国际大石油公司氢能产业发展路径及启示

臧昊炎

（宁波诺丁汉大学，浙江宁波 315000）

0. 引言

由于2014 年以来的油价下跌及持续走低的态势，世界各国的石油工业遭遇了沉重的打击，各国石油公司都存在不同程度的损伤：严重亏损甚至倒闭破产，石油行业的生存危机到来。为此，各家石油公司纷纷开始从自身找问题，研究世界油气供需格局以及自身商业模式是否存在问题，一方面油气并举，向气电方向延伸，另一方面加强技术投入，从新能源尤其是在氢能源和相关储能技术方面着手，进而向“综合性能源公司”转型。2020 年初，受新冠疫情全球蔓延和“欧佩克”减产谈判破裂等因素影响，今年国际油价大幅跳水，美国WTI 轻质原油一度跌破20美元/桶，尽管沙特、俄罗斯目前达成了减产协议，但疫情的肆虐，尤其是美国和欧盟成为疫情的重灾区，将重创世界经济，石油需求或将进入一个相对较长的低迷时期[1]。能源结构向清洁低碳转型已经成为全球石油公司的共识，持续的低油价印证了国际大石油公司向能源多元化发展，推进公司向低碳化和清洁化方向转型的正确性。随着氢能产业发展的突飞猛进，石油企业竞争更趋激烈。

1.国际大石油公司氢能产业发展的路径调研

国际大石油公司能源转型进程中，选择氢能为替代能源的意愿强烈。据挪威船级社研究报告显示，对国际领先石油企业1000 余名专业人士的调查表明，52%的受访者表示，氢能将在10 年内成为能源结构的重要组成部分，在未来能源结构中的占比将不断提升，应加大对该领域的研发和资金投入。从发展趋势看，2019 年底有21%受访者表示自己组织已经在积极步入氢能领域。截至2020 年底，这一比例增长了一倍，达到了42%，显示出国际领先石油公司向氢能产业发展的趋势更加明显；从重视程度看，已有17%的大石油公司将氢能作为2020 年首次或进一步研发投资的优先领域；从应用角度看，73%的受访者认为在财务上取得收益是推动组织加大氢能应用规模的基本要求。下面以壳牌、BP、挪威国油、斯伦贝谢、贝克休斯、埃克森美孚等国际大石油公司为例，介绍研究这类石油公司在围绕氢气制取、储运以及加氢站建设方面的丰富实践案例。

1.1 壳牌

石油巨头壳牌集团作为全球性能源产品和服务提供商，目前服务着全球100 多万商业和工业客户，并拥有超46000 家加油站。经过30 余年的发展探索，壳牌在绿氢制造储存利用方面已经形成了全球范围的布局及相应的产业链，为未来可再生能源业务开展打下了基础。目前，壳牌在全球已经公布了7 个碳中和氢能项目（通过使用可再生能源脱碳）：德国莱茵兰的REFHYNE 项目、荷兰的NortH2 项目、鹿特丹港绿色氢能基地项目、荷兰氢能一号项目、埃门GZINex 能源基地的氢能创新基地项目、张家口绿色氢能一体化示范基地项目和格罗宁根加氢站项目。壳牌是交通运输用氢的初始倡导者之一，壳牌已经在全球开展了众多举措和业务。通过梳理壳牌公司氢能业务发展历程与产业链布局情况，能明显发现近年壳牌日益加快其氢能业务的发展步伐，充分利用合作共建的方式围绕加氢站和绿氢工厂、运氢船三大环节展开氢能业务布局。壳牌已明确提出其市场占有率目标：全球市场占有率在2035 年前后达到10%以上。

