于2025年開(kāi)始賣到德國(guó)。

相較而言，我國(guó)目前的試點(diǎn)項(xiàng)目規(guī)模更大、成本更低，特別是在河北、山西、內(nèi)蒙古等能源富集地區(qū)的風(fēng)儲(chǔ)氫綜合能源項(xiàng)目，單位投資成本只有發(fā)達(dá)國(guó)家顯示成本的1/2甚至更低。相關(guān)研究顯示：基于德國(guó)和美國(guó)得克薩斯州的當(dāng)前環(huán)境，盡管還不能在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)規(guī)模供應(yīng)，但可再生氫氣在小市場(chǎng)（niche market）應(yīng)用中已經(jīng)具有成本競(jìng)爭(zhēng)力（3.2歐元/公斤）。如果最近的市場(chǎng)趨勢(shì)延續(xù)下去，10年內(nèi)可再生氫氣價(jià)格可以下降到2.50歐元/公斤。2022年3月，我國(guó)光伏制造商——隆基股份提出“一塊五一方氫”的綠氫發(fā)展理念。如果光伏發(fā)電成本下降到0.1元/千瓦時(shí)，那么對(duì)應(yīng)的制氫成本可以降到5元/公斤。今年8月30日有關(guān)消息顯示，我國(guó)光伏發(fā)電制氫規(guī)模化應(yīng)用在新疆實(shí)現(xiàn)零的突破。

為綠氫創(chuàng)造下游市場(chǎng)是可以進(jìn)一步發(fā)力的地方。這方面不僅要有目標(biāo)，還需要有初期的集體性政策工具，解決增量成本如何消化的超越企業(yè)層面的問(wèn)題。這些安排需要財(cái)政的積極介入。德國(guó)宣布擬通過(guò)財(cái)政補(bǔ)貼來(lái)彌補(bǔ)綠氫相較于傳統(tǒng)氫能增加的成本，即設(shè)計(jì)“碳差價(jià)合約”（CCfD）計(jì)劃，為能源密集型產(chǎn)業(yè)提供資助，支持減少二氧化碳排放并將其轉(zhuǎn)變?yōu)闅夂蛴押眯凸尽＿@類公司有望獲得與其生產(chǎn)規(guī)模無(wú)關(guān)的補(bǔ)助金。

03  制氫端研究開(kāi)發(fā)：競(jìng)爭(zhēng)還是合作？

當(dāng)前，各種電解槽/電池的研究開(kāi)發(fā)正處于不斷進(jìn)步的階段。學(xué)術(shù)界/研發(fā)實(shí)驗(yàn)室密集探索著通過(guò)改進(jìn)轉(zhuǎn)化效率、電解海水等方式緩解耗水擔(dān)憂，并積極探索新的技術(shù)路線。

在電解海水方面，大連、武漢等地研究機(jī)構(gòu)的科技工作者最近在《自然》期刊上發(fā)文，內(nèi)容是不斷提升電解效率并解決腐蝕問(wèn)題。與此同時(shí)，歐美研究人員2023年6月公布了一項(xiàng)突破性發(fā)現(xiàn)，通過(guò)鹵化物鈣鈦礦電池使水解制氫效率超過(guò)20%。而在應(yīng)用端的研發(fā)示范項(xiàng)目中，天然氣電廠摻氫燃燒，奧地利電力部門正在測(cè)試30%比例的可行性。

過(guò)去，人們往往認(rèn)為研究開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)科學(xué)（know-how）會(huì)帶來(lái)典型的正外部溢出效應(yīng)——一旦某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，就會(huì)變得容易理解與掌握，人人都能從中受益。

盡管這個(gè)觀點(diǎn)在某種程度上依然成立，現(xiàn)實(shí)中的暢通交流/合作研發(fā)卻日益受到泛安全關(guān)切的干擾。以中美科技合作協(xié)定（STA）為例，自1979年簽署以來(lái)，STA每隔5年就會(huì)續(xù)簽一次。然而，在2023年8月，美方僅尋求將其策略性延長(zhǎng)6個(gè)月。鑒于這一現(xiàn)狀，我們應(yīng)區(qū)別于國(guó)際社會(huì)的封閉做法，主動(dòng)開(kāi)放合作。

