燃料電池發展提速 氫能產業鏈亟待協同發展
產業財經2020-08-19
合肥并不是一個孤證，深圳也由政府“下注”，實現了科技引領。深圳一方面基于自身優勢產業針對性“下注”。例如深圳早在2010年就提出“押寶”生物、互聯網和新能源三大戰略性新興產業，并對重點領域、重點企業、產業發展關鍵環節等重點扶持。另一方面深圳更鼓勵全社會研發、激發企業自主創新，從而培育更多優質企業和前沿產業。單從全社會研發投入資金這一指標來看，2017年深圳投入超過900億元，2018年深圳投入首次超過1000億元，其全社會研發投入占GDP比重繼續保持全國領先。
2019年，深圳財政科技專項資金更是增長近一倍，30%以上投向基礎研究和應用基礎研究。在定向引導和廣泛培育的環境下，深圳在全球創新體系中的地位不斷提升，高新技術產業發展成為全國的一面旗幟。據統計，2018年，深圳PCT(《專利合作條約》)國際專利申請量繼續居全國各大中城市第一，專利授權量增長48.8%，深圳高新區綜合實力排名躍居全國第二。
韓國在產業發展中，同樣有明顯的政府“下注”特色。20世紀60年代，韓國政府看到看半導體迅速發展的趨勢，縱然在美日技術封鎖下，韓國只能承接低利潤、低技術環節，韓國政府依然“下注”了電子和半導體工業。2019年，韓國政府又繼續“下注”十一大技術領域：ICT 和軟件、生命和健康醫療、能源和資源、材料和納米、機械和制造、農林水產和食品、宇宙航天和海洋、建筑和交通、環境氣象、基礎設施以及災難安全，并以20.5328萬億韓元研發投資(占總預算的 4.4%)進行資金支持。
今天，本文要講述的韓國氫能經濟，正是韓國政府近期“下注”的重點產業之一。2018年8月韓國政府將“氫能經濟”確定為與人工智能、大數據并列的三大創新增長戰略投資領域之一，計劃未來5年投入2.5萬億韓元。而根據韓國產業通商資源部(MOTIE) 披露的最新數字，作為韓國氫能經濟重要指標的燃料電池汽車，2019年全球銷售已經達到4987輛，問鼎世界第一。如此亮眼的數據，是否說明韓國政府已經取得了“賭局”的勝利呢?
作者|覃文奕 產業咨詢事業部
簡介|澳大利亞悉尼大學城市與區域規劃專業碩士。對海洋科技、大視覺、農業科技、電子競技等產業有深入研究。
目錄
“賭局”或有風險，“下注”就要向前
自身優勢切入，定制突圍道路
示范城市發力，全域逐步推廣
考慮已然周全，前行仍有風險
“賭局”或有風險，“下注”就要向前
事實上，韓國發展氫能，既無地利也缺人和，未來是否能夠決勝“賭局”尚未可知。
首先，韓國并非資源強國。如果是發展造船、汽車工業、電池和半導體等依靠工業基礎的產業，韓國的工業體系尚有一定優勢。但目前成熟穩定的制氫技術需要清潔煤、天然氣、甲醇、石腦油、工業副產物等資源，韓國的資源儲備是否能夠支持氫能可持續發展還未可知。
其次，韓國缺乏氫能強企。以韓國半導體產業發展為例，政府雖然功不可沒，但三星、SK海力士的企業創新力和投資堅定性同樣是產業崛起的關鍵要素。而韓國目前氫能發展的主導企業浦項制鐵能源公司和斗山集團，其技術水平與歐美國家相去甚遠，斗山集團采用第一代燃料電池磷酸燃料電池(PAFC)，其發電效率約為43%，浦項制鐵能源公司采用第二代燃料電池熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)，其發電效率約為50%。而美國、日本相關企業已采用第三代燃料電池熔融碳酸鹽燃料電池(SOFC)，發電效率約為60%。
