《中国绿氢赋能措施建议报告》-54页.pdf

绿 氢 加 速 倡 议⸺ 中国 绿 氢 赋 能 措 施 建 议 报告 白皮书 2023 年 8 月 与埃 森 哲 和中国 氢 能 联 盟 联 合发布图片来源： Getty Images 版权所有©2023 World Economic Forum 。 保留所有权利 。 不得以任何方式手段 ， 包括 影印和录音 ， 或通过任何信息存储和检索系 统复制或传播白皮书任何部分的内容 。 免责声明 本文件由世界经济论坛发布 ， 旨在助推项目 发展 、 催生洞见并促进交流 。 白皮书中发表 的调查结果 、 解读和结论是世界经济论坛促 成并认可的合作成果 ， 但书中内容并不一定 代表世界经济论坛或其全体成员 、 合作伙伴 或其他利益相关方的观点 。目录 序言 执行摘要 引言： 发展绿氢任重而道远 目标1 成本 1.1 制氢成本是制约绿氢生产规模化的核心因素 1.2 降低成本的赋能措施 目标2 基础设施 2.1 基础设施建设不足制约绿氢可得性 2.2 促进基础设施建设的赋能措施 目标3 市场需求 3.1 中国绿氢新市场需要政策支持才能发挥其潜力 3.2 刺激市场需求的赋能措施 目标4 行业标准及认证 4.1 缓不济急 ， 对氢能行业快速发展支撑不足 4.2 推动行业标准及认证体系建设的赋能措施 目标5 技术 5.1 中国碱性电解水制氢技术成熟 ， 新一代氢能科技仍在探索 5.2 促进技术发展的赋能措施 目标6 发展进程与合作 6.1 顶层规划已出 ， 氢能供应链发展路径尚不明确 6.2 促进发展进程与合作的赋能措施 中国绿氢发展蓝图 结论 撰稿人 尾注 4 5 9 14 14 17 19 19 21 24 24 27 32 32 34 35 35 37 38 38 41 42 49 50 52 绿氢加速倡议⸺ 中国绿氢赋能措施建议报告 3在加快推动能源部门向净零排放转型的过程中， 氢 能可以发挥重要作用， 但前提是氢能要实现清洁化 和规模化。 促进氢能的快速发展已成为全球首要任 务 ， 中国也将其纳入了最新的国家发展战略 。 绿氢在帮助中国实现碳达峰和碳中和目标方面发挥 着至关重要的作用。 它是中国政府打造绿色低碳产 业体系这一宏伟目标的基石， 同时也能助力中国实 现降低对化石燃料的依赖这一战略目标 。 然而 ， 尽管 中国是世界上最大的氢能生产国和消费国， 但其生 产的氢能只有不到0.1%是来自于可再生能源来源。 为此 ， 中国氢能联盟发布 《可再生氢100行动倡议》 ， 力争到2030年实现可再生能源制氢电解槽装机100 吉瓦 ， 年度绿氢产能达到770万吨左右 。 1 本报告旨在解读和规划中国计划于2030年实现绿 氢发展目标的路径 。 报告以世界经济论坛 “ 加速清洁 氢” 行动倡议开展的工作为基础， 该倡议工作组于 2021年11月在格拉斯哥举行的 《联合国气候变化框 架公约》 第26次缔约方大会上发布了针对欧洲和日 本的 《绿氢发展支持措施和路线图》 。 随着欧洲和日 本出台了最新的政策， 上述相关的路线图也进行了 更 新。 本文介绍的中国绿氢赋能措施建议是这一系列中的 第三篇 ， 由世界经济论坛 、 埃森哲和中国氢能联盟联 合制定 。 与此前发布的路线图类似， 我们明确了发展绿氢的 六大障碍 ， 主要包括成本 、 需求 、 基础设施和标准等 。 从积极的角度来看， 中国丰富的可再生能源来源能 为绿氢发展提供充足动力 。 目前 ， 中国的灰氢和蓝氢 产能规模达到了3400万吨 ， 已经形成了一个有利于 加速发展绿氢的市场环境 。 中国有潜力实现新型清洁能源技术的产业化， 推动 产业体系和整体经济的转型。 