美國能源部DOE 6月23日宣布，美國美元未來五年將在“H2@Scale”計(jì)劃框架下投入1億美元，部投支持2個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室，入億推動氫能和燃料電池核心技術(shù)發(fā)展。推動
2020年6月23日，技術(shù)美國能源部（DOE）宣布五年內(nèi)向兩個(gè)由美國能源部國家實(shí)驗(yàn)室牽頭的美國美元實(shí)驗(yàn)室聯(lián)盟投資高達(dá)1億美元。這筆資金將在“H2@Scale”計(jì)劃框架下，部投用于整合國家實(shí)驗(yàn)室、入億高校和產(chǎn)業(yè)界研究力量，推動充分利用國家實(shí)驗(yàn)室世界級的技術(shù)科研設(shè)施與專業(yè)知識聯(lián)合攻關(guān)，以推進(jìn)氫能和燃料電池關(guān)鍵核心技術(shù)突破，美國美元進(jìn)一步降低成本，部投加速其在電力、入億交通運(yùn)輸行業(yè)中的推動部署進(jìn)程。
美國氫氣產(chǎn)業(yè)鏈圖和H2@Scale
兩個(gè)聯(lián)盟聚焦核心研究工作
第一個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室聯(lián)盟將開發(fā)大規(guī)模、技術(shù)價(jià)格可承受的電解槽。該電解槽將利用多種電力來源（包括天然氣、可再生能源、核能等）將水高效分解成氫氣和氧氣，通過研發(fā)更耐用，高效和低成本的電解槽，該研發(fā)將補(bǔ)充并幫助支持氫能的大規(guī)模部署。
另一個(gè)支持的國家實(shí)驗(yàn)室聯(lián)盟，將加快重型車輛（包括長途卡車）所用燃料電池的技術(shù)研發(fā)。該計(jì)劃設(shè)定了一個(gè)五年目標(biāo)，以證明氫作為重型卡車的能源，能夠滿足卡車運(yùn)輸行業(yè)需要的耐用、成本和性能要求。
美國在燃料電池、電解槽和基礎(chǔ)材料方面取得了明顯的技術(shù)進(jìn)步，但是在氫基礎(chǔ)設(shè)施方面仍然存在一些關(guān)鍵障礙。DOE通過推動上述兩個(gè)方面的研究工作，目的是支撐其部署的“H2@Scale”計(jì)劃，該計(jì)劃于2016年11月提出，旨在整合國家實(shí)驗(yàn)室、高校和企業(yè)的研究力量，共同探索解決氫能規(guī)?；瘧?yīng)用面臨的技術(shù)和設(shè)施挑戰(zhàn)，從而在美國多個(gè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)成本合理、運(yùn)行可靠的大規(guī)模氫氣生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲存以及利用。
目前，美國每年生產(chǎn)一千萬噸的氫氣（其中95％是通過天然氣的集中重整），占全球供應(yīng)量的七分之一。其他方法包括由水分解產(chǎn)生氫氣，例如電解、光電化學(xué)電池或太陽能熱化學(xué)系統(tǒng)。如今，氫主要用在煉油和氨工業(yè)中，其他新興應(yīng)用也包括燃料電池汽車、金屬精煉和天然氣合成生產(chǎn)等領(lǐng)域。
雖然美國氫產(chǎn)量高，但這些由天然氣產(chǎn)生的氫屬于灰氫和藍(lán)氫。美國在綠氫方面起步晚.為了進(jìn)一步降低氫成本，減少碳排放，需要通過風(fēng)能和太陽能電力將水分解為綠氫。
藍(lán)氫可以為2030年后“綠氫”鋪平道路，使綠色氫的運(yùn)輸和儲存成為可能
IRENA報(bào)告認(rèn)為，想要脫碳，主要取決于氫是如何產(chǎn)生的。在制氫方面，目前和未來的能源選擇可以分為灰色氫(化石燃料為主)、藍(lán)色氫(化石燃料生產(chǎn)+碳捕獲、利用和儲存)和綠色氫(可再生能源為主)三種。IRENA指出，隨著可再生能源成本的大幅下降，同時(shí)鑒于限制二氧化碳排放的緊迫性，綠氫的潛力將變得更為顯著，特別是對所謂的“難以脫碳”行業(yè)以及鋼鐵、化工、航運(yùn)和航空等能源密集型行業(yè)。