與此同時，這些氫能公司的創新力與財力也難以和三星、SK匹敵，它們能否在政府支持下繼續加大研發投入，追趕技術差距，助力韓國決勝氫能經濟戰場，同樣難以確定。
但韓國對于氫能的需求是確定的，氫能的未來也是確定的，韓國應當“下注”氫能。“下注”氫能，能夠解決韓國的能源問題。
韓國能源安全、能源結構、經濟發展狀況等內外部環境存在能源對外依存度高(93%)、化石能源使用量占比高(占總能源使用量的83%)以及經濟增長減緩等問題，而發展氫能經濟能夠減少溫室氣體和細顆粒物排放，幫助實現能源多元化，降低海外能源依存度。
同時，氫能源被認為是最有前途的零污染能源，萬億市場值得“下注”。據《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書》預測，2020/2030年氫能源產業鏈目標市場空間將分別達3000/10000 億元。麥肯錫預估，到2050年，全球與氫有關的市場將以每年平均6%的速度增長，從2017年的1290億美元增長至2.5萬億美元。
更重要的是，氫能產業涉及制、儲、運、注氫和下游應用，將是韓國新經濟增長點。發展氫能，不僅能夠在交通運輸領域(汽車和船舶制造)和能源領域(氫能發電)創造新市場和新產業，還能在氫生產、存儲、運輸、加氫站等基礎設施建設中帶動其他相關產業，培育一批中小企業和骨干企業。
一旦選擇“下注”，就要堅定投入——這是韓國之所以能夠在短時間內實現氫能經濟發展，甚至在燃料電池汽車領域實現全球領先的關鍵因素。
文在寅總統在蔚山市政府大樓發布“氫能經濟發展路線圖”時就明確表示，氫能經濟將為韓國帶來發展新機遇，政府建立氫能經濟的決心是堅定的。2018年8月韓國政府將“氫能經濟”確定為三大創新增長戰略投資領域之一后，立即高密度出臺了一系列政策保障氫能經濟發展，不完全統計如下——
這些政策涉及法律法規修訂、發展資金保障、技術路線指引等方方面面，全面為氫能發展保駕護航。其中，《氫能經濟發展路線圖》綜合多方面，對韓國的氫能經濟發展路徑做出了詳細的謀劃。
接下來，我們將以《氫能經濟發展路線圖》為基礎，剖析韓國氫能經濟的發展思路。
自身優勢切入，定制突圍道路
世界各國氫能發展路線都是基于自身特點量身定制的，并沒有統一的模型。
資源富足的國家，將氫能發展的重點放在制氫產業。澳大利亞煤炭、天然氣儲量位居世界前列，是全球第四大煤炭出口國及第二大液化天然氣出口國。理論上，無論是化石能源重整還是可再生能源制氫，澳大利亞都擁有大規模制氫所需的一切資源。因此，澳大利亞《國家氫能戰略》發力上游制氫產業，系統化、理想化展開全面布局。
氫能技術初步成熟的國家，重在降低成本。日本于2018年8月宣布在福島部署全球最大10兆瓦級大型氫能源系統，每年使用可再生能源制氫900噸以上，預計2020年開始供應氫。而到了2019年3月，日本就發布了最新《氫能利用進度表》，把氫能應用的成本削減列為現階段政府和企業的重點任務。
氫能技術領先的國家，則將氫能發展的重點放在應用拓展上。英國2017年10月出臺《清潔增長戰略》，將燃氣分配網絡100%轉化為氫氣定為最可靠的大規模脫碳方案之一，并承諾投入2500萬英鎊以驗證在建筑物的燃氣管道中使用氫氣的可行性。
在法國，敦刻爾克已經開展向燃氣網絡注入20%氫氣的試點項目。法國接下來還將在未接入法國本土電網的離島、海外屬地等孤立封閉地區，試點利用氫能為電網提供服務，包括發電、儲能等項目。
