1、欧洲氢能考察欧洲氢能考察与中国氢能发展思考与中国氢能发展思考何继江何继江 博士博士清华大学清华大学 能源转型与社会发展研究中心常务副主任能源转型与社会发展研究中心常务副主任20202020年年8 8月月日日SNECSNEC大会大会只有绿氢只有绿氢是能源转型所需是能源转型所需欧盟：努力成为第一个碳中性大陆欧盟：努力成为第一个碳中性大陆到到20502050年，欧盟将不再有温室年，欧盟将不再有温室气候的净排放气候的净排放20302030年温室气体减排年温室气体减排50-55%50-55%经济增长与资源利用脱钩经济增长与资源利用脱钩长期目标：到长期目标：到20502050年实现温室年实现温室气体净零排

2、放。气体净零排放。中期目标：到中期目标：到20302030年温室气体年温室气体排放至少减少排放至少减少5555。能源部门。能源部门排放减少排放减少6161至至6262。冯德莱恩冯德莱恩欧盟欧盟presidentpresident自自20192019年年7 7月月默克尔默克尔德国总理德国总理自自20052005年年1111月月德德国国欧欧盟盟到到20302030年，主要挑战是年，主要挑战是无二氧化无二氧化碳炼钢碳炼钢的进步，加速航空航天和的进步，加速航空航天和汽车行业的脱碳。汽车行业的脱碳。欧洲能源转型考察欧洲能源转型考察北纬北纬66.7度度北纬北纬40度度罗瓦涅米：北极圈罗瓦涅米：北极圈雷克雅

3、未克：雷克雅未克：6565度度赫尔辛基：赫尔辛基：6060度度波恩：波恩：5050度度马德里：马德里：4040度度光伏氢能离网建筑：光伏氢能离网建筑： 瑞典哥德堡、谢莱夫特奥；瑞典哥德堡、谢莱夫特奥；氢能社区氢能社区- -瑞典沃高达瑞典沃高达光伏加氢站：瑞典光伏加氢站：瑞典氢气炼钢：氢气炼钢： 瑞典吕勒奥、德国杜伊斯瑞典吕勒奥、德国杜伊斯堡堡风电制氢：丹麦、德国汉堡；风电制氢：丹麦、德国汉堡；化工企业的氢与化工企业的氢与CCSCCS大众汽车的氢能工程大众汽车的氢能工程波恩波恩- -北纬北纬50.750.7度度夏至日，日照时间夏至日，日照时间16小时小时40分钟分钟冬至日，日照时间冬至日，日照时

4、间7小时小时58分钟分钟7月日照时间月日照时间209小时，小时，12月日照月日照41小时小时巨大的月差异为电力系统平衡，特别巨大的月差异为电力系统平衡，特别是跨季节储能提出很高要求是跨季节储能提出很高要求谢莱夫特奥谢莱夫特奥 北纬北纬64.564.5度度纬度：6445N经度：2057W瑞典太阳辐照强度瑞典太阳辐照强度谢莱夫特奥谢莱夫特奥 氢能的跨季节储能意义氢能的跨季节储能意义 欧盟的绿氢观点欧盟的绿氢观点 欧盟区域委员会欧盟区域委员会20202020年年7 7月月 欧洲气候中立氢能战略欧洲气候中立氢能战略 长期来看，通过利用可再生能源（绿色氢）电解获长期来看，通过利用可再生能源（绿色氢）电解

5、获得的氢气是唯一可持续生产氢气的方法，欧盟和成员得的氢气是唯一可持续生产氢气的方法，欧盟和成员国发展氢经济时，必须把精力集中在绿色氢上。国发展氢经济时，必须把精力集中在绿色氢上。 德国内阁德国内阁20202020年年6 6月月 国家氢能战略国家氢能战略 只有以可再生能源为基础的氢（只有以可再生能源为基础的氢（“绿色绿色”氢）才能氢）才能满足长期持续发展需要。满足长期持续发展需要。欧洲氢能发展欧洲氢能发展德国氢能发展路线图德国氢能发展路线图核核心目标：心目标：支持支持绿色氢快速市场推广并建立绿色氢快速市场推广并建立包括生产、技术、存储、基础设施和应用的全价值链。包括生产、技术、存储、基础设施和应