壳牌利用其全球市场优势，充分结合各国政府的支持开展氢能业务的探索。在德国政府的支持下，壳牌与H2Mobility 公司合作，在全国共同开发布设乘用车加氢站网络。2016 年，壳牌与川崎重工签署协议，合作开发液氢运输船；壳牌还与日本岩谷产业、日本电源开发公司合作，将澳大利亚丰富的低质褐煤转化为氢气，液化后船运至日本，2017 年2 月，壳牌与丰田正式达成合作协议，在加利福尼亚州建造7 座加氢站，并将在2024 年增加至100 座[2]。壳牌与法国液化空气公司、林德公司、汽车制造商戴姆勒公司、道达尔公司、奥地利石油公司等成立合资企业，计划在2023 年前建设390 个氢气零售站点，其中230 个站点使用壳牌品牌。2009 年，壳牌首次进入中国氢能领域，在中国建立了第一座商业运营的加氢站，现由同济大学运营。2020 年11 月，壳牌中国首个商业化氢能项目落地张家口。该项目将张家口丰富的可再生电力通过电解制备成绿色氢气，一期年产量近3000t，可满足400 多辆氢燃料电池公交车的需求。2022 年1 月28 日，壳牌启动了其在中国的第一个商业化氢能项目—河北张家口绿色氢能一体化示范基地项目。

1.2 BP

以油气勘探开发、炼油、油品零售和运输以及石油化工产品生产和销售等为主要业务、成立于1909 年的BP，是世界上最大、最古老的私营石油公司之一。其无论是制氢经验还是汽车加氢站运营经验都是世界上首屈一指的存在。与戴姆勒克莱斯勒公司、福特公司合作研究先进燃料电池技术、在北京中关村建成中国第一座加氢站等项目都是BP 主导运行的，在探索氢能应用方面，BP 的步伐遍及全球，H2Teesside 项目是由BP 主导，目前是英国最大的蓝氢工厂。该项目利用天然气生产蓝氢，目的是打造全球首个零碳工业中心，以扶持英国东北部蒂赛德地区的重工业脱碳项目，助力英国实现其2030 目标中20%的氢能产量。代表着BP 走出了实现氢能战略真正意义的一步，是其与丹麦可再生能源集团Orsted 合作在德国Lingen 炼油厂开发零碳氢气的项目，而且这一步也是里程碑式的一步。

1.3 挪威国油

挪威国家石油公司（EquinorASA）是国际石油和天然气巨头，也是挪威的旗舰生产商。随着应对气候变化的压力越来越大，叠加政策因素的驱动，投资发生了巨大变化，这家国有石油公司也成为欧洲各国加快氢能源计划的能源公司之一。挪国油计划到2035 年在氢领域投资约1000 亿克朗（约合117 亿美元），且其目标与壳牌一样：全球市场占有率在2035 年前后达到10%以上，即大约80亿瓦。挪威天然气产量比西欧任何其他国家都多，所以可以依靠丰富的天然气供应进行氢能源技术研究，并且称其甲烷排放率低于0.03%，这远远低于行业组织Oil&Gas Climate Initiative（挪国油是该组织的成员之一）的目标。

1.4 斯伦贝谢

斯伦贝谢新能源（Schlumberger New Energy）、CEA 及其合作伙伴2022 年1 月宣布，欧盟委员会批准成立清洁制氢技术企业Genvia。在一种独特的公私合作模式下，Genvia 将斯伦贝谢和CEA 的专业知识和经验与VINCI Construction、Vicat 以及法国欧西塔尼地区的投资机构AREC 相结合。新合资企业将加快CEA 高温可逆固体氧化物电解槽技术的开发和首次工业部署，作为清洁制氢最有效和最具成本效益的技术。

1.5 贝克休斯

2021 年6 月美国液化天然气设备制造商空气产品公司和能源技术公司贝克休斯已就氢项目进行全球战略合作。两家公司计划开发下一代氢气压缩技术，以降低生产成本，加速氢作为零碳燃料的应用。贝克休斯将为全球项目提供先进的氢气压缩和燃气轮机技术。这包括空气产品公司在加拿大埃德蒙顿的净零氢能源综合设施的NovaLT16 涡轮机，以及沙特阿拉伯NEOM 无碳氢项目的先进压缩技术。