氫制造流程示意圖（Source: U.S. Department of Energy）
為什么綠色氫突然變得如此重要？
未來如果想要實(shí)現(xiàn)完全脫碳，其中一個(gè)方法是使整個(gè)能源系統(tǒng)電氣化，并使用清潔的可再生能源。但是使整個(gè)能源系統(tǒng)電氣化是很困難的，或者至少比將可再生能源發(fā)電與低碳燃料相結(jié)合要貴得多。綠氫則是可以替代當(dāng)今化石燃料的幾種潛在的低碳燃料之一。
氫作為清潔能源載體
當(dāng)然，氫遠(yuǎn)非理想的燃料。因?yàn)樗芏忍停蛊潆y以存儲和運(yùn)輸。易燃易爆的特效導(dǎo)致它存儲和運(yùn)輸成本很高，2019年6月挪威的加氫站爆炸就是一個(gè)例子。但也有專家認(rèn)為，氫已經(jīng)被工業(yè)廣泛使用，因此與儲存和運(yùn)輸有關(guān)的技術(shù)問題不是不可克服。另外，氫的運(yùn)用非常普遍，可用于從加熱、長期儲能到運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)領(lǐng)域。
綠氫未來將廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，這意味著會有大量的公司可以從迅速發(fā)展的氫能經(jīng)濟(jì)中受益。傳統(tǒng)石油和天然氣公司，正日益面臨削減化石燃料生產(chǎn)的呼吁，因此轉(zhuǎn)移到氫能變得迫切也更自然而然。幾家石油巨頭都在爭奪綠氫開發(fā)的領(lǐng)先地位。例如，殼牌公司在5月份與能源公司Eneco聯(lián)手競標(biāo)荷蘭最新海上風(fēng)電招標(biāo)項(xiàng)目的產(chǎn)能，以開發(fā)荷蘭綠氫集群。此后，BP太陽能開發(fā)商Lightsource BP透露，考慮在澳大利亞開發(fā)一個(gè)由1.5GW的風(fēng)能和太陽能發(fā)電供能的綠氫項(xiàng)目。
綠氫成本是否有競爭力？
現(xiàn)階段，生產(chǎn)綠氫仍然很昂貴。去年IEA發(fā)布的一份報(bào)告（2018年的數(shù)據(jù)）， 綠氫的成本大約每公斤3至7.50美元，而使用蒸汽甲烷重整的氫氣生產(chǎn)成本為0.90至3.20美元。
降低電解槽的成本對于降低綠氫的價(jià)格至關(guān)重要，但這不是一蹴而就的事情，不光需要時(shí)間，也跟規(guī)模有關(guān)。IEA 去年的報(bào)告指出，到2040年，電解槽的成本可能會從目前的每千瓦約840美元下降一半 。
商業(yè)化綠氫需要大量便宜可再生能源電力供應(yīng)，因?yàn)殡娊膺^程會損失很多電力。電解槽效率只有60％到80％。如果再將氫作為燃料電池來提供動力，就會進(jìn)一步損失電量，能源效率會是很大損失。
樂觀派認(rèn)為，只要綠氫發(fā)展成一定規(guī)模，就可以消納歐洲大型海上風(fēng)電場發(fā)出的可再生電力。但是，由于電解槽太貴，開發(fā)綠氫項(xiàng)目的企業(yè)不可能提前建設(shè)好電解槽再等海上風(fēng)電價(jià)格大降。更大可能是在資源豐富的地區(qū)建造綠氫生產(chǎn)工廠，同時(shí)配備專用的可再生能源發(fā)電資產(chǎn)。
2020年至2025年預(yù)計(jì)綠氫項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)容量（MW）