6、用的全价值链。未来战略市场：未来战略市场：l制氢制氢（提高可再生能源发电能力以增强氢能可持续性）（提高可再生能源发电能力以增强氢能可持续性）l工工业（氢气及其附属品替代传统生产工艺）业（氢气及其附属品替代传统生产工艺）l交通（利用氢和交通（利用氢和PtXPtX的可移动性解决电力使用障碍领域问题，同时在陆地交通补充电池的的可移动性解决电力使用障碍领域问题，同时在陆地交通补充电池的电动移动性，减少污染和碳排放）电动移动性，减少污染和碳排放）l供热（氢气及其二级次产品助力供热领域脱碳）供热（氢气及其二级次产品助力供热领域脱碳）l合作（设立框架促进欧盟内部跨界合作，制定可持续性氢生产和运输标准）合作（

7、设立框架促进欧盟内部跨界合作，制定可持续性氢生产和运输标准）l基础设施（利用现有天然气设施或并搭建氢气专有运输网络，制定质量和可持续标准）基础设施（利用现有天然气设施或并搭建氢气专有运输网络，制定质量和可持续标准）l国际贸易（可再生能源、氢及其衍生产品的跨国合作）国际贸易（可再生能源、氢及其衍生产品的跨国合作）欧洲欧洲氢能发展规划氢能发展规划 20202020年年7 7月月8 8日，欧盟正式通过欧盟能源系统日，欧盟正式通过欧盟能源系统集成战略和欧盟氢能战略，为气候中和集成战略和欧盟氢能战略，为气候中和的经济提供动力。这两个战略提出了一个新的的经济提供动力。这两个战略提出了一个新的清洁能源投资议

8、程，并与欧盟委员会的清洁能源投资议程，并与欧盟委员会的“下一下一代欧盟代欧盟”复苏计划和欧洲绿色协议相一致。复苏计划和欧洲绿色协议相一致。 20202020年年4 4月月1515日日, ,欧洲氢能组织欧洲氢能组织(Hydrogen (Hydrogen Europe)Europe)发布了为实现欧洲绿色协议的发布了为实现欧洲绿色协议的2x40 2x40 GWGW绿氢行动计划。绿氢行动计划。到到20302030年年, ,氢的使用量将氢的使用量将比比20152015年增加一倍多年增加一倍多, ,达到达到665 TWh665 TWh风电风电制氢制氢丹麦将投入3000亿丹麦克朗，在北海和波罗的海修建两座人

9、工岛，以用作海上风电新枢纽，风电规模达2 GW。海上风机将通过海底电缆直接与人工岛相连，电力将在岛上就地通过电转气（Power-to-Gas）技术制备氢气。）丹麦丹麦海上能源岛海上能源岛与海上风场与海上风场丹麦丹麦海上能源岛与海上风场海上能源岛与海上风场丹麦电解制氢厂丹麦电解制氢厂阿曼阿曼阿拉伯海港口阿拉伯海港口DugmDugm制氢基地制氢基地-500兆瓦兆瓦电解制氢电解制氢远期可望出口欧洲远期可望出口欧洲瑞典北纬64.5度的氢能房子：ZeroZero S Sunun ProjectProjectONLYONLY SOLARSOLAR ENERGYENERGYlatitud

10、e ：6445N longitude ：2057W瑞典瑞典哥德堡哥德堡 离网建筑离网建筑SOLAR PVSOLAR HEAT COLLECTORSOLAR PVSOLAR PVSOLAR PV屋顶、南立面、西立面，屋顶、南立面、西立面，光伏总计光伏总计24.524.5千瓦千瓦满足了建筑的电、热、交通用电的需求。满足了建筑的电、热、交通用电的需求。光伏光伏+ +电池电池+ +光伏制氢光伏制氢+ +氢燃料电池氢燃料电池+ +电动汽电动汽车车+ +氢燃料电池汽车氢燃料电池汽车瑞典瓦格达的氢能社区六幢房子正在改造，加了光伏和氢能，六幢房子正在改造，加了光伏和氢能，用于供应房子的公共区域的电力，并驱用于

11、供应房子的公共区域的电力，并驱动空气源热泵供热。建成后共动空气源热泵供热。建成后共172172套房套房屋，有可能是瑞典甚至全球第一个氢能屋，有可能是瑞典甚至全球第一个氢能社区。氢气用光伏电力制取，从夏天储社区。氢气用光伏电力制取，从夏天储存到冬天，储氢压力存到冬天，储氢压力300300巴。巴。瓦格达的能源转型目标是用瓦格达的能源转型目标是用20302030年不会年不会消耗化石燃料，氢能成为其重要的支撑消耗化石燃料，氢能成为其重要的支撑技术。技术。瑞典玛瑞典玛丽丽斯塔德：光伏加氢站斯塔德：光伏加氢站 光伏约光伏约200200千瓦千瓦 光伏制氢光伏制氢 气瓶储氢气瓶储氢 加氢加氢加氢站氢能燃料电池