贝克休斯于1962 年开发出第一台氢气压缩机，目前在世界各地拥有2000 多台。其氢气产品组合还包括燃气轮机，可以燃烧5%到100%的甲烷气体和氢气混合物。空气产品公司认为自己是世界上最大的氢气生产商，并强调其在氢气供应链方面的丰富经验，结合贝克休斯的技术和经验，将在加速能源转型方面发挥巨大作用。

1.6 埃克森美孚

埃克森美孚于2016 年5 月宣布，将加强与燃料电池能源公司（FCE）的合作关系，加快发展碳捕捉技术，目前，该项技术已经处在小规模应用阶段[3]。

2.国际石油公司发展策略

氢能产业链环节包含了如制备、储运和利用等在内的各环节，世界各国对其制备、储运和利用的方式也是各有千秋。此外，氢能产业作为新能源产业还属于发展初期，风险与机遇挑战并存。国际大石油公司在自身条件参次不齐或各具优势的情况下，探索具有自身特色的产业模式。

对于多数石油公司而言，对氢能产业链各环节、细分领域均有涉足，但发力点各有侧重。壳牌因其全面氢能布局的策略，现在初步形成其在绿氢制储运方面的产业链的全球化布局。注重一体化发展的策略以提高氢能的经济性。壳牌公司于2021 年7 月启动了其在欧洲最大的绿氢项目，总装机量高达10MW；2022 年1 月，壳牌在张家口绿色氢能一体化示范基地的项目启动了世界上最大的电解水制氢装置之一用于生产绿氢。在氢能储运和利用方面，壳牌公司与日本韩国等大型车企合作推进氢作为燃料的利用并推进建加氢站的计划落地，另一方面，在欧洲与法国 GTT 公司合作开发液态氢运输新技术。BP 将重点放在了其业务成熟及其优势领域，另外，将精力放在运输行业和工业部门的氢能需求，并且认为在脱碳行业，蓝氢和绿氢均可发挥重要作用。

3.国际大石油公司氢能产业发展对我国的启示

3.1 适当发展蓝氢作为过渡

以当下技术来看，蓝氢的成本比绿氢低三倍左右且研究表明这一成本优势可保持10 年以上，目前国际大石油公司诸如BP、壳牌等皆是重点发展蓝氢，例如，BP 主导H2Teesside 项目、壳牌主导的H-Vision 项目都是以蓝氢为主，而且这些大石油公司认为当下时期绿氢和蓝氢都是值得去探索和发展的。

3.2 依托现有资源、技术优势来推动氢能产业发展和减排

国际石油公司油气制氢研究时间久，技术成熟，并拥有遍布全球的炼化厂、加油站网络以及丰富的天然气资源做资源支撑，CCS 技术发展迅速。其竞争力比较强的制备灰氢、蓝氢技术可以让自身炼化厂供低碳氢有效减少排放，例如，BP 在其炼油厂内部署了大多数的绿氢项目。

3.3 加强国内外应用技术合作，以人为本，构建产学研协同的产业生态

与国外相比中国石油公司的技术水平还有较大差距。中国石油企业可选择与日本、美国、德国等一流企业深入交流合作，学习和借鉴国外的燃料电池和加氢站建设方面的经验，做好产研结合助力产业高效发展。强化产学研协同合作，结合各方优势，最大化地实现资源价值，打造自主化产业生态，加强氢能自主技术、产品和模式等领域的知识产权管理与保护，提升企业、高校参与国际市场竞争的强度，积极抢占科技制高点，加大全球氢能高端人才引进和国内相关学科人才储备，聚焦“卡脖子”问题，实现从“跟跑”“并跑”到“领跑”的跨越[4]。

3.4 注重全产业链协同发展，重视和加强应用领域的科研基础研究

中国石油公司应从实际出发，加强与氢能应用相关的基础科学研究。从新材料方面入手，在未来新材料发展过程中取得先机。氢燃料电池领域着重关注储能技术和燃料电池的研究，特别是氢燃料电池，争取在质子交换膜、储氢材料等关键技术上取得突破，实现产业化。在标准方面应当积极参与制定，把握未来发展方向，从标准入手，掌握全球市场的主动权。