俄罗斯氢能发展现状与展望

李琰，胡光玥

（中国国际问题研究院欧亚研究所）

近年来，应对气候变化议题在国际政治议程中备受关注，各国陆续以政策宣示、法律规定或国际公约的形式做出自己的碳中和承诺。截至2021年底，碳中和目标已覆盖了全球88%的温室气体排放、90%的世界经济体量和85%的世界人口[1]。在该目标约束下，全球能源转型加速推进，世界各地掀起碳减排浪潮，以俄罗斯为代表的传统化石燃料生产国和出口国面临着新挑战。为适应全球能源新形势，维系能源大国地位，俄罗斯紧跟行业发展动向和市场转型步伐，适时调整本国能源发展规划与战略，积极布局以清洁、绿色、低碳为特点的新能源行业，氢能就是其中一个重要方向。本文介绍俄罗斯氢能发展战略，分析该国氢能产业布局特点和技术研究方向，特别是乌克兰危机之后氢能战略调整的新动态，以期为中俄开展相关领域合作提供参考。

1 俄罗斯氢能发展战略

1.1 俄罗斯发展氢能的优势与意义

氢气本身是炼化、冶金、食品工业必需的一种气体化工原料，其在物理与化学变化过程中释放的能量被称作氢能。近年来，作为适用于解决气候问题和经济脱碳转型问题的重要能源载体之一，氢能备受各国关注。

与其他能源相比，氢能具有清洁高效、应用广泛、来源丰富的优点。氢能能量密度高，可以多种形式储运；生态效果好，燃烧产物只有水，可真正做到零排放；应用场景多，是理想的车辆船舶、航空航天燃料和便携电源。作为二次能源，氢能来源和制取方式多样，其中煤、天然气等化石能源和工业副产物制氢成本最低，电解水制氢工艺简单、无污染，特别是通过可再生能源制备的“绿氢”最受追求低碳的用户欢迎。

俄罗斯在氢气生产和出口方面拥有显著的竞争优势。一是拥有自然资源和地理区位优势。俄罗斯拥有巨量的氢气资源，其中化石能源条件最佳，可再生资源条件次之，出口潜力大。俄已探明天然气储量为37.4万亿立方米，位列全球第一，广袤的国土和丰富的水系更是赋予了其全球第一大太阳能资源、第二大风力资源和约占全球9%的水力资源等先天优势，因此俄罗斯能以较低的成本生产低碳氢，这构成了其发展氢能的重要前提。俄占据有利的地理位置，可同时以较短的物流支路在全球未来最大的氢消费中心——欧洲和亚太地区构成供应链。二是拥有必要的工业和技术基础。俄罗斯能源部指出，俄统一能源系统的发电能力尚未充分开发利用，建造新的核电站、水电站等低碳能源发电设施潜力巨大；俄在工业（炼油、化工、发电厂）应用甲烷蒸汽转化和电解技术方面经验丰富，在化石原料、核能、电解水和燃料电池领域具备一定的科技基础[2]。

俄罗斯对氢能的多场景应用探索可追溯到苏联时期。1976年，苏联汽车与汽车发动机科学研究所研发出首辆氢气－汽油混合动力系统的拉夫-22034型小巴车，该车通过了台架测试和实验室道路测试[3]。1988年，苏联制造的世界首辆液态氢燃料飞机图-155完成首飞，其使用的NK-88涡喷发动机为低温燃料航空动力系统的发展提供了宝贵经验。现在，氢能电源也被用于俄罗斯航空、航天仪器和工业生产中。

选择氢能为转型方向，可与俄现有油气、核电等优势产业相结合，便于快速起步，依托天然气管线或“北方海路”等大规模向外出口氢气，也有助于国内工业、交通等重点领域逐步减排脱碳。除产品和技术出口外，制氢、储氢、运氢、氢燃料电池以及相关高科技产业将集聚形成氢能经济，与光伏发电、风电、水电等相关产业协同发展，这将产生大量的就业机会，创造新的经济增长点，可进一步保障俄罗斯社会稳定，推动经济复苏。

1.2 俄罗斯氢能发展战略的主要内容及政策导向

2020年以来，俄罗斯陆续发布《2035年前俄罗斯联邦能源战略》《“2024年前俄罗斯联邦氢能发展”行动计划》《俄罗斯联邦氢能发展构想》等文件，加紧对氢能发展的顶层设计和布局规划，为产业的有序发展指明路线。