12、船舶实现零排放2018年5月挪威议会通过决议，2026年前实现峡湾游轮和渡轮零排放 挪威氢能船舶挪威氢能船舶德国德国化工行业氢能化工行业氢能绿色氢来自电解水制氢，绿色氢来自电解水制氢，二氧化碳从当地废物焚化厂的烟道气中捕集二氧化碳从当地废物焚化厂的烟道气中捕集然后化合制造甲烷然后化合制造甲烷HR GMBH汉森和罗森塔尔公司汉森和罗森塔尔公司德国德国奥迪：电转气奥迪：电转气 Power to GasPower to Gas制氢，甲烷化。制氢，甲烷化。氢是为了考虑车用氢是为了考虑车用燃料电池；燃料电池；甲烷可以作为汽车甲烷可以作为汽车燃料。燃料。年制一千吨甲烷，年制一千吨甲烷，捕集捕集280028

13、00吨二氧化吨二氧化碳。碳。把甲烷与旁边生物把甲烷与旁边生物质发酵制成的沼气质发酵制成的沼气合并，进入管网合并，进入管网德国：德国：蒂森克虏伯氢气炼钢蒂森克虏伯氢气炼钢德国杜伊斯堡德国杜伊斯堡附近一处钢铁高炉在附近一处钢铁高炉在20192019年年11月进行了氢气炼钢的实验。月进行了氢气炼钢的实验。这是全球范围内钢铁公司第一次在炼钢工艺中使用氢气代替煤炭，以减少二氧化碳的排放。帝森克虏伯公司说，以前生产每吨钢铁需要用帝森克虏伯公司说，以前生产每吨钢铁需要用300公斤焦炭和公斤焦炭和200公斤煤公斤煤粉，改用氢气作为还原剂进行炼钢，可以减少粉，改用氢气作为还原剂进行炼钢，可以减少20%的二氧化碳

14、排放。工的二氧化碳排放。工从2022年开始，该地区的三个高炉都将使用氢气进行钢铁冶炼。到2050年，蒂森克虏伯计划在钢铁生产过程实现零碳排放。瑞典：氢气炼钢SSAB的目标是在的目标是在2045年之前实现非化石能源炼钢；年之前实现非化石能源炼钢；Vattenfall利用非化石能源产生的电力大量生产氢气利用非化石能源产生的电力大量生产氢气HYBRIT项目项目 （瑞典（瑞典吕勒奥吕勒奥）参与方：参与方：SSAB、Vattenfall、LKAB目标目标：进行非化石能源钢铁生产试验技术手段：技术手段：主要采用氢气替代煤炭作为还原剂，副产物是水而非二氧化碳。现状现状：2018年开始建设氢能试点工厂展望展望

15、：该厂计划于2020年之前建成，预计将于2022年至2024年投入运行，每年约1万吨DRI*产能。相关介绍相关介绍：该工厂所需氢气将直接在现场产生，主要来自可再生能源。LKAB在Svartberget的土地地面以下25-35米处建造新的氢气存储设施-基岩洞穴中的加压氢气存储设施，并以钢衬作为密封层该设施靠近SSAB在吕勒奥站点上正在建设的试验工厂。*DRI：Direct Reduced Iron。在用氢气进行直接还原铁矿石时，会产生直接还原铁即海绵铁（DRI）和水作为副产品。氢气若为绿氢则该路线是碳中性的。欧洲欧洲石油公司石油公司积极布局氢能产业积极布局氢能产业加氢站建设、储运、氢气制取、氢燃

16、料技术加氢站建设、储运、氢气制取、氢燃料技术 壳牌壳牌 欧洲、美国积极投资加氢设施，目前在运营、建设和规划中的加氢站近百座；与川崎重工合作开发氢运输船舶技术；与日本岩谷产业、日本电源开发公司合作，将澳大利亚低质褐煤转化为氢气，液化运至日本；2019年，计划建立全球最大的质子交换膜水电解装置用于制氢；NortH2项目项目 到2030年，北海将建成34GW海上风力发电，产生的电力将用于制造绿色氢气。到2040年，项目可能扩大到10GW的海上风力发电用于氢气的生产。BP 投资350万美元于2006年建成了中国第一座加氢站；与戴姆勒克莱斯勒和福特公司合作研究先进燃料电池技术；与通用电气达成了电厂建设协