我们希望本报告介绍 的一整套解决方案能够得到全面实施， 助力中国充 分实现绿氢的未来 。 绿氢加速倡议⸺ 中国绿氢赋能措施建议报告 2023年8月 Roberto Bocca 世界经济论坛能源和材料中 心总负责人 、 执行委员会委 员 ，瑞 士 朱虹 埃森哲全球副总裁 、 大中华区主席 ， 中国 刘玮 中国氢能联盟秘书长 ， 中国 序言 绿氢加速倡议⸺ 中国绿氢赋能措施建议报告 4执行摘要 在全球向净零排放转型的过程中， 绿氢作为一种灵 活的低碳能源 ， 将发挥日益重要的作用 。 全球能源危 机也为利用氢能、 重塑全球能源架构提供了战略机 遇。 截至目前 ， 已有30个国家发布了国家层面的氢能发 展战略 ， 他们的GDP占据全球总量的70% 。 2022年3 月 ， 中国也加入其中 ， 发布了 《 氢能产业发展中长期规 划（ 2021-2035 ） 》 。 绿氢可以发挥重要作用 ， 助力中国 先后实现碳达峰和碳中和 。 为了实现战略目标 ， 中国 必须构建绿色 、 低碳的产业体系 。 作为世界最大的氢能生产国和消费国， 中国当前 生产的氢能以灰氢为主。 2021年， 中国的氢能产量 达到了3400万吨， 但其中的80.3%来源于化石燃 料， 18.5%来自于工业副产品 ， 0.9%采用电解制氢 （ 其中不到0.1%使用了可再生能源来源 ） 。 绿氢的需求 受到了成本和可用性的极大限制， 因为绿氢目前仅 用于交通运输行业的少数几个试点项目， 而交通运 输行业仅占氢能总消耗的0.1%以 下。 中国丰富的可再生能源来源非常适合发展绿氢， 但 绿氢行业目前刚刚萌芽 ， 尚未建立清晰的发展路径 。 在中国 ， 绿氢发展的主要障碍是成本、 市场需求、 基 础设施 、 行业标准和认证 。 本报告在深入分析中国绿氢市场的基础上， 提出了 中国绿氢市场发展的六大目标， 并介绍了每项目标 的关键任务以及35项赋能措施和政策建议。 这些目 标和措施的核心是通过产业 、 区域和全球合作 ， 构建 全新的能源体系和完整的氢能供应链。 报告借鉴了 为欧盟和日本制定的绿氢发展路线图， 并参考了中 国的产业和国内实情 ， 制定了一份行动蓝图 ， 帮助中 国实现宏伟的绿氢愿景 ， 并把2030年确立为关键的 里程碑之年 。 目标1： 成本 关键任务： – 降低绿氢生产中的电力成本 – 降低电解槽成本 绿氢的主要成本集中在生产 、 运输和加氢站等环节 ， 而其中的生产成本是氢能产业发展的主要障碍。 在 中国， 每千克绿氢的生产成本比煤炭制氢的成本要 高出3-5倍。 与此同时 ， 蓝氢使用了煤炭或天然气以及碳捕获 、 利 用与储存技术 ， 其目前的单位生产成本要低得多 ， 并 且有望以较低的碳强度生产氢能。 但是 ， 碳捕获、 利 用与储存技术在中国还不成熟， 目前仅用于一些示 范项目 。 目标2： 基础设施 关键任务： – 制定统一的监管标准和程序 – 降低基础设施投资成本 ， 拓宽融资渠道 基础设施水平低下限制了绿氢的可用性。 在中国的 监管框架中， 氢能被归类为一种能源来源和一种危 险化学品 ， 这使得氢能产业发展更加复杂⸺根据现 行法律规定， 氢能基础设施必须建在化工产业园区 内 ， 并要获得多项行政许可。 但是 ， 各地的法规也有 所不同 。 比如 ， 2022 年10月 ， 广东省通过了管理暂行 办法 ， 允许在非化工园区建设制氢加氢一体站 。 另一项障碍是氢能基础设施的投资成本高和融资渠 道 窄。 2021年 ， 氢能部门的投资额只有5.78亿美元 ， 而相比之下电动汽车的投资高达4890亿美元 ， 占据 了新能源汽车行业投资额 （ 不包括氢能汽车 ） 的绝大 多 数。 