荷兰力争串起全球氢经济

近年来，随着技术的进步和制造、运输成本的降低，全球氢经济已初露端倪。

2020年7月，欧盟委员会正式发布《欧洲氢能战略》，明确将绿氢作为未来发展的重点，要求欧盟范围内于2024年达到6吉瓦的电解绿氢产能，于2030年达到40吉瓦。

作为《巴黎气候协定》的签署国，荷兰正积极采取措施，不仅启动了欧洲规模最大的绿氢项目，还率先发布了国家级氢能政策，力图按计划达成脱碳目标，兑现国际承诺。

荷兰的愿景及优势

荷兰力图为全球氢经济转型做出实质性贡献，这一宏愿并非凭空而来，而是基于自身诸多优势：

起步高：荷兰目前是欧洲第二大工业副产氢产出国;

基础好：荷兰有着全球最密集、最复杂的天然气管网之一;

荷兰在氢价值链的各个部分都有数百家公司;

荷兰有着为数众多的研究机构和发达的工业伙伴生态系统;

荷兰是西北欧的门户，占据全球油气贸易关键枢纽的战略位置;

荷兰人具有创新基因，尤其擅长将想法和概念迅速转化为可行的综合解决方案;

荷兰人向来善于合作与共享……

综合上述优势，荷兰得以掌握涵盖氢价值链每一环节的技术，从电解水制氢到氢的运输和储存，再到氢在各领域的广泛应用，如工业、道路及海洋运输、住宅供暖……

小分子，大潜能

身为自然界最小的分子，氢有着除核燃料外最高的热值(142.5MJ/kg)，是同质量焦炭、汽油等化石燃料的3-4倍。

氢能因其来源多(原料是水)、用途广、易储存、灵活(可与不同的可再生能源相互转换，解决间歇性能源的储存问题，并可与电力系统互补协同)高效等优点，在能源转型中具有重要意义和巨大潜能。

通过可再生能源电解水(或光解水、热化学解水、生物制氢等)得到、整个过程中完全不产生碳的绿氢(又称清洁氢或零碳氢)，更是被称为全球能源转型中的缺失环节。

政府主导绿氢战略

大力发展清洁制氢技术

目前，荷兰已是欧洲第二大工业副产氢(灰氢)产出国，年产氢逾900万吨。

今年4月，荷兰政府公布氢能战略，计划在绿氢项目上投资3.38亿欧元，在2025年前完成500兆瓦(MW)可再生能源制氢(绿氢)项目，到2030年进一步增至4吉瓦(GW)。

目前，荷兰已有近百家公司在绿氢产业开展活动，或计划进入这一市场。包括电解槽组件(如膜)的制造商堆栈集成商、支持技术供应商和系统集成商等。

绿氢产业目前面临的最大挑战是：大型电解槽供不应求，以及可再生能源发电成本依旧较高。

为与灰氢厂竞争，绿氢产能必须大大提高：从目前的若干兆瓦提高到吉瓦级别。在Hydrohub项目中，来自各机构和企业的研究人员及工业合作伙伴通力协作，计划在2025年至2030年间使荷兰首座吉兆瓦级电解槽投入使用。

Hydrohub项目的参与者之一是位于帕腾的TNO独立实验室。TNO是全球领先的氢能源应用研究机构，拥有五大单位，十五个研究部门，3200多名专业人士。仅2020年，TNO就参与了50多个氢能相关项目。

在TNO的法拉第实验室里，研究人员及众多行业合作伙伴致力于优化各种现有的电解技术，提高效率和产能，以及开发成本更低廉的新材料(以代替目前电解槽中使用的稀有材料)。

动力源方面，荷兰的绿氢规划将主要依托离岸风能(offshore wind)，此举还可同时解决因风能难于储存而产生的弃风问题。

由于氢是理想的电力储存和运输媒介，荷兰人开始在靠近风能的地方安装电解槽，以尽量降低输电基础设施的成本(以及传输过程中不可避免的能源损失)。最近在这一领域的创新包括一个带有4兆瓦电解槽的风力涡轮机，以及第一个北海离岸风电制氢平台。