2020年6月，俄政府发布《2035年前俄罗斯联邦能源战略》[4]，明确规定“推动氢气生产和消费的发展，并引领俄罗斯进入氢气生产和出口的世界一流国家”，明确提出2024年俄氢能出口量达到20万吨、2035年达到200万吨的目标。

2020年10月，俄政府发布《“2024年前俄罗斯联邦氢能发展”行动计划》[5]，计划到2024年建成由传统能源企业主导的俄罗斯氢能全产业链，提出利用核电站制氢和研制甲烷－氢燃气轮机的先行试验思路；俄联邦政府负责确保行动计划的执行，主要国家机构和大型能源企业参与，俄能源部负责监控其执行情况，于每年3月底前向联邦政府提交相关报告。此计划聚焦氢能发展的战略规划与监测、鼓励及国家支持氢能发展的措施、推动形成生产潜力、实施氢能领域优先试点项目、科技开发与高科技解决方案研制、完善监管框架和国家标准化体系、发展人力资源、开展国际合作8个方面，对促进形成高性能出口导向型、以现代技术为基础、以高素质人才为保障的氢能产业指明了优先方向。

2021年8月，俄政府正式批准通过了《俄罗斯联邦氢能发展构想》[2]，细化了俄氢能发展中期（2024年前）与长期（2035年前）阶段的目标、任务、战略倡议、关键措施及远期（2050年前）的发展方向。第一阶段（2021－2024年）将推动氢能在国内市场的使用，创建氢产业集群并实施试点项目。第二阶段（2025－2035年）以启动首批商业制氢项目为抓手，计划建设以出口为导向的大型氢气生产设施。根据全球低碳经济发展和对氢气需求的不同情景预测，2035年俄罗斯出口氢气将达到200万～1200万吨，2050年将达1500万～5000万吨。

《俄罗斯联邦氢能发展构想》提出，未来数年内，俄将建立和发展氢工业技术集群、实施低碳氢生产和出口试点项目、支持国内市场使用氢技术等。俄政府尤其重视区域氢集群的建设，该构想提出“至少建立3个氢生产集群”，即西北、东部和北极集群，“还应建立作为能源及资源来源的南部集群”。

2021年12月，俄能源部在氢能总体战略的基础上制定了《国家低碳氢能发展综合计划》。该计划主要围绕低碳氢和可再生氢的生产、出口和消费情况进行规划，设想了俄低碳氢能未来发展的四种情景。以“发展氢气出口”为基线情景，其后依次为“加速发展氢气出口”“能源部情景”（即出口为主，内需为辅）和“国内氢市场集约发展”三大情景。最理想情景下，俄低碳氢出口量在2030年达到640万吨，2050年达到3000万吨；2030－2050年俄用于国内消费、交通运输和补充燃料（即加氢站）的低碳氢产量将分别达到60万～120万吨、150万～525万吨、300万～1050万吨。预计总投资为260亿美元，其中约90亿美元用于建设相关物流基础设施[6]。

2 俄罗斯氢能产业现状与布局

在氢能战略出台之前，俄罗斯以生产高碳排放的“灰氢”为主，所得氢气多为满足合成氨、合成甲醇、炼油、冶金等工业需求，氢气在炼化产业“自产自销”的现象突出。2020年，俄罗斯加工石油约2.7亿吨，占世界炼油量的6%，其中使用了约220万吨氢气。到2030年，俄对石油产品以及相应氢气的需求预计将增长8%。2020年俄罗斯用于生产氨和甲醇的氢气需求量分别约为280万吨和70万吨，预计2030年俄化工行业对氢气的需求量将达到440万吨，其中340万吨用于生产氨，100万吨用于生产甲醇[7]。

在建设氢能生产和出口大国目标指引下，俄罗斯氢能产业呈现一系列新特点。一是生产环节以大型能源国有企业为推动主体，以低碳氢和可再生氢为行业导向，采取天然气、核电、水电、风电等多种能源来源，以期快速占领国际市场。二是应用领域聚焦氢储运和贸易，兼顾国内能源供给转型。由于目前氢气在发电和交通领域的应用尚在探索阶段，俄国内氢能消费市场总体有待发掘，相对而言对氢气的稳定需求仍来自石化、冶金部门。三是在氢技术研发和转化环节，已初步形成了由科研机构和高校、企业共同参与的技术联盟，并积极与欧洲、亚洲国家开展合作。