绿氢加速倡议⸺ 中国绿氢赋能措施建议报告 5目标3： 市场需求 关键任务： – 提振氢燃料电池汽车的短期市场需求 – 打造多个终端应用场景 ， 推动氢能技术的大规模 应用 为了实现绿氢的规模化发展， 仅靠供给侧的突破是 不够的⸺中国市场需求政策支持才能催生更多的 需求侧机会。 氢能广泛用于交通运输、 制造、 公用设 施和建筑等多个行业 。 氢燃料电池汽车为长途重型卡车提供了理想解决方 案 。到 2021年 ，已 有 9000辆氢燃料电池汽车投入使 用 ， 这不足以实现产业的规模化发展 ， 但随着燃料电 池成本的下降 ， 这一形势预计会发生改变 。 航空和航 运等行业也在试点氢能 ， 但远未实现产业化 。 氢能也可以为钢铁生产带来巨大的脱碳机会 。 目前 ， 每生产1 吨钢铁， 就会排放1-3吨的二氧化碳。 氢能 可以代替炼焦煤 ， 用作冶炼工艺中的燃料 ， 并在此过 程中会产生水 ， 而不是二氧化碳 。 其他应用包括氢能 储存 ， 即利用燃料电池生产氢 ， 在电力供应充足时储 存 ， 在需要时可重新转为电力 。 目标4： 行业标准和认证 关键任务： – 提供更加严谨的行业标准 ， 完善氢能监管体系 – 动员多方利益相关者制定高质量的行业新标准 标准对于氢能技术的发展至关重要 ， 而标准的制定目 前过于缓慢 ， 难以支持这一快速发展的行业 。 尽管中 国出台了涵盖整个供应链的标准 ， 但差距依然存在 ， 储存 、 运输和加氢等环节的技术标准差距尤为明显 。 在此方面 ， 中国跟美国 、 日本等国相比还有差距 。 鉴于氢能价值链的复杂性， 负责制定标准的行政架 构涵盖多个部委， 因此在绿氢这样的新兴行业尚不 具备最佳条件快速开展审批 。 在实践中 ， 对于特定的 技术应用而言， 迄今还没有设置一个专门的行政部 门承担明确的职责 。 目标5： 技术 关键任务： – 加强整个供应链的自主研发 ， 进一步优化电解制 氢技术 ， 更好地适应可再生能源的发展 电解制氢是目前最领先的绿色制氢技术， 能够生产 高纯氢 ， 并和可再生能源完美匹配。 因此 ， 和其他氢 能技术 （ 比如使用核能的技术或者尚处于实验阶段 的光催化技术 ） 相比 ， 电解制氢技术更具发展前景。 电解制氢工艺主要依靠电解槽， 目前已投入使用的 电解槽分为三类： 碱性电解槽 （ALK ） 、 质子交换膜电 解 槽（ PEM ） 和固体氧化物电解槽 （SOEC）。 质子交换膜电解槽拥有更高的反应效率， 非常适合 不稳定的风能和太阳能。 这项技术预计很快在全球 范围内实现产业化 ， 但中国在这项技术上落后很多 。 为了发展这项技术， 中国需要用国产部件代替进口 部 件。 固体氧化物电解槽能从高温工业流程中回收废热， 并能与光热发电系统形成良好配合 。 在中国 ， 固体氧 化物电解槽目前仅限于实验室层面的演示 。 目标6： 发展进程与合作 关键任务： – 加快制定国家氢能发展战略 – 为国际合作奠定基础 目前中国正在进行国家氢能发展规划， 但氢能供应 链的发展路径和目标有待明确。 其他一些国家已经 制定了发展氢能产业的明确路线图， 中国在此方面 有可能会落后。 日本和韩国在打造海外氢能供应系 统和销售市场方面处于领先地位， 且日本作为国际 合作的领导者， 于近期举办了二十国集团清洁能源 部长级会议和氢能发展专题论坛 。 中国在这一领域起步较晚， 但也正在迅速发力。 目 前 ， 中国已经建立了全球最大规模的氢能生产能力 。 中国氢能产业发展蓝图目前重点关注国内能源结 构调整和碳中和目标 。 此外 ， 中国的国际合作项目稳 步增加 ， 合作的范围越来越广 ， 合作的模式越来越多 元 ， 对氢能的承诺力度越来越大 ， 参与的企业越来越 多。 绿氢加速倡议⸺ 中国绿氢赋能措施建议报告 6中国绿氢发展蓝图 随着中国致力于到2030年前实现碳达峰的目标 ， 绿 氢必将在中国碳中和进程中发挥关键作用。 