04  目前的示范項(xiàng)目能成嗎？

2023年5月份，信息與情報(bào)咨詢機(jī)構(gòu)麥肯錫組織的氫能委員會(huì)發(fā)布了最新的全球氫能項(xiàng)目；9月份，國(guó)際能源署（IEA）也發(fā)表類似的綜述；歐洲氫能項(xiàng)目的跟蹤與分析工具（hydrogen project tracker）時(shí)刻更新；北美大陸的項(xiàng)目也在不斷匯總中。

據(jù)筆者統(tǒng)計(jì)，這些項(xiàng)目涵蓋整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，總數(shù)已經(jīng)超過(guò)1000個(gè)，處于計(jì)劃、可行性研究、投資準(zhǔn)備、在建以及投運(yùn)的不同階段。盡管所有項(xiàng)目都有望在2030年前建成，但是最終能夠投產(chǎn)運(yùn)行的只有小部分。可行性方面需要不斷試錯(cuò)，重大戰(zhàn)略性技術(shù)路線的選擇、資金與管理方面的問(wèn)題與挑戰(zhàn)等必然伴隨整個(gè)項(xiàng)目周期。

以儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)為例。基于目前存在的基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀，氫能的運(yùn)輸起碼有3種選擇：與天然氣混合運(yùn)輸（存在比例限制）、改造天然氣管道、建設(shè)新的氫能傳輸網(wǎng)絡(luò)。這三者并非互斥，但是不同空間、時(shí)間下，理想的選擇會(huì)有所不同。其中，誰(shuí)來(lái)承擔(dān)儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施的成本，特別是高昂的前期投資成本，是一個(gè)尚待明確的問(wèn)題；相關(guān)的操作性問(wèn)題，比如商業(yè)交易、調(diào)度、結(jié)算等也需要假以時(shí)日才能發(fā)展起來(lái)。目前，將氫能轉(zhuǎn)化為更接近目前油氣產(chǎn)品的能源（高能量密度、可儲(chǔ)存、可運(yùn)輸），特別是利用目前的LNG（液化天然氣）船與接收站基礎(chǔ)設(shè)施，是值得深入探索的方向。

05  是否有足夠的電力來(lái)使用？

是否有足夠的電力用于制氫？氫能的規(guī)模一旦上去，就類似于今天的IT與電動(dòng)汽車行業(yè)，會(huì)迅速成為耗電大戶。同時(shí)，巨大的投資成本要有效攤銷，連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行也要考量經(jīng)濟(jì)與可靠性。如果沒(méi)有新增的大量廉價(jià)可再生能源，則有可能引發(fā)電價(jià)上漲，或者傳統(tǒng)化石能源的更進(jìn)一步使用（這是氣候變化的壞消息），乃至產(chǎn)生供應(yīng)緊張甚至中斷問(wèn)題。

這方面，歐盟出臺(tái)的綠氫法案具有非常縝密的額外性要求，可供我們借鑒。它規(guī)定了一套復(fù)雜的程序來(lái)確保生產(chǎn)燃料的電力是可再生能源，包括發(fā)電設(shè)施與電解槽在地理上相距不遠(yuǎn)，在時(shí)間上同時(shí)開(kāi)動(dòng)等。有專業(yè)學(xué)者根據(jù)這個(gè)程序，畫(huà)了一大張紙的判斷流程圖。在最多的情況下，足足需要13個(gè)步驟才能判斷是否符合綠氫的標(biāo)準(zhǔn)。

我國(guó)中西部有廣泛的綠色產(chǎn)業(yè)園，可有效緩解這方面的擔(dān)憂。綠色產(chǎn)業(yè)園將電源、耗能工業(yè)、產(chǎn)品深加工、生產(chǎn)生活集合在一起，構(gòu)成一個(gè)微網(wǎng)系統(tǒng)。根據(jù)相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)最新的項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，陸地風(fēng)電已經(jīng)普遍實(shí)現(xiàn)低于0.3元/千瓦時(shí)的長(zhǎng)期度電成本，而在一些光照良好的沙漠地區(qū)，光伏滿負(fù)荷等價(jià)發(fā)電小時(shí)數(shù)在1500小時(shí)以上，度電成本可以低至0.1元/千瓦時(shí)~0.2元/千瓦時(shí)。利用好這些廉價(jià)的電力資源，是鋼鐵等終端能源需求部門的一個(gè)戰(zhàn)略性課題。