17、议，双方将联合开发和建设氢电厂，减少二氧化碳的排放。道达尔道达尔 道达尔在德国共建有20个加氢站；与壳牌、戴姆勒等公司启动了H2Mobility项目。该项目计划在2023年前在德国建设400座加氢站；与林德公司、宝马公司于在氢气加注技术方面展开合作。德国柏林：德国柏林：壳牌油氢壳牌油氢一体站一体站荷兰：天然气的挑战与未来荷兰：天然气的挑战与未来天然气的未来：可再生天然气和绿氢天然气的未来：可再生天然气和绿氢荷兰行记荷兰行记01：壳牌加油站。两个小风电。木制加油车棚。充：壳牌加油站。两个小风电。木制加油车棚。充电桩。有辆车刚充上电电桩。有辆车刚充上电，50千瓦直流，说充千瓦直流，说充50分钟分钟

18、。空气污染对比图空气污染对比图荷兰与德国的边界很荷兰与德国的边界很明显明显荷兰荷兰4万多平方公里，两千万多平方公里，两千万人。天然气占能源的份额万人。天然气占能源的份额60%，用于供暖和发电，燃，用于供暖和发电，燃煤电厂也还有。感觉天然气煤电厂也还有。感觉天然气恐怕是拉低荷兰空气质量的恐怕是拉低荷兰空气质量的重要因素之一。重要因素之一。壳牌石油公司的总部在这里，壳牌石油公司的总部在这里，在北部格罗宁根开发大气田。在北部格罗宁根开发大气田。由于引发小微地震，当地居由于引发小微地震，当地居民强烈反对继续打井，即使民强烈反对继续打井，即使是是CCS，要把二氧化碳注回，要把二氧化碳注回到油气井中，当地

19、民众也不到油气井中，当地民众也不干。干。荷兰荷兰2050年要实现净零碳，年要实现净零碳，天然气由谁来替代？供暖怎天然气由谁来替代？供暖怎么办么办？氢替代天然气氢替代天然气输输氢管网氢管网过渡阶段过渡阶段 在不对现有天然气管道做任何改造的前提下，可在天然气中掺在不对现有天然气管道做任何改造的前提下，可在天然气中掺混最高混最高20%体积比例的氢，不会降低管道的安全性和天然气的使用性能。体积比例的氢，不会降低管道的安全性和天然气的使用性能。欧洲氢能主干网络欧洲氢能主干网络（11家欧洲天然气基础设施公司联合研究）家欧洲天然气基础设施公司联合研究）：氢氢能网络将从能网络将从2020年代中期开始逐渐形成，

20、到年代中期开始逐渐形成，到2030年将建立起第一阶段年将建立起第一阶段长度约长度约6,800公里的管道网络，连接各地公里的管道网络，连接各地“氢谷氢谷”。到到2040年，预计氢年，预计氢能网络将达到能网络将达到23,000公里，其中公里，其中75由转换后的天然气管道组成，并由转换后的天然气管道组成，并通过新的管道延伸段（约占通过新的管道延伸段（约占25）进行连接。）进行连接。英国英国氢供暖项目氢供暖项目l 英国英国最大的两家天然气管网公司最大的两家天然气管网公司Cadent和和Northern Gas Networks，挪威国家石油公司，挪威国家石油公司l 英国北部海岸利兹市建设英国北部海岸利

21、兹市建设9套套1.35吉瓦规模的天然气自热重整制氢装置并配套碳捕集和储存装置，进行吉瓦规模的天然气自热重整制氢装置并配套碳捕集和储存装置，进行大规模氢替代。大规模氢替代。l 利兹市计划从利兹市计划从2028年开始对居民供暖管网基础设施进行氢配套改造。项目能够替代利兹市年开始对居民供暖管网基础设施进行氢配套改造。项目能够替代利兹市370万居民供万居民供暖、工业和发电的全部天然气需求，使该地区成为一个真正意义的暖、工业和发电的全部天然气需求，使该地区成为一个真正意义的“氢能社会氢能社会”。中国能源转型中的氢能中国能源转型中的氢能思考与建议思考与建议制氢基地制氢基地长江上游长江上游的雅砻江流域、大渡

