国际氢能产业合作模式对比及借鉴建议_菅子帅.pdf

ECONOMICELATIONSRFPRACTICE INREIGNANDTRADE国际商务论坛doi:10.3969/j.issn.1003-5559.2023.06.006随着全球能源结构转型加快，氢能源以其绿色环保、来源广泛、能量密度高、应用领域丰富、安全可持续等特点，成为各国青睐和竞相发展的新能源。中国国家能源局官网显示，截至2022年底全球氢能直接投资约 2500 亿美元，到 2030 年预计达到5000亿美元。据不完全统计，全球已有42个国家和地区发布了氢能规划，美国2022年通过 国家清洁氢战略和路线图（草案），计划到2030年将清洁氢产能增加到1000万吨/年；澳大利亚2019年发布 国家氢能战略，计划在2030年前成为全球氢能领导者；欧盟推出了“欧洲气候中立氢战略”，强调在清洁氢及国际标准等方面开展国际合作，14个欧盟成员国制定了各自规划，如法国的“国家氢能计划（NHP）”、德国的 国家氢能战略 等；日本2021年发布 第六次能源基本计划，提出到2030年实现氢气供应量达300万吨/年。我国氢能源产业发展十分迅速，出台的政策有2020 年的 新能源汽车产业发展规划（20212035年）、2021 年的 “十四五”工业绿色发展规划、2022 年的 氢能产业发展中长期规划（20212035年）等，北京、上海、广东、浙江等20多个省市发布了氢能产业专项政策。我国在氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等方面已有一定技术积累，化工、燃料电池汽车、加氢站等方面的应用发展迅速。中国国家能源局数据显示，我国现已是全球最大氢生产国，2022年氢产量达3781万吨。氢能产业未来丰富的使用前景和巨大的产业链价值，成为国际竞争的重要领域，研究不同国家、地区的氢能产业国际合作模式，探究其优缺点和独特性，对我国氢能产业发展具有一定借鉴意义。一、氢能产业国际合作模式比较氢能产业国际合作模式是指不同国家、地区、企业在发展氢能产业、开拓国际市场时所采取的出口方式或合作方式。目前，国际上大规模的氢能源进出口尚且较少，主要以项目合作为主，较为成熟的模式主要有成品出口、技术出口、基础设施共建、全产业链合作等四类模式。（一）成品出口模式成品出口模式是直接向其他国家、地区出口氢气、氢燃料电池产品等。有两种实际运作方式，一是将纯氢气体提纯后直接出口。此方式虽可满足国际市场能源需求，但面临着纯氢气体压缩、储存、运输等环节较高技术要求和成本投入。澳大利亚政府与日本川崎重工相关财团历时4年合作，投入超5亿澳元的维多利亚州拉特罗布山谷煤炭制绿色氢气试点项目，虽然成功向日本燃煤发电厂出口了国际氢能产业合作模式对比及借鉴建议菅子帅中共中山市委办公室陈怡宇上海交通大学医学院摘要：随着国际能源转型加快，全球可再生能源领域竞争升级，世界各国积极出台规划、政策，加大氢能源领域布局。我国作为全球最大氢生产国，加快发展氢能产业、强化国际合作对于保障国家能源安全、有序推进“双碳”进程、构建现代化产业体系具有重要意义。为研究国际氢能产业合作模式探索经验及我国可借鉴之处，文章通过案例分析对比方法，归纳了国际上较为成熟的成品出口、技术出口、基础设施合建、全产业链合作等四类模式，并总结各模式实现方式及优缺点。同时，针对中国氢能产业存在的“煤制氢”为主、技术研发转化加快、标准体系尚待建立、数字经贸重要性凸显等特征，分析我国参与国际氢能产业合作面临的碳排放压力、技术竞争、标准差异、贸易壁垒等挑战，提出了提升氢能源生产水平、加强技术研发和设备产销合作、提升多元化合作层次等建议。关键词：氢能产业合作模式；碳排放；技术竞争；国际标准；贸易壁垒作者简介菅子帅（1994），男，中共中山市委办公室科员，中国社会科学院研究生院硕士研究生；研究方向：投资项目管理。陈怡宇（1995），女，上海交通大学医学院工程师；研究方向：人工智能、大数据。