因此，目前綠氫比例還太小，僅占全年氫總產(chǎn)量的不到1％。當(dāng)然，進(jìn)入2020年后，綠氫項(xiàng)目越來越多，增長很快，上半年預(yù)計(jì)的綠氫項(xiàng)目已經(jīng)超過8.2GW。起碼有17個(gè)項(xiàng)目的容量達(dá)到或超過100MW。預(yù)計(jì)2027年單個(gè)項(xiàng)目平均電解槽容量超過600MW。
全球各國積極推動綠氫的發(fā)展
綠氫正火，起碼有10個(gè)國家提出氫能戰(zhàn)略，希望將氫氣用于未來的能源安全，并作為能源出口。這些國家包括：
澳大利亞，與西門子合作一個(gè)5GW的太陽能和風(fēng)能聯(lián)合項(xiàng)目；
加拿大，Ballard Power Systems將19.9%股份賣給中國維柴動力；
中國，綠氫和氫能燃料電池計(jì)劃2030年100萬輛，武漢提出氫能城市計(jì)劃；
法國，對外投資以及部署氫動力客車；
德國6月正式部署氫能戰(zhàn)略，氫成為能源轉(zhuǎn)型最熱話題；
日本，氫燃料汽車在豐田、本田等車企推動下，發(fā)展很快，計(jì)劃全球建1萬個(gè)加氫站；
挪威，因水電發(fā)電，有望采用水電制氫，但挪威的加氫站爆炸，也引起了全球重視；
韓國，計(jì)劃在2030年85萬輛氫能源汽車上市，但韓國也發(fā)生了氫爆炸，可能會引起擔(dān)憂；
英國，因海上風(fēng)電發(fā)展最快，正在尋求與氫結(jié)合。
除了2020年7月份歐盟提出的氫能戰(zhàn)略，還包括葡萄牙在今年五月份公布的一項(xiàng)國家氫能戰(zhàn)略。
美國在氫能方面進(jìn)展緩慢，和海上風(fēng)電發(fā)展一樣動力不足。但加州對氫能特別是綠氫興趣很大，因?yàn)榧又菝撎級毫Ψ浅４蟆?/p>
7月7日，沙特啟動了全球最大的綠氫項(xiàng)目。美國最大氣體產(chǎn)品和化工公司（（Air Products＆Chemicals）），宣布在沙特Neom城市建造一座綠氫工廠，由4GW的風(fēng)能和太陽能提供動力，這是迄今為止宣布的全球最大的氫能項(xiàng)目。完工后的工廠每天可生產(chǎn)650噸綠氫，可為2萬輛氫燃料公共汽車提供動力。預(yù)計(jì)先以氨的形式運(yùn)往全球，再轉(zhuǎn)化為氫。而氨的生產(chǎn)預(yù)計(jì)將于2025年開始。
另外，除了石油和天然氣公司外，可再生能源開發(fā)商也將綠氫視為新興市場。海上風(fēng)電領(lǐng)導(dǎo)者?rsted 能源公司6月份宣傳了其第一個(gè)專門針對運(yùn)輸行業(yè)的 的大型氫能項(xiàng)目。除了能源巨頭外，一些創(chuàng)業(yè)公司也希望能切入氫能市場，比如 ITM Power之類的 的創(chuàng)業(yè)公司，目前規(guī)模還不大，不保證未來不會快速發(fā)展。
另外，豐田汽車Mirai 幾年前就一直在推動氫燃料電池汽車，試圖與電動汽車競爭。但目前因電動車發(fā)展太快，在普通家庭用車方面，氫燃料電池汽車優(yōu)勢不明顯。比如美國總共只有 7600輛氫燃料電池汽車，只及去年美國銷售的32萬6400輛電動汽車的零頭。當(dāng)然，氫能在某些汽車領(lǐng)域的脫碳中扔可以發(fā)揮重要作用，比如叉車、鏟車和重型卡車領(lǐng)域，最有可能受益。
7月8日，歐盟委員會在布魯塞爾宣布?xì)W洲氫能戰(zhàn)略和能源系統(tǒng)一體化戰(zhàn)略，并宣布成立清潔氫能聯(lián)盟。“重點(diǎn)是開發(fā)出主要利用風(fēng)能和太陽能生產(chǎn)的可再生氫”。
歐洲清潔氫能聯(lián)盟（ECH2A，European Clean Hydrogen Alliance）
歐洲各國也已紛紛發(fā)布各自的綠氫戰(zhàn)略并致力于實(shí)施，比如德國正式發(fā)布《國家氫能戰(zhàn)略》，丹麥選擇可再生能源制氫，引領(lǐng)多家歐洲能源巨頭啟動一場新的脫碳運(yùn)動，丹麥走在了前列。面對綠氫的全球發(fā)展趨勢，美國作為全球最大的氫產(chǎn)量國，自然也不甘落后。