韓國發展氫能經濟也是審視自身、發掘優勢后，制定了《氫能經濟發展路線圖》。
1)做大做強氫燃料電池汽車，切入氫能經濟
交通領域是氫能產業發展重要突破口。氫燃料電池作為全球能源可持續發展和戰略轉型的重要技術路徑，目前已明確為全球能源和交通領域發力的重要支撐。就韓國自身而言，預計2050年，交通領域氫能需求同樣占比最高，達到32%，遠遠高于發電、工業用能、建筑供電供熱和工業原料。切入交通領域，是大勢所趨，也是韓國所需。
與此同時，韓國的汽車燃料電池技術世界領先，以此為切入點，可以更好的發揮韓國產業優勢。
1997年，現代汽車開始研發氫燃料電車技術，并于2006年推出了自主研發的第一代氫燃料電池車，成功組裝了30輛SUV和4輛大巴。2009年，現代汽車第二代氫燃料電池車進化到示范運行階段。2013年，現代推出了Tucson FCEV(途勝氫燃料電池電動汽車)，成為全球首款大規模量產的氫燃料電池電動汽車之一。
2018年，現代又推出了全新一代NEXO氫燃料電池車，代表了當今全球氫燃料電池車的最高水平。據現代汽車稱，其首款FCV(氫燃料電池電動汽車)車型在2018年的累計銷量達到1000輛。該公司希望其第二款FCV車型Nexo在2020年銷售能夠超過10000輛。
因此，政府依托其世界領先的汽車燃料電池技術，首先做大做強氫燃料電池汽車。政府設定了2040年使氫燃料電池汽車累計產量達到620萬輛的目標，主要包括：氫燃料電池轎車、氫燃料電池巴士、氫燃料電池出租車、氫燃料電池卡車等。
數據來源：Current Status of the Korean Hydrogen Economy，wko.at/service
為了保障氫燃料電池汽車能夠順利推廣，政府大力推進加氫站的建設，計劃從目前僅有的14座增至2022年的310座，到2040年還要進一步增至1200座。因為加氫的效率遠遠低于加油，加氫大約需要5-7分鐘，之后還需繼續等到儲氫罐中形成足夠的壓力來供應氫，時長總計20分鐘，在1000輛加油的同等時間內，只能為大約100輛氫燃料電池汽車提供服務。提供更多的加氫站能夠一定程度上抵消加氫等待時間久的問題，讓車主認為方便。如此，車主才可能入手氫燃料電池汽車，該行業才可能實現做大做強。
資料來源：wko.at
韓國在燃料電池發電領域深耕已久，其技術已逐步得到世界認可。2020年，韓國政府表示會繼續推進氫經濟相關政策的落實，在氫燃料電池汽車、加氫站、燃料電池系統三大領域打造具有競爭力的產業生態系統。
2)從汽車到城市，提振下游需求，驅動氫能經濟
氫燃料電池不僅適用于汽車，還可以用于電力、石化、航空、航天、航海、工業氣體等各種領域。根據微信公眾號氫云鏈的盤點，2019年，國際氫能應用已拓展至電動汽車充電器、家用氫能鍋爐、燃油加氫、液氫運輸船、海上風電制氫等領域，國內在儲能電站、氫能自行車、氫能摩托車、氫能動力船舶、氫能煉鋼、氫能軌道車、天然摻氫、氫能叉車、氫醫療儀器等方面同樣取得了突破。
不僅如此，豐田汽車公司將在日本富士山腳下建造一座175英畝的未來之城——“編織城市”(Woven City)，這座城市將作為一個“活著的實驗室”，用于測試包括氫動力基礎設施在內的多項先進技術和城市理念。工程咨詢公司Arcadis、概念開發商LiveFree和Hoogeveen市政府也宣布要建設荷蘭第一個以氫能為基礎能源的住宅區。氫能的應用，從汽車走向了整個城市。