22、河的雅砻江流域、大渡河流域可以建几十吉瓦规流域可以建几十吉瓦规模的水风光互补能源互模的水风光互补能源互联网系统，大规模制氢，联网系统，大规模制氢，在氢化长江的同时，向在氢化长江的同时，向日本输出氢能，也是有日本输出氢能，也是有可能的可能的 蒙东、东北风光制氢基地蒙东、东北风光制氢基地河北承德至秦皇岛海港约河北承德至秦皇岛海港约200公里距离，内蒙古赤峰至公里距离，内蒙古赤峰至葫芦岛海港约葫芦岛海港约300公里的距离，在承德到赤峰的大片区公里的距离，在承德到赤峰的大片区域可以建大规模的风电光伏基地。域可以建大规模的风电光伏基地。辽宁朝阳距离葫芦岛港口才辽宁朝阳距离葫芦岛港口才120公里左右，鞍山

23、距离营公里左右，鞍山距离营口港才口港才100公里左右。这些地区煤炭产业已经衰落，或公里左右。这些地区煤炭产业已经衰落，或有可能变成氢能产区。有可能变成氢能产区。风光电制氢，管道运氢到港口，再通过船运卖给日本。风光电制氢，管道运氢到港口，再通过船运卖给日本。氢化长江氢化长江 1.长江上游水电制氢供给氢燃料电池船舶可以使船舶实现全生命周期二氧化碳近零排放。 2.长江上游制氢供氢燃料电池船，可以大大降低用氢成本，提高氢燃料电池船舶的经济性。 3.配套数量很少的加氢站，可实现长江航道全覆盖。 4.港口建设光伏加氢站与弃水制氢相配合，可以实现长江航运零排放。某一类政府用船舶市场，以融资租赁，某一类政府用

24、船舶市场，以融资租赁，政府签订长期使用协议，辅以一定补政府签订长期使用协议，辅以一定补贴的方式可实施较大数量氢能船舶订贴的方式可实施较大数量氢能船舶订购，可启动产业。购，可启动产业。离网氢能利用离网氢能利用南海人工鸟屿可用光伏风电+氢能 实现能源自给云端哨所：西藏詹娘舍云端哨所：西藏詹娘舍新疆塔什库尔干边防哨所新疆塔什库尔干边防哨所光伏光伏+氢储能氢储能 可实现可实现冬季能源保障，不必冬季能源保障，不必运送柴油上山运送柴油上山钢铁行业氢能利用钢铁行业氢能利用如果德国瑞典等国的氢气炼钢技术得以成熟，将对我国钢铁行业造如果德国瑞典等国的氢气炼钢技术得以成熟，将对我国钢铁行业造成技术压迫；成技术压迫

25、；欧盟有可能在碳边境调节税的方式对中国所有钢铁制品征收关税欧盟有可能在碳边境调节税的方式对中国所有钢铁制品征收关税我国我国钢铁行业尽快加入碳市场，并做好与欧洲接轨，开展氢气炼钢钢铁行业尽快加入碳市场，并做好与欧洲接轨，开展氢气炼钢的竞赛准备的竞赛准备油气行业转型的思考油气行业转型的思考 油气行业是制氢、用氢大户，具备成熟的技术和配套设施，同时还有大量油气行业是制氢、用氢大户，具备成熟的技术和配套设施，同时还有大量的氢气副产品的氢气副产品 氢气储运、基础设施、安全管理方面，油气行业具备优势氢气储运、基础设施、安全管理方面，油气行业具备优势 氢能发展已经是油气行业集体共识，氢能发展已经是油气行业集体共识，油气巨头试水成果显著，需要加快从油气巨头试水成果显著，需要加快从蓝氢到绿氢转变蓝氢到绿氢转变 国内油气企业目标为国内油气企业目标为综合能源供应商，氢能和相关服务也将成为重要的一综合能源供应商，氢能和相关服务也将成为重要的一个环节个环节推动能源转型，促进推动能源转型，促进社会发展社会发展微信公号：何继江微信公号：何继江 研究支持：研究支持：清华大学能源转型研究中心清华大学能源转型研究中心氢能战略研究团队氢能战略研究团队周晋羽、樊铁男、戚永颖周晋羽、樊铁男、戚永颖