美国清洁氢的战略愿景和举措 ： 斥资70亿美元建立7中心

2023年6月，美国能源部（DOE）发布了《美国国家清洁氢战略和路线图》（以下简称《路线图》），并于10月斥资70亿美元在全美建立七个区域清洁氢中心。本文对美国近期氢能布局情况进行跟踪分析。

美国是全球最大的氢气生产国和消费国之一，氢能产业已经具备了一定的规模和发展条件。《路线图》指出，作为一种多功能的能源载体和化学原料，清洁氢的发展能为美国带来巨大利益，是美国实现脱碳目标以及成为新兴行业全球领导者的关键。近期，美国密集出台国家级氢能战略路线图、政府动议和研究活动，并斥资70亿美元在全国范围内建立七个区域清洁氢中心，加大对氢能行业的投资、研发和布局，以增强美国在全球清洁能源市场的长期竞争力，提供就业岗位，减少碳排放。在组织形式方面，美国采用以能源部牵头的多部门联合攻关；在技术领域方面，部署清洁氢项目，重点推进电解技术，降低清洁氢生产成本；在市场化方面，通过氢中心开发氢生产、分配和使用的区域网络，加强安全审查。

商业化氢能部署对发展清洁能源经济、实现长期脱碳目标至关重要，《路线图》提出，美国清洁氢的战略愿景是：为实现碳中和及未来可持续、有韧性、公平的经济而发展可负担的清洁氢能。到2050年美国清洁氢产能将达到5000万吨，到2028年实现电解水制氢成本达到2美元/kg，2036年实现1美元/kg，同时将为美国带来约十万个新增岗位（包括工程师、建筑师以及制造业、原材料供应链等领域）。

从未来场景看，清洁氢需求呈现出指数级增长趋势。

《路线图》预测，美国清洁氢的生产目标到2030年可增加到每年1000万吨，到2040年增至2000万吨，到2050年增至5000万吨。支撑2030年生产目标的部门需求场景主要来自于氨生产、石化行业以及可能的其它需求（如出口、特种化学品和石油精炼等），支撑2040年生产目标的部门需求场景主要来自于卡车、生物燃料、钢生产、储能/电力领域、混合天然气供热、甲醇以及可能的其他需求，支撑2050年生产目标的部门需求场景则是在2040年的基础上增加了电转液燃料。

从主要障碍看，成本、基础设施和公众认知是关键。

为识别清洁氢市场的关键障碍，美国能源部组织了专门峰会，探讨“是什么阻碍了美国公众对氢气的广泛接受和市场采用？”根据3000多名利益相关者的陈述，共得出九大障碍（如图1）。其中排名前三的关键影响因素是最终用户使用成本（22%）、氢气基础设施是否充足（19%）和公众认知与意识（17%），另外，安全性问题仅有6%的参与者投票，说明公众对美国的设施建设较有信心。

1、重点布局三大方向：低成本氢气生产（电解制氢）、安全储氢和产业化场景应用。

美国能源部主要聚焦氢能十一个计划领域：氢气生产、氢气输送、储氢、燃料电池、应用/技术验证、氢能安全、氢能规范和标准、氢能教育、氢能基础研究、系统分析、系统集成。美国氢能发展按十年为一个阶段制定技术攻关计划和应用目标。一是大幅降低氢能制造、氢能运输、氢能储存环节的成本。美国计划2030年清洁氢的生产成本降至1美元/kg（降幅约80%），输配成本需降至2美元/kg。《两党基础设施法》制定了10亿美元的电解水制氢计划，囊括了从研发、示范到产业化的完整创新链。“氢能攻关计划”专门成立由国家实验室主导的电解槽技术研发联盟（H2NEW）。二是安全运储环节重点探索载氢材料研发，汽车加氢站的碳纤维高强度储运氢新材料的研究；船上储氢新方法（如在绝缘液体储罐中）。三是拓展具有战略影响力的终端应用场景。美国要想从清洁氢中获取最大收益，必须锚定特定战略性应用领域而非“全面开花”。

表1 美国清洁氢在终端领域应用日程及技术路线

2、加大投入设立七大氢能中心，布局氢产业链核心环节。

根据2023年6月发布的《美国国家清洁氢战略和路线图》，2023年10月13日，美国能源部最终宣布投入70亿美元设立氢能中心，这是美国历史上对氢能投资最大一笔财政预算，每个氢能中心根据能源基础和产业优势制定侧重点不同的发展战略，将启动一个由清洁氢生产商、消费者和氢能基础设施配套者组成的全国网络，同时支持清洁氢的生产、存储、运输和最终使用。七个中心预计每年共生产300万吨氢气，达到美国2030年产量目标的近三分之一（表2）。

表2 七大氢能中心基本情况

一是内外多部门联合攻关形式实施氢能战略。

为协调不同部门，美国政府成立了氢能跨部门工作组（图1） ，整体化推进清洁氢能实施方案。氢能跨部门工作组由能源部氢能和燃料电池技术办公室主任Sunita Satyapal直接领导，涉及财政部、农业部等联邦机构，工作组内部分为三个小组：（1）大规模氢能供需工作组；（2）氢能基础设施、选址和许可工作组；（3）氢能分析和全球竞争力研究工作组。

图1 美国氢能跨部门工作组具体构成及目标

同时，美国能源部其下属的能源效率和可再生能源办公室在氢能计划中发挥领导作用。美国能源部承担国家氢能计划的组织、实施和协调功能，能源效率和可再生能源办公室负责指导氢气生产、储存和运输，并将氢能推广至固体燃料电池、交通运输以及其他最终产业用途。此外，化石能源和碳管理办公室、核能办公室、科学办公室、电力办公室、清洁能源示范办公室以及能源高级研究项目办公室也参与氢能计划，负责管理涉及氢技术的活动。

二是为推动清洁氢发展制定关键配套政策。

（1）制定技术标准，保障数据畅通。（2）基础设施遵循“评估选择-开发示范-规模化部署”的规划开展建设。（3）注重短期政策激励带动中长期的标准输出与大规模出口。（4）氢能使用与能源公平方面出台工人培训措施与社区共享氢能发展的福利方案（表3）。

表3 美国清洁氢能关键配套规划

本文来源于《科技发展研究》2024年第2期（总第675期）。薛奕曦，上海大学教授；黄梅波，上海对外经贸大学教授

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