韓國發展氫能經濟遵循世界發展趨勢，從汽車走向城市。韓國政府通過鼓勵下游多元應用，驅動企業進行氫能運用研發，以實現氫能經濟向多元領域拓展。政府計劃到2040年，普及發電用氫燃料電池裝置，使其總發電量達到15吉瓦(相當于韓國2018年全年發電總量的7%～8%)。到2040年，普及家庭用及建筑用氫燃料電池發電裝置，使其總發電量達到2.1吉瓦。韓國政府還考慮，強制要求公共機構和新商業建筑安裝氫燃料電池發電裝置。
此外，韓國政府還瞄準細分領域發力，通過核心技術研發搶占全球標準認證的先機。2016年5月-2019年9月，磐漢工業聯合韓國工程技術研究所、漢陽大學等單位聯合完成了“2噸級建筑機械設備燃料電池動力系統”開發，韓國國立技術研究所計劃就以此課題為基礎，向國際電工委員會提交國際標準申請。
而誰占領了標準，誰就將占領行業的先機。“2噸級建筑機械設備燃料電池動力系統”的標準如果屬于韓國，這不僅將是全球建筑機械領域首個燃料電池應用標準，還可以拓展應用于農業機械、物流及采礦機械，使得韓國在燃料電池應用領域獲得極大的發言權。
除了磐漢工業之外，在政策牽引下，韓國多家公司均開始探索汽車以外的氫燃料電池應用和創新。Doosan Mobility Innovation(斗山創新)作為全球著名的移動用燃料電池廠商，開發了基于無人機、無人船及其它機器人應用的的氫動力系統，三星重工已開發出部分由燃料電池驅動的油輪，現代汽車公司燃料電池業務部門、現代重工建筑設備研究院與現代摩比斯也宣布聯合開發燃料電池工程機械裝備。
3)強化生產運輸，擴大上游供給，促進氫能經濟
氫能經濟不僅要關注下游應用，也要注重上游環節的發展。從全球趨勢來看，氫能產業化面臨著用氫成本高的挑戰，而終端用氫成本需要從制氫、儲運、加氫等上游環節綜合發力才能得以降低。
資料來源：綜合網絡資料整理
韓國同樣看到了氫能上游的重要性。韓國《氫能經濟發展路線圖》明確提出，氫供應量要從2018年的13萬噸/年提高到2040年的526萬噸/年。2020年7月，韓國總理丁世均表示：“韓國目前在氫能利用領域具備全球最高水平，今后將以此為基礎，在氫能生產、儲存和運輸方面推動取得更大發展，發揮韓作為全球“氫能中轉站”的樞紐作用。”
在氫能生產方面，韓國同時發力國內建設與國際貿易，以增加氫供應量。
在國內建設中，氫能經濟發展以“副產氫”和“氫提取”為主要方式制氫，并建設相關基礎設施。政府計劃在慶南、湖南、中部、江原4大地區設立中等規模生產基地，到2025年建立40個小規模生產基地，構建穩定的氫供給基礎設施，到2030年構建100兆瓦級綠色氫能源量產體系，盡快實現綠色氫能源的使用。其中，政府尤為強調液氫生產基地的建設。液氫儲氫密度高，儲運成本低，儲存壓力低，更適合用于車載氫存儲系統、氫輸運和固定式儲存系統，是面對大規模商業應用的必要選擇。2020年4月，韓國領先的電力設施與工程商斗山重工(DOOSAN Heavy Industry & Construction)與韓國昌原市、韓國工業產業院和昌原產業振興院完成簽約，將建設運營日產量為5噸的“昌原國家產業園液氫示范項目”，這也是韓國目前規模最大的液氫制氫項目。
國際貿易也是韓國氫能供應的一大措施。2020年7月6日，韓國總理丁世均表示，目前傳統制氫方式只能維持韓2022年前發展需求，為提前做好準備，韓必須自現在起做好進口綠色氫能的準備。為此，韓將加大與澳大利亞、中東、歐盟等主要氫能生產國家的密切合作，推動氫能貿易發展。