2.1 俄罗斯氢能产业布局和主要项目

为响应政府号召，俄能源企业分别凭借已有资源、技术和设施等“各显神通”，先行试点制氢，并对新建电厂与制氢实现同步规划。从低碳氢生产工艺角度分析，俄企的首选是依托低廉充足的天然气资源优势，以天然气为原料，借助二氧化碳捕集与封存（ССS）技术，通过甲烷水蒸气重整法制备“蓝氢”，也有企业选择甲烷热解法制备“绿松石氢”（也称“蓝绿氢”或“青氢”），该方法将甲烷在500～700℃高温下转化为气态氢和固态碳，此过程不会直接排放二氧化碳，耗电远小于电解制氢，但比甲烷水蒸汽重整制氢消耗更多的天然气；其次是通过核电生产“黄氢”；再次是在水电、风电厂安装电解槽来制备“绿氢”。作为俄国内首批氢气生产商，俄罗斯天然气工业股份公司（Gazрrom）和俄罗斯国家原子能公司（Rosatom）在产业链“生产、储存、运输、加工、使用”各环节综合发力。水电巨头Еn+集团、新能源公司俄罗斯纳米技术集团（Rusnano）等重点推出了水电和风电制氢项目（见表1）。

表1 俄罗斯主要能源企业氢能产业布局

2021年10月，俄罗斯工业和贸易部公布了33个低碳和无碳氢氨生产项目的点位地图，项目选址大多既靠近欧洲或亚太两大主要市场，又临近天然气、风力、水力等资源富集地。2022年2月，俄罗斯能源部进一步明确将形成五大氢能产业集群。第一是面向亚洲的萨哈林集群，其中包括俄罗斯国家原子能公司负责开发的“蓝氢”项目和Н4能源公司、Н2清洁能源公司合作开发的“绿氢”项目；第二是雅库特集群，由东北联盟商业银行负责，主要发展“蓝氢”项目；第三是亚马尔集群，由诺瓦泰克公司和能源基金共同开发，秉持发展低碳且环境友好的北极地区原则，以生产“蓝氢”为主；第四是东西伯利亚集群，由Еn+集团公司牵头，立足伊尔库茨克州、后贝加尔边疆区的水电、太阳能优势开发“绿氢”项目；第五是为欧洲客户量身建设的西北集群，俄罗斯国家原子能公司、俄罗斯纳米技术集团和Н2清洁能源公司合作开发“绿氢”项目[14]。

2.2 氢能储运、应用与技术研究

从运输环节看，管道和罐式集装箱将是俄罗斯首选。管道运输规模大、距离远、损耗低，可通过改造在役天然气管道或者直接在天然气中掺氢进行输送，能最大程度利用俄现有的天然气管网，经济效益高。俄罗斯天然气工业股份公司估算，如果通过“北溪-2”管道向欧洲输氢，最高可达其设计输气量的70%。Еn+集团公司完成了通过铝罐式集装箱运输液化氢和氨的可行性研究，未来可用于公路、铁路运输和海运。

从应用技术看，俄主要试验方向是氢动力的公共交通和重型货物运输、燃气轮机和飞机发动机等。俄罗斯国家原子能公司、俄罗斯铁路公司和俄罗斯运输机械控股集团在萨哈林岛研发氢燃料电池列车试点项目，将设计和建造一列由1节车头和6节车厢组成的试验客运列车，并建立制氢设施、换氢网络和试点试验场，计划2024年试车[11]。在工业应用上，俄罗斯动力机械公司与萨马拉大学共同成立了氢SМ设计局，从2020年开始研发功率为65兆瓦的俄首台甲烷－氢燃气轮机，于2022年8月成功研发出可用于纯氢或甲烷－氢燃气轮机的通用燃烧器[15]。

为保持技术领先，推动氢技术出口，俄罗斯试图通过国内、国际层面的科技合作攻克氢能产业链中的关键技术难题。2020年，由俄罗斯托木斯克理工大学牵头，俄罗斯科学院西伯利亚分院催化研究所、化学物理研究所、石化合成研究所与萨马拉国立技术大学、萨哈林国立大学共同成立了俄国内第一家氢能技术开发联盟，命名为“氢技术谷”，研究范围覆盖氢气从生产到使用的全产业链。俄罗斯天然气工业股份公司、俄罗斯铁路公司、西布尔集团（sibur）、俄罗斯国家原子能公司、谢韦尔钢铁公司（Severstal）等大企业也加入该联盟，这为打通各环节、各企业间的技术壁垒，整合资金和技术力量，提升产业整体效能创造了平台。

