氢能技术初步成熟的国家,重在降低成本。日本于2018年8月宣布在福岛部署全球最大10兆瓦级大型氢能源系统,每年使用可再生能源制氢900吨以上,预计2020年开始供应氢。而到了2019年3月,日本就发布了最新《氢能利用进度表》,把氢能应用的成本削减列为现阶段政府和企业的重点任务。
氢能技术领先的国家,则将氢能发展的重点放在应用拓展上。英国2017年10月出台《清洁增长战略》,将燃气分配网络100%转化为氢气定为最可靠的大规模脱碳方案之一,并承诺投入2500万英镑以验证在建筑物的燃气管道中使用氢气的可行性。
在法国,敦刻尔克已经开展向燃气网络注入20%氢气的试点项目。法国接下来还将在未接入法国本土电网的离岛、海外属地等孤立封闭地区,试点利用氢能为电网提供服务,包括发电、储能等项目。
韩国发展氢能经济也是审视自身、发掘优势后,制定了《氢能经济发展路线图》。
1)做大做强氢燃料电池汽车,切入氢能经济
交通领域是氢能产业发展重要突破口。氢燃料电池作为全球能源可持续发展和战略转型的重要技术路径,目前已明确为全球能源和交通领域发力的重要支撑。就韩国自身而言,预计2050年,交通领域氢能需求同样占比最高,达到32%,远远高于发电、工业用能、建筑供电供热和工业原料。切入交通领域,是大势所趋,也是韩国所需。
与此同时,韩国的汽车燃料电池技术世界领先,以此为切入点,可以更好的发挥韩国产业优势。
1997年,现代汽车开始研发氢燃料电车技术,并于2006年推出了自主研发的第一代氢燃料电池车,成功组装了30辆SUV和4辆大巴。2009年,现代汽车第二代氢燃料电池车进化到示范运行阶段。2013年,现代推出了Tucson FCEV(途胜氢燃料电池电动汽车),成为全球首款大规模量产的氢燃料电池电动汽车之一。
2018年,现代又推出了全新一代NEXO氢燃料电池车,代表了当今全球氢燃料电池车的最高水平。据现代汽车称,其首款FCV(氢燃料电池电动汽车)车型在2018年的累计销量达到1000辆。该公司希望其第二款FCV车型Nexo在2020年销售能够超过10000辆。
因此,政府依托其世界领先的汽车燃料电池技术,首先做大做强氢燃料电池汽车。政府设定了2040年使氢燃料电池汽车累计产量达到620万辆的目标,主要包括:氢燃料电池轿车、氢燃料电池巴士、氢燃料电池出租车、氢燃料电池卡车等。
数据来源:Current Status of the Korean Hydrogen Economy,wko.at/service
为了保障氢燃料电池汽车能够顺利推广,政府大力推进加氢站的建设,计划从目前仅有的14座增至2022年的310座,到2040年还要进一步增至1200座。因为加氢的效率远远低于加油,加氢大约需要5-7分钟,之后还需继续等到储氢罐中形成足够的压力来供应氢,时长总计20分钟,在1000辆加油的同等时间内,只能为大约100辆氢燃料电池汽车提供服务。提供更多的加氢站能够一定程度上抵消加氢等待时间久的问题,让车主认为方便。如此,车主才可能入手氢燃料电池汽车,该行业才可能实现做大做强。
资料来源:wko.at
韩国在燃料电池发电领域深耕已久,其技术已逐步得到世界认可。2020年,韩国政府表示会继续推进氢经济相关政策的落实,在氢燃料电池汽车、加氢站、燃料电池系统三大领域打造具有竞争力的产业生态系统。
2)从汽车到城市,提振下游需求,驱动氢能经济
氢燃料电池不仅适用于汽车,还可以用于电力、石化、航空、航天、航海、工业气体等各种领域。根据微信公众号氢云链的盘点,2019年,国际氢能应用已拓展至电动汽车充电器、家用氢能锅炉、燃油加氢、液氢运输船、海上风电制氢等领域,国内在储能电站、氢能自行车、氢能摩托车、氢能动力船舶、氢能炼钢、氢能轨道车、天然掺氢、氢能叉车、氢医疗仪器等方面同样取得了突破。