在儲存和運輸環節，韓國著力構建穩定且經濟可行的氫流通體系。韓國一方面采取技術手段，通過多樣化存儲方法(如高壓氣體、液體、固體)提高儲氫效率，加大對管式拖車及輸氫管道的利用降低運輸成本。
另一方面，韓國更采用管理手段，以監管改革提升氫運輸效率及經濟性。2020年4月23日，韓國政府召開了國務檢查及協調會議，提出“在環保車領域率先打破限制的發展藍圖”。“監管突破”的要點是：到2024年，將運氫管束拖車的壓力和容積標準限制從韓國現行《高壓氣體安全管理法》(KGS AC419)的45MPa和450升，提高到70MPa和1,400升水平，以增加單次運氫量來降低氫供應價格，從而提高運營效率。樂天、韓國全州市碳匯聚技術研究所和韓國天然氣安全公司均參與其中，該研究有望將氫輸運成本降低63%。
4)優化發展環境，制定多方政策，保障氫能經濟
氫能經濟的發展絕不僅僅是技術問題，更是體系化的系統工程。為了確保韓國氫能經濟能夠順利發展，韓國從完善法規體系、強化管理科普、培育核心企業等多方努力，才為氫能經濟提供了良好的發展環境。
完善法規體系，保障健康發展
名不正則言不順，政府“下注”產業更要率先明確其法律依據及主管部門。對此，韓國2019年制定《氫能經濟法》，通過立法健全氫能安全標準法規、提高安全技術及裝備水平，推動氫能產業健康可持續發展。
同時，組建了“氫能經濟促進委員會” 作為韓國氫經濟的指揮機構。由國務總理擔任委員長，產業部、企劃財政部、行政安全部等8個有關部門和產業界、學界、市民團體等各領域專家組成，首次會議審議并通過了培育氫能企業等6項主要議案。同時，還成立了氫能經濟專業振興機構，明確行業主管部門，以建立更高效的統籌協調機制。
強化管理科普，提高國民信賴
國民對于氫能安全的擔憂往往會使其對氫能相關項目產生抵觸情緒，而導致項目建設滯緩。政府在氫能生產、存儲、運輸、使用的全過程構建切實有效的安全管理體系，期望提高國民信賴度。2020年02月04日，韓國發布全球首個《促進氫經濟和氫安全管理法》(2020年第16942號法令)，系統、有效地促進氫工業發展，為氫能供應和氫設施的安全管理提供必要的支持。此外，政府還將根據國際標準修訂加氫站安全標準、設立氫能安全評估中心，從技術上提高國民信賴度;出版氫能安全指導，向國民精準科普制氫安全。從認知上提高國民信賴度。
培育核心企業，提供持續動力
能否持續培育人才、企業，是氫能經濟是否能夠長遠發展的保障。為此，韓國政府提出培養氫能安全管理和核心技術開發專業人才，并對氫能中小企業和中型企業增加相關設備投資與維護費用支持。
在氫產業生態系統競爭力的方案中，政府決定到2030年培育500家氫能企業，到2040年培育1000家。為此，政府將集中扶持氫能移動出行、燃料電池、液態氫、氫充電站、水電解5大領域的材料、零部件和設備研發。政府還計劃建立規模達340億韓元的氫經濟基金，鼓勵各類企業參與氫經濟。
最終，韓國政府從自身優勢的氫燃料電池汽車出發，提振下游需求，擴大上游供給，完善自身氫能產業鏈，制定了具有韓國特色的氫能經濟發展路線。
那么，韓國又是如何將這一體系龐雜的氫能經濟發展路線逐步落實的呢?
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作者：覃文奕
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