3 新形势下俄罗斯氢能发展前景

在俄欧地缘政治和国际能源形势剧变，潜在出口市场缩小，俄国内政治经济政策向“战时”靠拢等多重动因影响下，俄罗斯氢能行业发展步伐将放缓，出口重心将向东转移，同时推动技术和设备出口。2022年6月，俄罗斯能源部长尼古拉·舒尔吉诺夫（Nikolai Shulginov）指出，氢能仍然具有现实性，但必须调整其发展计划。鉴于与欧洲国家在氢能方面的合作将暂停或终止，俄将修订面向国内市场或亚太地区的氢能战略[16]。新的氢能发展计划需要对俄罗斯可能的氢气消耗量进行重新评估，还要纳入“俄罗斯技术发展”子计划，以及财政和非财政支持的必要措施[17]。俄能源部承诺将在2023年年中前向政府提交新的《2050年前俄罗斯联邦能源战略》草案[18]。

3.1 地缘政治变局削弱俄罗斯氢能发展动力

欧洲一直是俄罗斯第一大能源出口市场，也是俄能源领域重要的投资来源。近年来，欧盟能源转型提速，相继颁布《欧洲绿色协定》、征收碳边境税等法案，倒逼俄能源去碳化转型，对发展氢能兴趣增加。俄罗斯天然气工业股份公司估计，2050年欧洲氢能市场可达1540亿欧元。

2022年初，乌克兰危机爆发，俄欧关系骤然破裂，欧洲对俄实施史上最严厉的经济和金融制裁，俄欧能源合作呈现脱钩趋势。2022年3月，欧盟委员会曾提出《重新赋能欧洲：欧洲廉价、安全、可持续能源联合行动》（ReрowerЕU）计划，明确将在2022年内对俄天然气需求量削减2/3，在2030年前完全摆脱对俄天然气供应的依赖。2022年5月，欧盟委员会正式公布该计划的详细内容，旨在减少对俄化石燃料的依赖，快速推进绿色转型，氢能行业亦被波及。一方面，欧洲能源企业纷纷自俄撤离，俄欧氢能合作项目被“冻结”。在俄设立的可再生能源设备生产厂被关闭，部分氢能与可再生能源设备和配件进口渠道受阻，项目投资流失。另一方面，俄欧能源纽带被人为撕裂。“北溪-2”天然气管道原本被寄予未来在俄欧间输氢的厚望，在2022年2月俄罗斯承认乌克兰东部两地独立后，德国总理朔尔茨旋即叫停了该项目。总之，暂时失去欧洲市场使俄罗斯氢能发展的动力大大减弱，西北集群的各类“绿氢”项目尤其遭受冲击，将不得不转向国内或亚洲市场。

3.2 “战时”状态下俄罗斯无力投资新行业

同世界其他国家一样，俄罗斯氢能产业还处在起步阶段，没有形成充足的国内需求和氢能标准化认证体系，在商业化之前需要政府扶持和引导。氢气制取成本高、经济效益低、液化过程能耗大等缺陷制约着产业发展。现阶段生产“绿氢”成本高达每千克5.4美元，是“灰氢”的6倍，制取1千克氢气需要4倍的甲烷，燃烧效能不及甲烷。管道运输氢气存在安全和效能问题，天然气掺氢可能诱发管道钢氢脆，而且混合气体密度和压强会下降，导致其能源价值减少。想要真正提高氢能的竞争力，俄不仅需要长期的科研投入和高水平的国际科技合作以解决技术难题，还需要大量资金投入和政策倾斜扶持产业发展，建设氢储运、加气站等基础设施。

面对乌克兰危机和西方对俄制裁长期化趋势，俄政府以维护国内经济社会稳定为首要任务。在地缘冲突等因素综合作用下，国际油气价格持续居高不下，全球氢能市场存在较大不确定性。从短期看，比起投资尚未成熟的氢能产业，开采并抛售油气、煤炭更符合俄当前现实利益，更有利于维持俄财政收入，以达成维稳的目标。

