全球氢能势头迅猛，各国发展各行其道

德国能源转型面临诸多问题，氢能助力实现深度脱碳。随着可再生能源装机容量和发电量的稳步提升，维护电力系统稳定性成为其头等挑战；为提升电力系统供应能力，德国增加了天然气发电，但由此要从俄罗斯等国家进口更多天然气，导致能源对外依存度提升；能源转型使带来能源价格走高，能源转型面临越来越多的争议；碳减排进展不如预期，传统减排路径边际效益递减，急需挖掘更多减碳潜力。发展氢能可助力大规模消纳可再生能源，并实现“难以减排领域”的深度脱碳。电解水制氢技术发展迅速，规模提高、响应能力增强、成本下降，使其有望成为大规模消纳可再生能源的重要手段。围绕深度脱碳促进能源转型，德国创新提出了电力多元化转换( Power-to-X)理念，致力于探索氢能的综合应用。现阶段，德国政府与荷等国正在开展深度合作，重点推广天然气管道掺氢，构建氢气天然气混合燃气供应网络。其中，依托西门子等公司在燃气轮机方面的技术优势，已开展了若干天然气掺氢发电、供热等示范项目。截至2019年年底，德国已有在建和运行的“PtoG”(可再生能源制氢+天然气管道掺氢)示范项目50个，总装机容量超过55MW。此外,蒂森克虏伯集团已开展氢能炼钢示范项目预计到2022年进入大规模应用阶段。

欧盟制定氢能具体发展目标。2020年欧盟委员会发布了《欧盟能源系统整合策略》和《欧盟氢能战略》，意在为欧盟设置新的清洁能源投资议程，以达成在2050年实现碳中和的目标，同时刺激相关就业，进一步刺激欧盟在后疫情时代的经济复苏。其中《欧洲氢能战略》将绿氢作为未来展重点对象(主要依靠风能，太阳能生产氢)，制定了三阶段发展目标：第一阶段为2020-2024年，在欧盟境内建成装机容量6GW的电解槽，可再生氢年产量超过100万吨，第二阶段2024-2030年，电解槽容量提升到40GW以上，可再生氢能源年产量可达到1000万吨，第三阶段2030-2050年，重点是氢能在能源密集产业的大规模应用，典型代表是钢铁和物流行业。

日本能源安全形势严峻，急需优化能源进口格局和渠道。日本的能源结构高度倚重石油和天然气，二者占能源消费比重高达2/3,因为国内能源资源比较匮乏，95%以上的石油和天然气都需要进口。因此日本能源安全面临一定风险。2011年福岛核事故之后，日本核电发展受阻，能源对外赖程度再度提升。因此，日本迫切需要寻找能源突破口，以摆脱其对于石油和天然气的依赖。而发展氢能可提升能源安全水平、分化能源供应中断及价格波动风险。氢能来源广泛，价格与油气的关联度不高增加氢能进口和消费，能够在一定程度上分化油气价格同向波动对日本经济的影响。

日本是目前全球氢能源应用开发最全面和最坚定的国家。早在20世纪70年代就开始氢燃料电池技术探索。2014年在《能源基本计划》中将氢能定位为与电力和热能并列的核心二次能源,并提出建设“氢能社会”的愿景。先后发布《日本再复兴计划》、《能源基本计划》、《氢能基本战略》等相关文件,规划了实现氢能社会战略的技术路线,建立了全球领先的产业技术和能力储备。氢能应用场景广泛,涉及交通、家庭供电以及工业原料。日本氢能基本战略聚焦于车用和家用领域的应用。日本在技术、材料、设备等方面拥有非常明显的优势,尤其是已基本打通氢燃料电池产业链。经过多年耕耘,日本已在氢能领域打造出一批“隐形冠军”,如东丽公司的碳纤维、川崎重工的液氢储运技术和装备等。日本在氢能和燃料电池领域拥有的优先权专利占全球的50%以上,并在多个关键技术方面处于绝对领先地位。

根据H2stations数据,截至2020年底,日本在运营的加氢站约142座,燃料电池汽车保有量约4000辆,每座加氢站服务车辆约30辆。丰田、本田等企业主导推动日本氢燃料电池汽车的发展,根据丰田2020年财报,截至2021年3月,丰田 Mirai的销量累计为13963辆。为了保证本土氢能供应,日本正在推进日本-文莱天然气制氢、日本澳大利亚褐煤治氢的海外船舶输氢项目,并于2020年2月完成福岛10MW级制氢装置的试运营,是目前全球最大的光伏制氢装置。

页岩气革命对氢能形成挤出,但氢能仍是重要战略技术储备。页岩气革命是美国氢能发展战略被搁置的最主要原因。凭借具有经济、清洁、低碳优势的页岩气,美国已逐步实现能源独立和转型,而页岩气和氢能在应用端存在较多重合,对氢能形成了较大的挤出效应。早在20世纪70年代,美国政府就将氢能视为实现能源独立的重要技术路线,密集开展了若干行动和项目,但热度随着石油危机影响的消退而降温。2000年前后氢能迎来了第二个发展浪潮。2002年美国能源部(DOE)发布了《国家氢能路线图》,构建了氢能中长期愿景,启动了一批大型科研和示范项目,但后因页岩气革命和金融危杌的冲击,路线图被搁置。在过去的10年中,美国能源部毎年为氢能和燃料电池提供的支持资金从约1亿美元到2.8亿美元不等,根据2019年年底参议院、众议院通过的财政拨款法案,2020年支持资金为1.5亿美元。总体来看,在近5年的时间里,尽管有起伏,但联邦政府将氢能视为重要战略技术储备的工作思路一直没有改变,持续鼓励科技硏发使得美国能够保持在全球氢能技术的第一梯队。

2019年,美国氢能与燃料电池协会发布《氢经济路线图》,重申美国将继续保持氢能领域技术优势地位;拟在交通、分布式发电、家用热电联产等多个领域扩大氢能在美国的规模化应用;提出2030年达到530万辆燃料电池车和5600个加氢站的目标。根据美国能源部报告数据,截至2020年底,美国在运营的加氢站49座,根据加州燃料电池合作伙伴的报告数据,截至2020年底美国燃料电池汽车保有量接近900台,平均每座加氢站服务汽车接近180辆,加氢站利用率高。

澳大利亚一直是全球最主要的资源出口国,同时资源出口也是其最重要的经济増长引擎。在煤炭方面,长期以来澳大利亚在全球煤炭贸易中占比超过1/3,主要目标市场集中在东北亚地区,然而近几年主要进口国家相继开展减煤控煤行动,中国作为澳洲煤炭最大买家已于2020年限制澳煤进口,因此澳洲煤炭出口前景暗淡。除此之外,澳大利亚在铁矿石、液化天然气等出口方面创收能力也在弱化。因此,出于经济可持续发展考虑,澳大利亚政府急需找准新兴市场需求,拓宽出口渠道。

2019年11月,澳大利亚政府发布了《国家氢能战略》,确定了15大发展目标57项联合行动,力争到2030年成为全球氢能产业的主要参与者。打造全球氢气供应基地是澳大利亚发展氢能的重要战略目标。澳大利亚正积极推动与日、韩等国的氢气贸易,签订氢气供应协议,同时与相关企业开展联合技术创新,完善氢能供应链,扩大供应能力、降低成本。如澳大利亚政府与氢能供应链技术研究协会( HySTRA,由川崎、岩谷、电力开发有限公司和壳牌石油日本分公司组成)合作组成联合技术研究组,开展褐煤制氢、氢气长距离输送、液氢储运等一系列试点项目。