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国际能源署氢能技术合作计划对我国氢能高质量持续发展的启示

2022-09-20张灿

可持续发展经济导刊 2022年8期
关键词:氢能能源领域

当前,世界各国正在构建绿色低碳、可持续发展的能源体系,资源丰富、性质优良的氢能是重要载体之一。麦肯锡公司《Hydrogen Insights Report 2021》报告显示,国际氢能正处于飞速发展期,目前全球已有三十多个国家发布了氢能战略规划或路线图。在氢从工业原材料向能源战略转变的关键时期,我国在2020年发布《中华人民共和国能源法》(征求意见稿),首次将氢能列为能源;2022年3月,发布了《氢能产业发展中长期规划(2021—2035 年)》(以下简称《规划》),明确了氢是我国未来能源体系的重要组成部分,提出将充分发挥氢能低碳清洁等特点,推动交通、工业等用能终端以及高耗能、高排放行业绿色转型。同时,强调氢能是我国战略性新兴产业的重点方向,是构建绿色低碳产业体系、打造产业转型升级的新增长点。

广泛开展氢能相关的国际合作和协作,将有助于我国氢能产业在国内国际双循环中兼收并蓄,实现产业高质量持续发展。本文主要围绕国际能源署氢能技术合作计划,梳理其开展氢能国际合作架构与协作机制,为我国氢能产业高质量持续发展提供借鉴经验。

国际能源署氢能技术合作计划

在国际氢能利用与发展领域,国际能源署氢能技术合作计划(The International Energy Agency Hydrogen Technology Collaboration Program,即IEA Hydrogen TCP,以下简称氢能技术合作计划)是主导国际氢能合作的最重要领导组织之一,该合作计划成立于1977年,旨在组织并协调世界各国开展氢能相关的研究与合作,对促进氢能在全球的发展起着重要作用。截至2021年,氢能技术合作计划有26个缔约方(包括24个国家,以及欧盟委员会、联合国工业发展组织)和6个赞助商(表1所示)。

表1 国际能源署氢能技术合作计划执行委员会

氢能全产业涉及制氢、储氢输运、氢加注、氢能终端利用四大环节,任何一个国家都不可能全部开展或实施所有领域的研究,氢能技术合作计划制定了全球氢能合作计划的总体目标(表2所示),并持续加强协调氢能全产业的国际分工与协作。

表2 国际能源署氢能技术合作计划的目标和框架

氢能技术合作计划集中了来自20多个成员国的氢能领域首席专家,根据不同方向设立不同工作组,制定了从氢能理论研究到氢能终端应用的计划。自成立以来,启动并管理了从氢能理论研究到氢能终端应用近40项氢能领域的全球联合协作任务,并持续性地开展丰富的氢能信息传播活动。例如,氢能技术合作计划组的第32号任务(TASK 32)和第40号任务(TASK 40)分别关注氢能储存和转换方面的研究,而第37号项目(TASK 37)则主要聚焦于氢能供应全产业链的安全领域,包括氢能危害风险综合评估系统、氢能事故与后果发展应急机制、材料兼容安全性、发布《氢能安全期刊》学科杂志等多个子项目,致力于制定合适的氢能安全准则和标准。

氢能全球协作机制及其态势

得益于广泛开展的国际合作,氢能在乘用车、货车、专用车、轻轨列车、飞机、海运以及便携移动设备等领域建立了早期应用场景。目前世界多个国家和地区正在抢占氢能先机,一定的竞争有利于行业发展,在氢能技术合作计划的协调下,氢能全球协作机制逐步形成并呈现三大鲜明态势。

其一,广泛开展氢能的全球协作,推动氢能先进理论与技术的国际合作研究。在技术经济领域,除了对氢能现状、行业挑战与风险以及氢能安全等展开重点研究外,还持续开展固体储氢技术研究,并对间歇性储氢潜力、可再生能源制氢、煤制氢等其他能源转换模式展开技术经济分析和实践;在投资策略领域,氢能技术合作计划建议重点关注氢能储存、“氢能+”、氢能一体化能源系统、氢能与传统能源耦合等领域的产业投资机会。例如,在氢能产业的投资策略方面,氢能技术合作计划指出海洋运输是全球最重要的交通运输方式,建设与之配套的氢能港口也同时蕴藏机会。除美国最早制定海运用氢发展规划之外,目前已有超过15个国家(主要是欧洲地区)正在开展海运用氢的发展规划和建设,氢能技术合作计划因此设置了《第39号任务:海运中的氢能运用(2016—2019年)》,专门开展海运用氢相关的国际合作研究,该研究包括海运用氢技术、海运用氢经济分析、海运用氢投资评价及国际示范项目等子研究,并编撰《港口氢能供应》《海运氢能安全》《海运氢能经验和知识》等系列皮书,为全球提供海运用氢的投资策略。