为了实 现这项新技术的规模化发展 ， 中国需要通过产业 、 区 域和全球合作 ， 重点发展绿氢产业 。 相关的重点工作 必须包括以下内容： – 施行平衡供应和需求的政府政策 – 加强各省份之间的协调 ， 充分发挥各自优势 ， 实 现区域协同 – 支持加强在成本 、 基础设施和市场需求等方面的 全球多方合作 – 实施符合中国国情的标准和认证 本报告提出的路线图包含了六大目标， 建议中国采 取一系列协调行动， 分三个阶段实现这些目标以及 关键任务： 阶段1 —2023-2024： 赋能政策 、 示范性项目 、 技术突 破 、 和现有能源供应的协调 ， 以及在工业部门的应用 阶段2 —2024-2027： 技术标准 、 对供应网络的投资 、 国际合作和普遍进展 阶段3 —2027-2030： 价格和需求目标、 能源基础设 施 、 认证 、 创新网络和全球参与 绿氢加速倡议⸺ 中国绿氢赋能措施建议报告 7绿氢加速倡议⸺目标 、 关键任务和赋能措施 表 1 ： 关键任务： 赋能措施： 目标1： 成本 降低绿氢生产中的电力 成本 降低电解槽成本 在可再生能源充足地区 ， 建设集中式可再生能源制氢示范工程 制定绿氢项目专项电价支持政策 加快电力市场建设 ， 推动规模化绿电交易 给予绿氢装备制造补贴支持政策 制定绿氢税收抵免政策 推动高效大功率碱性电解槽发展 ， 降低设备投资成本 目标2 基础设施 制定统一的监管标准和 程序 降低基础设施投资成本 ， 拓宽融资渠道 建立氢能管理体系 ， 明确归口管理部门 加快制定全国统一的审批流程和管理标准 推动地方政策先行先试 ， 逐步放开非化工园区制氢加氢管控限制 加快储运技术突破和加氢站关键设备国产替代 推进制氢加氢一体站建设 大力推进由传统加油站向油氢合建站的改造建设 加强金融工具对氢能产业基础设施建设的支持 加快绿氢全产业链纳入各项绿色金融标准 目标3： 市场需求 提振氢燃料电池汽车的短 期市场需求 打造多个终端应用场景 ， 推动氢能技术的大规模 应用 加快国内氢燃料电池技术和高压储氢系统的发展 提升对氢燃料汽车路权释放的政策支持 加强公共采购对氢燃料汽车的支持 推动绿氢发展 ， 加快绿氢应用与钢铁制造等工业生产的耦合 探索绿氢和碳市场的耦合 ， 加快高排放工业企业的灰氢替换 通过商业运营模式和示范性项目 ， 促进绿色储氢和可再生能源的融合发展 示范先行 ， 构建多领域绿氢应用场景因地制宜布局产业示范 ， 以集群模式带动产业链发展 ， 拓展规模化应用 目标4： 行业标准和 认证 提供更加严谨的行业标 准 ， 完善氢能监管体系 动员多方利益相关者制定 高质量的行业新标准 立足氢能产业发展情况及产业薄弱环节 ， 优化标准体系结构 加强顶层设计 ， 强化标准实施应用并通过政策支持 、 激励措施和社会宣传促进标准化 推动地方标准和团体标准先行先试 ， 加快标准试点 ， 形成可推广 、 可复制的经验模式 鼓励建立产业联盟 、 学术团体 、 企业和其他各类组织 ， 在标准制定过程中开展合作和创新 合作制定国际标准 目标5： 技术 加强整个供应链的自主研 发 ， 进一步优化电解制氢 技术 ， 更好地适应可再生 能源的发展 增强碱性电解制氢系统的快速响应能力 设立专项基金 ， 加快新一代电解技术突破 明确技术发展的目标和路径 通过加强校企联动和参与全球创新论坛 ， 加速中国技术迭代创新加强建设创新平台 ， 充分发挥产业集群 的作用 ， 培育和展示关键技术 目标6： 发展进程与 合作 加快制定国家氢能发展 战略 为国际合作奠定基础 进一步细化国家氢能发展规划 ， 制定绿氢路线图 制定长效国际合作机制 ， 实现技术 、 政策 、 学术界 、 企业和金融与全球供应链的对接 加强国际合作 ， 共同制定碳排放标准 绿氢加速倡议⸺ 中国绿氢赋能措施建议报告 8引言： 发展绿氢任重而道远 绿氢是实现净零排放的最优方案 随着净零碳排放成为全球目标 ， 低碳、 灵活、 高效且 生产方式多样的氢能源， 正逐渐成为重塑全球能源 架构 、 应对气候变化的关键手段 。 