美国氢能战略落地的前景

　　今年6月，美国政府发布首个《美国国家清洁氢能战略及路线图》。这是一个全面的框架，用于加速清洁氢能的生产、加工、交付、储存和使用。美国能源部称，实现商业规模的氢能部署对于建立强大的清洁能源经济、实现长期脱碳目标至关重要。

　　欲借清洁氢能战略推动能源变革

　　美国在氢能等战略性新兴产业方面并不囿于自由市场理念的窠臼，而是积极制定国家产业战略与扶持政策，促进产业发展。

　　白宫制定氢能发展战略，能源部等机构执行相关氢能发展政策。美国政府先后出台了《氢能研发和示范法案》(1990)、《能源政策法》(1992)、《氢能源计划》(1994)、《氢能前景法案》(1996)、《国家氢能路线图》(2002)、《氢能经济制造业研发路线图》(2006)、《燃料电池项目计划》(2011)等发展战略与政策。2020?年11月，美国能源部发布新版《氢能计划发展规划》。

　　今年6月，拜登政府发布《美国国家清洁氢能战略及路线图》(简称《战略及路线图》)。《战略及路线图》提出，到2030年美国温室气体排放量较2005年水平减少50%—52%，到2035年实现100%无碳污染电力，不迟于2050年实现温室气体净零排放。2030年前，美国氢能经济有望增加10万个新的直接和间接就业岗位。《战略及路线图》还提出，到2030年美国每年生产1000万吨清洁氢，2040年达2000万吨，2050年达5000万吨。美国拟2027年开始以氨的形式出口清洁氢，2030年成为最大的氢能出口国之一。

　　为实现目标，《战略及路线图》制定了三个关键战略。一是瞄准清洁氢能的战略性、高影响力用途，以确保清洁氢能用于替代品有限的场景且效益高。二是通过促进创新和规模化、刺激私营部门投资，以及发展清洁氢能供应链来降低成本。三是重点关注近距离大规模清洁氢能生产和终端应用的区域网络，从基础设施投资、扩大规模、促进市场发展、公平包容的环境中获得最大利益。

　　美国政府已经摒弃自由市场的理念，运用产业政策来支持氢能产业发展。美国氢能发展政策主要包括以下几个方面。

　　一是鼓励清洁氢能技术研发创新，更加重视清洁氢能技术产业化。美国强调通过多种制氢途径，满足不同用途的需求，如交通、工业、电力等。重视“制氢、运氢、储氢、用氢”全链条技术研发示范，打通美国氢能产业技术链、产业链、供应链、价值链。制氢方面，研发了电解槽制氢技术，化石能源重整、气化和热解制氢技术，核能制氢技术等。储运方面，运用液化和化学储氢技术，建设天然气与氢气分配和输送系统。用氢方面，开发氢燃料电池技术、高浓度氢涡轮机系统等技术。

　　二是政府鼓励清洁氢多主体、多渠道投资，为氢能供给侧增加产能。美国实施氢能供给侧与需求侧激励机制相结合的政策，通过实施新兴产业支持政策来降低与应对氢能市场失灵的风险。供给侧激励机制包括提供生产税收抵免，为研发和示范项目提供公共资金，以降低制氢技术的成本。清洁氢能供给侧激励机制的法律支撑有多种。例如，《通胀削减法案》为能源安全和气候变化倡议拨款约3690亿美元，为制氢提供每公斤最高3美元的税收抵免，或使美国清洁氢能成本与价格为世界最低。《降低通货膨胀法》还为能源部的贷款计划办公室提供超过300亿美元额外的贷款授权，为包括制氢在内的清洁能源项目提供资金。

　　三是加强氢能基础设施建设，为氢能储运提供便利。美国计划建设加氢站、输氢管道等氢能基础设施，以支持氢能生产、储存和分销。该国《基础设施投资和就业法案》包括提供1亿美元资金支持氢电解和8亿美元资金资助广泛的区域清洁氢能枢纽计划，为清洁氢能的生产、储存、分配和消费创建网络生态。建立清洁氢能基础设施，有助于降低生产成本，同时提高氢能技术的溢出效应。

　　美国氢能发展面临诸多制约

　　过去几十年，美国曾在氢能研究和发展方面投入大量资金。20世纪80年代，美国开始研究氢能作为替代能源的潜力。从1990年制定氢能政策开始，美国政府确定当时氢能技术全链条研发方向，将应用重心放在氢燃料电池在交通运输领域应用上。此后，由于氢能自身局限和美国政府不够重视，氢能研发、使用不温不火。近年来，美国政府重新重视清洁氢能发展，将其作为能源转型和减排的重要途径，但面临供给侧、储运侧和需求侧等方面的限制。

　　第一，美国制氢产业发展取得一定成效，但面临成本与规模限制。美国氢能产业整体仍处于起步阶段。美国化石燃料制灰氢、蓝氢工艺较成熟，但环保压力大，需进行能源产业结构调整。美国在部分地区建设可再生能源电解水制氢设施，虽更为环保，但限于成本因素，尚未大规模发展。

　　美国能源信息署的数据显示，当前美国1000万吨氢产量中99%源于化石燃料制氢，只有1%来自电解水制氢。截至2022年12月底，美国147个电站中拥有约350台在营氢燃料发电机组，总发电能力约为17兆瓦。目前美国制氢一公斤约需50千瓦时电力;预计到2050年每年制氢5000万吨，约需2500太瓦时电力。截至2022年底，美国已公布约12万吨/年的清洁氢产能，但只有约10%的产能达到最终投资决定阶段。

　　第二，美国氢能技术与储运设施发展有所推进，但氢能储运侧仍面临瓶颈。美国液态、固态氢储运技术设施较先进。美国宇航局拥有世界上最大的两个液氢储罐。美国还利用盐洞、废弃油气田等储氢，修建氢能管道，并赋予天然气管道输氢功能。但氢能存储和分销的效率、成本以及安全性与市场需求差距较大。由于加氢站有限或偏远，美国车主加氢费时费力，且燃料电池汽车价格高于同级别的电动汽车。美国56个加氢站和多数氢能车辆都分布在加利福尼亚州，规模有限。

　　第三，美国氢能应用集中于交通、工业等领域，需求侧潜力有待挖掘。美国氢能需求与应用场景局限于交通、工业与储能等领域。加州大学欧文分校国家燃料电池研究中心主任杰克·布鲁维尔坦言：“几乎所有关于实现零排放的客观分析都包括氢能应用，但氢能不会很快成为主要能源来源。”

　　美国清洁氢能战略能否落地尚待观察。特斯拉首席执行官埃隆·马斯克表示，氢燃料推广者长期以来未能兑现承诺。技术成熟度不够、制氢成本昂贵、政策激励机制尚未落实、基础设施匮乏、市场竞争等挑战，令美国实现清洁氢能快速发展的愿望蒙上阴影。

　　来源：中国石油报 　 作者： 中央民族大学副教授 程春华