31ECONOMICRELATIONSFPRACTICE INREIGNANDTRADE国际商务论坛商用绿色氢气，但其首次航行装载的氢气中仅有1吨是用当地褐煤生产。在验证技术可行性的同时，也间接证明了该模式离商业化营运还有很长距离；二是组装生产氢燃料电池发电机，整体出口氢燃料电池。此方式避免了氢气的压缩、储存等问题，具有推广便利、可重复使用等优势，但存在氢燃料电池发电机关键技术有待持续优化、制造难度高、成本难以控制等目前难以解决的难点。（二）技术出口模式一是合作伙伴方式。通过在目标国家或地区市场寻找合作伙伴，利用当地企业的销售网络、知名度和客户信任，进行本地化销售和技术支持。如2017 年日本本田公司与美国通用汽车成立合资企业，利用双方技术优势开展燃料电池系统量产业务，供应两家企业业务需要。二是技术许可方式。将氢能技术授权给海外合作伙伴，帮助其建设本地化生产线，生产出符合国际标准的氢能设备和产品。其优势在于减少技术开发成本、加速氢能技术推广应用，弊端在于合作企业无法完全掌控技术，可能产生知识产权纠纷等。如加拿大巴拉德动力系统有限公司授予中国广东氢气动力技术有限公司关于 FCveloCity（燃料电池电源模块）产品的技术许可，帮助其将相关技术模块集成到电动客车平台上。三是联合开发方式。国家间、企业间合作开展氢能技术、设备或产品的研发生产。此种方式有利于提高各国资源、技术利用效率，加快开发进程，通过本地化的合作与研发转化也有利于市场开拓。但不同国家、地区的技术标准、设备硬件、软件设施不统一，面临技术配合、成果共享、知识产权保护等难题挑战。如2018年，中国企业凯豪达与澳大利亚新南威尔士大学达成合作，在中国、澳大利亚分别成立氢能联合实验室，共同开展制氢、储氢等关键技术研究，二者在电解水制氢领域合作已取得突破性研究成果。（三）基础设施合建模式一是独立建设方式。投资方在国外市场上独立建设氢气加氢站和配套设施，直接进行氢气销售供应。该方式下投资方拥有氢气基础设施的全部建设和运营控制权，能够更好地控制整个项目的进度和成本，但面临着资金投入压力、市场回报潜力及所在国的监管、环保等合规要求。如丹麦绿氢公司Everfuel 在德国、瑞典等国投资建设氢能基础设施。二是投资合作方式。由不同国家或企业联合投资建设氢气基础设施，各方根据自身能力和资源，参与到不同阶段的建设中以保证项目成功。此类方式有利于打通制度和市场壁垒，减少合作项目面临的阻碍，难点在于各参与方的成本共担、风险共享机制设计。如2022年，西班牙、法国和葡萄牙达成初步合作，计划投资25亿欧元建设一条连接西班牙、法国的海底氢气管道，预计每年可为法国供给200万吨氢气。（四）全产业链合作模式一是全球供应链合作。针对氢能源产业链的制备、储运、利用等各方面进行合作，整合不同国家、地区的资源技术，建立稳定可靠的氢能源供应链。德国是国际氢能全球供应链合作典范，2022年8月至今，德国政府和相关企业已经分别与加拿大、挪威、埃及、阿联酋、毛里塔尼亚、巴西和澳大利亚的政府机构或企业签署了一系列氢能全球供应链合作的意向书，全力打造安全可靠的德国国际氢能供应链。二是整体解决方案合作。出口国或企业将自身在氢能源产业的技术、产品、设备或项目解决方案的系列服务出口到目标国，该方式市场竞争力较强，能够为客户提供设计、生产、销售、售后等全流程服务，有利于降低单一产品订单的贸易风险和依赖性。但整体解决方案模式需满足不同国家和地区的要求，定制化难度较大。2023年1月，我国氢能项目整体解决方案头部企业国富氢能与沙特企业达成合作，双方基于国富氢能在项目开发和联合运营等方面技术和经验，成立项目合作公司，共同推进沙特氢能产业发展。二、我国氢能产业发展面临的挑战（一）制氢结构以“煤制氢”为主，“双碳”压力较大目前，国际上氢气能源制取技术主要分为化石燃料制氢、工业副产制氢和电解水制氢，其中化石燃料是主要制氢方式。化石燃料制氢技术中，煤制氢过程中所产生的二氧化碳排放量约是天然气制氢的4倍，相较之下，天然气制氢具有产量可观、碳排放量较少等优势。