06  碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制對(duì)氫能應(yīng)用有何作用？

從現(xiàn)在到2030年，我國(guó)大量的鋼鐵產(chǎn)能將面臨退役重建。未來(lái)，采用何種技術(shù)、在哪里布局、是否開(kāi)展氫冶金以實(shí)現(xiàn)噸鋼低碳排放甚至零碳排放，是不可回避的重大戰(zhàn)略抉擇問(wèn)題。

在宏觀約束上，碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制正日益成為實(shí)際政策。推行碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制的一個(gè)最有說(shuō)服力的理由是：如果不對(duì)進(jìn)口高耗能產(chǎn)品征收額外稅，那么本地的高耗能企業(yè)就面臨不公平的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，長(zhǎng)期來(lái)看，它們就有可能永久轉(zhuǎn)移到其他地方，造成本地產(chǎn)業(yè)與就業(yè)流失。鋼鐵是第一批需要繳納碳稅調(diào)整的產(chǎn)品之一。

從鋼鐵生產(chǎn)的投入要素，特別是鐵礦石與電力來(lái)看，市場(chǎng)環(huán)境的變化也可能引發(fā)新的行業(yè)空間配置轉(zhuǎn)移。最近的一篇論文論述，鋼鐵工業(yè)的未來(lái)在陽(yáng)光充足、風(fēng)力強(qiáng)勁、靠近鐵礦石礦床的熱帶地區(qū)國(guó)家。這是純基于技術(shù)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力比較的結(jié)果，它必須加上足夠的經(jīng)濟(jì)安全與國(guó)家安全考量才能更加靠近這個(gè)世界的現(xiàn)實(shí)。保留鋼鐵等先進(jìn)制造業(yè)，成為各國(guó)“重商主義”的共同選擇。當(dāng)然，在明顯具有界限國(guó)家的內(nèi)部，鋼鐵行業(yè)布局往往出于經(jīng)濟(jì)效率考量。過(guò)去，我國(guó)的鋼鐵產(chǎn)能主要布置在交通便利的東部沿海地區(qū)，而現(xiàn)在，隨著西部豐富廉價(jià)可再生能源的增多，產(chǎn)業(yè)逐步從東向西轉(zhuǎn)移也是自然趨勢(shì)。

未來(lái)，鋼鐵產(chǎn)品的出口無(wú)疑會(huì)受到碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制的約束。是否有一種可能，與其讓歐盟收碳稅，我們還不如自己收了，乃至對(duì)鋼鐵行業(yè)定向征收？這種定向方式在歐盟看來(lái)是一種“繞過(guò)規(guī)則”的做法，是不能豁免的。從企業(yè)層面，是否可以從改變產(chǎn)品類別的角度規(guī)避征稅？比如原來(lái)的鋼鐵產(chǎn)品，稍微改造包裝，用其他產(chǎn)品報(bào)關(guān)？這種可能性歐盟也已經(jīng)考慮到了——專門有個(gè)27條款控制這種“規(guī)則規(guī)避”。美國(guó)方面，甚至可能在本國(guó)不存在碳定價(jià)的情況下，以碳排放為由進(jìn)一步征收鋼鐵關(guān)稅。盡管2022年12月份，世界貿(mào)易組織已經(jīng)裁定這些關(guān)稅不符合貿(mào)易規(guī)則，但美國(guó)貿(mào)易代表一再重申，世界貿(mào)易組織不應(yīng)干預(yù)美國(guó)國(guó)家安全利益。從這一現(xiàn)狀及趨勢(shì)出發(fā)，我國(guó)鋼鐵行業(yè)或者交稅，或者不再貿(mào)易出口，或者從長(zhǎng)計(jì)議開(kāi)始調(diào)整技術(shù)路線（比如結(jié)合氫能利用），這是一個(gè)戰(zhàn)略選擇的重點(diǎn)問(wèn)題。