其二,紧跟国际氢能前沿动态,持续关注氢能技术进步,为世界各国提供能源决策支持。国际能源署氢能技术合作计划从技术、市场和政策支持与导向等3个角度,依不同优先级制定5个细分规划:①探索氢能在未来能源耦合中的作用,评估氢能技术的成熟度;②进行氢能技术经济和生命周期可持续性分析(LCSA);③分析氢能产业的技术竞争和利益相关者,突出其商用价值;④评述氢能领域最新的技术、经济、环境方案;⑤提高氢能的社会和市场接受度,为国际氢能产业发展提供指导。

其三,加速氢能技术扩散和商业化推广,在氢能资讯传播、氢能安全等领域开展国际合作,增强国际氢能意识。国际能源署氢能技术合作计划持续对氢能技术水平、应用成熟度、竞争者和利益相关者进行分析,在全球广泛开展氢能相关的法规、规范和标准的交流,对氢能产业进行风险评估,并研究氢能风险定量评估工具。另外,协调全球各研究机构和企业开展氢能领域的国际合作,以国际协调者和领导者身份,持续提升国际能源署氢能技术合作计划的知名度。

关于我国氢能产业的思考和启示

我国氢能产业与世界先进水平相比仍处于发展初期,部分省市虽已将氢能产业作为重要的新动能培育,但因基础水平参差不齐,同时也被氢能产业技术创新缓慢、产品同质化严重、区域产业合作不协调、商业应用场景不丰富等问题困扰。我国一直鼓励国内企事业单位全方位开展国际科技创新合作,但氢能作为新型产业,我国氢能产业开展国际合作的力度、广度和强度还不够,围绕《规划》中指明的方向,我国亟须制订更加翔实的氢能产业技术协同合作计划。通过对国际能源署氢能技术合作计划的梳理和分析,我们对我国氢能高质量持续发展也产生了几点思考。

第一,在技术研究方面。应鼓励我国氢能相关企事业单位主动参与氢能产业的国际合作与协作,积极融入全球氢能产业链和创新链,为我国和其他国家搭建氢能科学技术合作平台,携手推动氢能全产业链的技术、材料和装备创新。同时,应广泛开展企业对外交流,以企业为创新主体推动氢能关键技术、核心设备的突破,并带动全球更多中小企业参与氢能技术研究。例如,国际能源署氢能技术合作计划的《第32号任务:基于氢能存储的基础理论研究》《第40号任务:氢能存储及转换》,来自17个成员国的52名专家分成6个工作组,建立了全球最大的氢能存储研发合作团队,对新型多孔材料储氢、镁基材料储氢、电化学储氢储能储热等领域展开国际合作研究。我国氢能技术研究虽整体相对薄弱,但部分技术处于世界前列,应更加广泛参与国际研究合作,甚至引领部分领域的科技协作,以点带面,实现我国氢能技术领域的高质量持续发展。

第二,在降低氢能综合成本方面。目前,针对氢能产业的支持,世界主要国家和地区已从早期的单一技术支持,转向全方位降低氢能综合应用成本,以扩大氢应用场景,保障氢能企业利益。我国应继续与全球携手共同探索多种氢能发展路线,充分发挥氢能在化工、钢铁和水泥等高耗能产业中的应用潜力,以及在铁路、船运、航空等难以实现电气化领域的优势,早日实现氢能的规模经济,持续降低氢能制储输用各环节综合成本。例如,氢能技术合作计划在《第36号任务:氢能生命周期可持续性分析与评估》中,与世界各国能源研究机构合作开展包括氢能技术经济综合成本评价等4个子项目,以解决氢能生命周期可持续评估中的环境挑战、分析方法、社会指标等问题;在《第38号任务:期刊论文、会议介绍、简报等出版物》中,持续向全球分享和推广包括技术合作计划成果在内的国际氢能技术最新成果。我国氢能产业正处于产业初期,面临综合成本高、产业推广难度大等难题,可广泛借鉴国际最新成果和先进经验,对我国氢能产业、企业、产品开展可持续性研究,以便精准施策促进我国氢能应用领域的高质量持续发展。

第三,在氢能产业生态建设方面。当前,氢能作为全球重点关注的领域,可作为清洁能源对外交流合作的重要手段之一,深化国际氢能合作,共享发展成果,有助于构建更加蓬勃的氢能产业生态。我国应在国内率先实现氢能产业“区域协同、场景驱动、机制创新”的良好发展环境,在国际积极探索氢能贸易、氢能基础设施建设等新型业务模式,积极融入全球氢能产业链和供应链,构建全球氢能技术、产品和商业应用的生态体系,积极推动形成良好的国内国际氢能产业生态体系。例如,世界各国在氢能领域尚未形成较为统一的安全准则,制定氢能安全相关标准是一项艰巨挑战,氢能技术合作计划在《第37号任务:氢能安全(2015—2021年)》中,从氢能风险评估综合工具包、事故情景、事故发展、设备强度、操作规范性、材料兼容性等多方面对氢能安全评估进行规范研究,并在2019年发布《氢能安全期刊》,为世界各国搭建氢能安全领域的国际交流平台。我国应充分参考国际上氢能标准、安全评估、风险防范等先进技术和经验,制定并推广“符合我国、面向世界”的氢能产业标准体系,既为构建全球氢能产业生态体系做贡献,也能够保障我国氢能产业的高质量持续发展。

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