北海离岸风电制氢平台的理念是将废弃的石油和天然气平台改造成离岸电解水制氢平台。尽管海水目前必须经过脱盐才能用于电解，但荷兰研究人员正在研究直接使用海水的方法，这将为淡水稀缺地区的电解水制氢开辟新的机遇，甚至可能在远海进行大规模电解水制氢。同时，荷兰还在探索在北海建造人工岛、用作诸多海上风电场制氢中心的可能性。

在政府的规划和牵头下，荷兰的离岸风电价格已从2013年的0.17欧元/千瓦·时(同年电价为0.04欧元/千瓦·时)降至2016年第二个新项目中标价的0.0545欧元/千瓦·时。2018年，首个不靠政府补贴的离岸风能项目获得批准。

据荷兰能源转型专家Remco de Boer先生介绍，目前已规划的荷兰北海项目可以确保全国海上风电产能在2030年达到11.5GW;此外，尚处于研究规划阶段的项目有望使荷兰再增加27GW产能。

绿氢蓝氢两手抓

前景虽然广阔，但当前的绿氢制造成本依然过高，大规模生产尚待时日。

目前，全球99%的工业用氢仍为所谓灰氢，即以化石原料生产的氢，生产过程中会产生大量二氧化碳(约为产生氢气的9倍)。

于该过程中增加碳捕获与封存环节，将大部分排放出的二氧化碳捕获、储存或再利用，由此获得的氢被称为蓝氢。

国际可再生能源机构2020年12月的报告显示，目前绿氢的成本约为蓝氢的3-4倍。而据彭博新能源财经2019年的预计，蓝氢的这一价格优势至少将保持到2030年。

此外，相较于电解水制氢，碳捕获与封存技术能够更快地扩大规模，实现市场化。由此可见，在绿氢实现经济可行性之前，蓝氢不失为一种可行的过渡方案。

话虽如此，从投资回报角度看，投绿氢还是投蓝氢，都投的话比例要如何分配，目前国际上依然存在争议。

对此，欧洲商业和创新中心联盟(EBN)能源专家、荷兰人Barthold Schroot先生这样说：毫无悬念，迟早有一天绿氢会变成最佳选择，而我们今天对蓝氢的投入，可以早日推进氢价值链的成熟，届时也会使绿氢获益。

全球视野，合作共赢

建设氢能经济是一项重大任务，任何一个国家都无法独自完成。荷兰人敏锐地意识到在研究、开发、示范项目和实施新技术方面需要密切的国际合作。

荷兰是氢能及燃料电池行业产学研一体化最强的欧盟成员国之一，而中国是目前世界上最大的制氢国，两国的合作具有重要战略意义。

2019年9月，在荷兰国家企业局(RVO)的推动下，成立了首个氢能产业合作平台——荷兰氢能产业联盟(HyNed)，旨在联结先进的荷兰技术与庞大的中国市场，积极推动两国间氢能领域的知识交流、产业协作和商业往来。

该联盟整合了东荷兰地区的氢能应用技术资源及供应链体系，包括氢气的生产分配(压缩、提纯、分离)、燃料电池电堆、燃料电池系统的开发和集成、燃料电池的创新、氢气法规和认证等。

成员之一的荷兰氢电公司(Nedstack)成立于1999年，是一家开发、生产质子交换膜(PEM)燃料电池的科技公司，其产品的核心优势在于超长的使用寿命——截至目前的实测数据已达3万小时以上(总部有一个电堆甚至已运行超过7万小时)，且系统衰减很小。