3.3 出口重心东移与中俄氢能合作展望

随着欧洲能源市场逐渐对俄罗斯关上大门，美国、澳大利亚等国迫不及待填补这一真空。2022年3月，德国能源巨头意昂公司（Е.ОN）与澳大利亚Fortescue未来工业公司签署备忘录，Fortescue未来工业公司承诺2030年后每年向欧洲供应500万吨“绿氢”，帮助欧洲度过能源转型期。供应链的替代一旦完成就很难改变，除非俄在氢能技术和成本上取得突破，否则即使未来俄欧关系恢复正常化，俄重新占领欧洲市场的难度也很大。因此，俄不得不将目光转向东方，并增加面向拉美、非洲、中东等地区的氢技术和设备出口。

由于亚洲两大重量级氢能进口国——日本和韩国在不同程度上加入了西方对俄制裁行列，被俄列为不友好国家，中国、印度、越南及其他东盟国家成为俄罗斯氢能东移的主要对象[19]。

中国无疑是优先方向。作为实现碳达峰、碳中和目标的关键领域，氢能已被正式纳入中国国家战略，被定位为“未来国家能源体系的重要组成部分”“用能终端实现绿色低碳转型的重要载体”和“战略性新兴产业和未来产业重点发展方向”[20]。拓展中国与俄罗斯在氢能领域的合作，既符合双方能源低碳转型的共同需求，也对提升两国间更紧密的能源合作伙伴关系，推进“一带一路”绿色发展以及共建公平合理、合作共赢的全球气候治理体系具有重要意义。

首先，化石能源制氢最大程度契合双方利益，是中俄氢能合作的优先方向。考虑到中国缺油、少气、富煤的国情，未来一段时间使用碳捕集和封存技术，利用化石能源制氢仍将是主流。俄罗斯氢产业集群中的萨哈林集群与中国临近，主力氢源距离中国的黑河市仅100～200千米，并且中俄黑河－布拉戈维申斯克界河公路大桥已于2022年正式通车。因此，中俄双方可充分利用地理优势和交通便利，在中俄东北－远东地方合作框架下支持一批氢能试点项目先行落地，在达到一定生产规模后，所产氢气除供给中国外，还可共同开拓第三方国际市场，创造更多收益。其中，俄罗斯国家原子能海外公司与中国能源建设集团参与的萨哈林岛制氢工厂有望建设成示范项目。2022年9月，双方签署了在萨哈林岛建厂生产“蓝氢”的合作备忘录，拟于2023年开工建设，2025年实现全面商业化运营并考虑用罐式集装箱海运液氢的方式对华出口，到2030年，可向亚太地区出口约10万吨液氢。

其次，加强两国氢能科技创新合作和技术资源整合，是打破与西方之间技术壁垒，破解行业发展瓶颈的重要路径。俄罗斯在核能制氢上有独特优势，而中国可再生能源制氢发展、氢能经济和全产业链构建快俄一步，在氢能储运应用具体技术方面则中俄各有所长，合作潜力有待进一步挖掘。以氢动力燃气轮机为例，2022年8月，俄科研机构研发出可用于纯氢或甲烷－氢燃气轮机的通用燃烧器，同期中国的国家电力投资集团有限公司下属企业对一台在运（西门子能源SGТ-800）燃气轮机成功实现30%掺氢燃烧改造，可见中俄在这一方向具备开展合作的技术基础，潜力巨大。应当指出，在氢技术研发的具体领域，中俄已取得了一些令人欣喜的合作成果。2022年6月，俄罗斯托木斯克理工大学、中国石河子大学和中国地质大学（武汉）共同研发了廉价高效的新型氢能材料——氮化碳，通过改变这种光催化剂的结构，可提高将阳光转化为氢能的效率[21]。

综上，建议两国氢能科研主力军——俄“氢技术谷”与中国氢能联盟加强交流沟通与互学互鉴，可考虑构建战略合作关系，设立联合研发项目，共同攻克降低制氢成本、氢液化、加注、长距离大规模输运、燃料电池开发应用等方面的技术难题。未来，在氢能发展速度较快的地区，地方政府和相关企业可探索共建中俄氢能园区和科技孵化基地，支持投资建设加氢站及其他基础设施，为促进氢能技术转化、推动氢产业相关标准互认发挥更多积极作用。