据IEA（国际能源署）、中国煤32ECONOMICELATIONSRFPRACTICE INREIGNANDTRADE国际商务论坛炭工业协会数据显示，国际上天然气制氢占比达59%，而我国氢气产量中煤制氢占比达62%。产生这一差异的原因主要是我国天然气产量相对有限，2022年全国天然气产量为2201.1亿立方米，同时期国内天然气消费量达到3663亿立方米，进口天然气达到10925万吨。另外，根据不同的氢能源制取方式以及碳排放量，氢能分为灰氢、蓝氢和绿氢三种，绿氢具备大规模、无污染、清洁化等优势，IEA（国际能源署）预测到 2050 年全球绿氢产量将达 3.23 亿吨，较蓝氢产量高58%。但我国当前“煤制氢”为主的结构，使得我国主要以生产“灰氢”为主，尤其是在天然气能源存在进口依赖的格局下，国内制氢方式还无法与国际接轨，面临着“灰氢”生产消费带来的环境污染、碳排放较高、国际市场前景不佳等问题，氢能源制备技术转型压力客观存在。（二）关键技术处于研发应用阶段，潜藏“卡脖子”风险氢气制备技术方面，电解水方式制氢成本高昂，难以大规模商业化应用，我国在电解槽等关键设备领域具有先发优势，718所、竞立等企业的国际市场占有率超五成，瑞麟科技等企业已在埃及等地区达成合作、共同推进电解槽生产项目。据Bloomberg-NEF（彭博新能源财经）预测，2023年中国电解槽出货量预计达到1.42.1GW，有望在全球出货量中占比超六成。储运技术方面，全球氢能储运主要以高压气态为主，并逐步探索液氢、有机储氢等多种方式，国内短距离的氢能源储运以长管拖车运输为主，长距离的纯氢管道建设处于起步阶段，主要分布在京津冀、长三角等区域，已建项目以化工园区内应用为主。储运领域涉及的储氢瓶、氢气压缩机、加氢枪等关键设备对国外技术依赖较大，关键设备的国产化进程任重道远。如，储氢瓶领域具有轻量化和高性能优势的IV型高压储氢瓶的领军企业主要是美国 Quantum（昆腾公司）、挪威 HexagonComposites（阿勒松）、日本 Toyota（丰田）等，加氢站的压缩机过多依赖从国际上的PDC（过程开发及控制有限公司）、HOWDEN（美国豪登）等企业进口，带来了成本高昂、核心技术受制于人的问题。商业化应用领域，国内氢能源产业的主要应用领域是氢能源汽车及加氢站等配套基础设施，但相关技术尚不成熟，氢能源电池的催化剂、双极板、质子交换膜等关键部件主要靠从日本、美国、德国等市场进口供给，发展的自主性、国际上的竞争力仍有不足。（三）国内标准体系尚待建立，国际合作面临隐形壁垒与国际上通行的ISO标准不同，我国在氢气品质标准方面标准体系较多，统一、规范、刚性的氢气生产应用标准体系还未形成，不同领域标准体系层次不齐、应用不一，制约我国氢气产业对接海外客户、开 拓 国 际 市 场。如，工 业 氢 领 域 的 GB/T3634.1-2006、纯氢、高纯氢的GB/T 3634.2-2011、电子工业用氢的 GB/T 16942-2009、燃料电池汽车的GB/T 37244-2018，四类标准对氢气纯度的要求最低为99.00%，最高为99.9999%。国际上的ISO 14687:2019规则按照行业细分为A、B、C、D、E等5个级别，就使用质子交换膜燃料电池的车辆所用氢气纯度而言，国际标准要求为99.97%，与我国最新的GB/T37244-2018要求相当，但与企业在实践中多采用的GB/T 3634.2-2011相比，国际标准在甲醛、甲酸等有害物质的含量上要求更高、更细，国内的 GB/T3634.2-2011标准仍有空白，GB/T 37244-2018推广力度仍待加大。在加氢站技术标准方面，国内主要标准依据是 加氢站技术规范（GB50516-2010），国际上代表性标准为ISO 19880-1，相较之下，我国的规范标准迅速完善，但因国情不同于国际，标准仍存在客观差异，如在氢气输送方式上，国际ISO标准对站内制氢、长管拖车供氢、管道输送供氢有着明确的规定，但国内采用的液氢和站内制氢技术较少，在这两方面