该公司的主要产品为用于重载交通工具或固定发电设备的质子交换膜燃料电池，如质子交换膜动力工厂和备用电源等。

荷兰氢电公司为传统化工(尤其是丙烷脱氢和氯碱化工)企业工业副产氢的高效利用提供了一套极好的解决方案：将副产氢提纯后应用于固定式燃料电池发电系统，一方面实现最大规模储能，另一方面循环使用于工厂发电，降低企业运行成本，降低能耗，减少排放。

另一成员HyET Hydrogen B.V.则是全球首家提供可量产电化学式氢气压缩(包括电化学式氢气分离和提纯技术)的企业，同时也是壳牌在北美地区特别甄选的加氢站合作伙伴。

相较于传统机械式氢气压缩，电化学式氢气压缩具有设备成本低(压缩机占加氢站建造成本40-50%)、占地面积小、运行无噪音(适合在城区建站)、维修维护成本低等显著优点。

强大的运输、贮存基础设施

除制造外，氢的运输是又一难题。氢高度易燃，密度小体积大，且容易与金属发生化学反应，导致容器发生脆性断裂。因此，最优方案是通过专门的管道运输，而这又需要很大的初期投入。

目前，荷兰已建成的氢气专用管道总长已达1000公里，预计到2030年，将增加至1400公里。

此外，身为欧盟内天然气生产和出口大国，荷兰有着全球最密集、最复杂的天然气管网之一——位于格罗宁根、可储存数亿立方米天然气的地下盐穴，以及总长约13.6万公里、几乎覆盖了每个家庭和企业的优质管道。荷兰计划在2026年前，将上述基础设施以可接受的成本改造成氢气储库和管道，为向氢能切换打下基础。

创造需求

最后，氢经济的真正实现，除了供给侧的创新、基础设施的投资外，也离不开需求侧的配合。

综合研究分析了两项2020年的独立研究后，Barthold Schroot先生认为对于荷兰2050年氢需求较为合理的预估是430拍焦耳/年(120太瓦时)。

目前，荷兰的研究人员和公司正积极致力于开发一系列潜在的氢应用，重点自然在那些对碳排放影响最大的领域。

在工业应用方面，高温加热的工业过程目前消耗着大量的化石燃料(主要是天然气)。要切换成氢能，最大的挑战在于氢气与天然气的燃烧特性相差甚远，因此要使工业燃烧器系统能够适应氢气的燃烧特性。此外，氢与一氧化碳或二氧化碳相结合，也有可能取代石油和天然气，用于生产合成燃料和可持续大宗化学品(如甲醇、烯烃和芳烃等)。

荷兰的许多创新还集中在运输领域，尤其是那些尚无法实现电力驱动的运输方式上，如船舶和长途公路运输。荷兰极为发达的内陆航运部门，计划于未来10年内引进150艘氢动力驳船。此外，作为南荷兰省发起的泛欧项目的一部分，鹿特丹和热那亚之间的航运走廊沿线将建起加氢站。道路运输方面的创新，则包括氢燃料公共汽车和卡车、电动汽车增程器(如前述荷兰氢电公司与HyMove B.V.合作项目)，以及加氢站所需技术(如前述HyET Hydrogen B.V.所提供的技术)等。

此外，前述天然气管网的改造，可使无法安装太阳能或地热供暖的老式住房依靠氢能实现供暖。荷兰的不少循环流化床锅炉制造商，已投入大量资金从天然气向氢气过渡。

最后，随着电力供应越来越依赖可再生能源和间歇性能源，确保足够的碳中性电力缓冲变得至关重要。前述地下盐穴贮存方案，以及可用于电网平衡、频率控制或应急电力系统的柔性电解槽(如前述荷兰氢电公司的厂区发电系统)，即为应对此问题的两种解决方案。

荷兰能源部门是在清洁氢能领域拥有经验、知识、产品和服务的理想合作伙伴。荷兰为发达国家和发展中国家应对复杂的能源供需提供了解决方案。与荷兰的合作和经商意味着各方投资于双赢的解决方案。公民、公司、研究机构、投资者和政府都可以共同努力，取得有意义的成果。