不仅如此,丰田汽车公司将在日本富士山脚下建造一座175英亩的未来之城——“编织城市”(Woven City),这座城市将作为一个“活着的实验室”,用于测试包括氢动力基础设施在内的多项先进技术和城市理念。工程咨询公司Arcadis、概念开发商LiveFree和Hoogeveen市政府也宣布要建设荷兰第一个以氢能为基础能源的住宅区。氢能的应用,从汽车走向了整个城市。
韩国发展氢能经济遵循世界发展趋势,从汽车走向城市。韩国政府通过鼓励下游多元应用,驱动企业进行氢能运用研发,以实现氢能经济向多元领域拓展。政府计划到2040年,普及发电用氢燃料电池装置,使其总发电量达到15吉瓦(相当于韩国2018年全年发电总量的7%~8%)。到2040年,普及家庭用及建筑用氢燃料电池发电装置,使其总发电量达到2.1吉瓦。韩国政府还考虑,强制要求公共机构和新商业建筑安装氢燃料电池发电装置。
此外,韩国政府还瞄准细分领域发力,通过核心技术研发抢占全球标准认证的先机。2016年5月-2019年9月,磐汉工业联合韩国工程技术研究所、汉阳大学等单位联合完成了“2吨级建筑机械设备燃料电池动力系统”开发,韩国国立技术研究所计划就以此课题为基础,向国际电工委员会提交国际标准申请。
而谁占领了标准,谁就将占领行业的先机。“2吨级建筑机械设备燃料电池动力系统”的标准如果属于韩国,这不仅将是全球建筑机械领域首个燃料电池应用标准,还可以拓展应用于农业机械、物流及采矿机械,使得韩国在燃料电池应用领域获得极大的发言权。
除了磐汉工业之外,在政策牵引下,韩国多家公司均开始探索汽车以外的氢燃料电池应用和创新。Doosan Mobility Innovation(斗山创新)作为全球著名的移动用燃料电池厂商,开发了基于无人机、无人船及其它机器人应用的的氢动力系统,三星重工已开发出部分由燃料电池驱动的油轮,现代汽车公司燃料电池业务部门、现代重工建筑设备研究院与现代摩比斯也宣布联合开发燃料电池工程机械装备。
3)强化生产运输,扩大上游供给,促进氢能经济
氢能经济不仅要关注下游应用,也要注重上游环节的发展。从全球趋势来看,氢能产业化面临着用氢成本高的挑战,而终端用氢成本需要从制氢、储运、加氢等上游环节综合发力才能得以降低。
资料来源:综合网络资料整理
韩国同样看到了氢能上游的重要性。韩国《氢能经济发展路线图》明确提出,氢供应量要从2018年的13万吨/年提高到2040年的526万吨/年。2020年7月,韩国总理丁世均表示:“韩国目前在氢能利用领域具备全球最高水平,今后将以此为基础,在氢能生产、储存和运输方面推动取得更大发展,发挥韩作为全球“氢能中转站”的枢纽作用。”
在氢能生产方面,韩国同时发力国内建设与国际贸易,以增加氢供应量。
在国内建设中,氢能经济发展以“副产氢”和“氢提取”为主要方式制氢,并建设相关基础设施。政府计划在庆南、湖南、中部、江原4大地区设立中等规模生产基地,到2025年建立40个小规模生产基地,构建稳定的氢供给基础设施,到2030年构建100兆瓦级绿色氢能源量产体系,尽快实现绿色氢能源的使用。其中,政府尤为强调液氢生产基地的建设。液氢储氢密度高,储运成本低,储存压力低,更适合用于车载氢存储系统、氢输运和固定式储存系统,是面对大规模商业应用的必要选择。2020年4月,韩国领先的电力设施与工程商斗山重工(DOOSAN Heavy Industry & Construction)与韩国昌原市、韩国工业产业院和昌原产业振兴院完成签约,将建设运营日产量为5吨的“昌原国家产业园液氢示范项目”,这也是韩国目前规模最大的液氢制氢项目。