当前氢能按制取方式、 全生命周期碳排强度存在多 种分类方式 ， 其中按制取方式可划分为灰氢 、 蓝氢和 绿氢。 绿氢 （ 也称可再生能源制氢 ） 指通过国家所规 定的可再生能源 （ 风能 、 太阳能 、 海洋能 、 水能 、 地热 能 、 生物质能 ） 电解水制备生产的氢 （ 图一 ） 。 制氢方法 、 来源和特点 图 1 数据来源： 埃森哲公开数据整理 。 灰氢 化石燃料制氢 煤炭、石油、天然气和 其他化学能源 从焦炉煤气、化肥工业、 氯碱和其他工业副产物 提取氢 同灰氢，以天然气为主 灰氢制取手段配合碳捕集、 碳利用和碳封存技术 电解水制氢 水，可再生能源来源 低碳排放，高成本； 尚未实现规模化应用， 仍需加强推广 高碳排放，低成本； 技术成熟 制氢方法 制氢来源 制氢特点 较高碳排放，较低成本 蓝氢 绿氢 工业副产氢 绿氢加速倡议⸺ 中国绿氢赋能措施建议报告 9氢能发展成为全球首要任务， 现已 纳入中国的国家发展规划 氢能发展成为全球首要任务， 中国已将其纳入国家 发展规划 。 除应对气候变化外 ， 受极端天气与俄乌战 争影响而加剧的全球能源危机， 为推动氢能发展提 供了重要战略机遇 。 截至目前 ， 共有30 个国家和地区 发布了国家层面的氢能发展战略 ， 以欧洲、 美国、 日 本和韩国为先导 ， 覆盖了占全球GDP 70%的主要经 济 体（ 图 2）。. 2 2022年3 月， 中国国家发展和改革委员会与国家能 源局联合发布了 《氢能产业发展中长期规划 （2021- 2035 ） 》 ， 氢能发展正式纳入国家发展规划 ， 中国氢能 产业进入全新发展阶段 。 《规划》 明确了氢能在中国能源体系和产业结构调 整和升级中的角色定位。 氢能是中国绿色低碳能源 体系的组成部分和 “ 双碳 ” 目标实现的重要途径 。 《规划》 强调了 “ 构建清洁化 、 低碳化 、 低成本的多元 制氢体系 ， 重点发展可再生能源制氢 ， 严格控制化石 能源制氢 ” 的发展基调 ， 规划中亦针对绿氢的发展目 标制定了以下期限： – 到2025年 ， 建立以工业副产氢和可再生能源制 氢就近利用为主的氢能供应体系 。 目标是氢燃料 电池汽车 （HFCV ） 产量达到5 万辆 ， 并建设足够数 量的加氢站 。 4 可再生能源制氢产能达到10-20万 吨/年 ， 实现二氧化碳减排100-200万吨/年。 – 到2030年， 可再生能源制氢广泛应用 ， 有力支撑 脱碳目标实现 ， 重点发展低碳出行和工业减碳 。 – 到2035年 ， 可再生能源制氢在终端能源消费中 的比重明显提升 ， 对能源绿色转型发展起到重要 支撑作用 。 截至目前 ， 全球 共有30个国家和地 区发布了氢能战略 ， 覆盖了占全球GDP 70%的主要经济体 。 2017-2022年全球氢能战略制定进程 图 2 数据来源： 中国氢能联盟 、 埃森哲分析 。 2017-2019 个国家 2020 个国家 2021 个国家 2022 个国家 意大利 南非 中国 丹麦 奥地利 乌拉圭 阿曼 荷兰 日本 法国 韩国 新西兰 澳大利亚 挪威 德国 西班牙 葡萄牙 俄罗斯 智利 荷兰 加拿大 欧盟 波兰 斯洛伐克 巴拉圭 匈牙利 摩洛哥 捷克共和国 英国 哥伦比亚 瑞典 阿联酋 卢森堡 比利时 绿氢加速倡议⸺ 中国绿氢赋能措施建议报告 10