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氢能大国崛起系列之——美国

导读: 美国对自身在未来国际氢能源格局中的定位并不仅仅是占据一席之地。

在全球面临环保压力和能源危机的严峻背景下,开发替代传统能源的新型清洁能源被视为摆脱困局的首要突破口。与此同时,氢能凭借着出色的储量、比能量密度优势及广泛的技术适应性,在众多能源选择中脱颖而出,被世界各国视为未来最具发展前景的新能源之一。

但开发有先后,进展分快慢,究竟哪国能在新一轮的能源大战中率先占领高地,从而在未来的能源格局中赢得更多话语权?

该系列文章将从氢能产业政策及产业链环节发展情况,客观介绍日本、韩国、欧洲、美国、中国等多个国家/地区在氢能领域的整体实力及发展潜能。

10月8日,美国迎来了5天前刚经参议院认证通过的“全国氢能与燃料电池日”,纪念日期间,美国能源部(DOE)、行业组织、国家实验室及州和联邦政府在全国各地举行了多种交流、宣传活动,以提高公众对氢能与燃料电池的了解。

作为全球第一个为氢能和燃料电池设置全国性节日的国家,美国对该产业的重视可见一斑,但这种看重并非全球兴氢背景下的“凑热闹”,而是数十年氢能产业底蕴的一瞥。

强调国内/国际产业影响力塑造

作为世界第一经济强国,美国对能源以及能源变革重要性的理解相当深刻,这导致其自1990年起制定推动氢能源产业发展的种种政策时,保持着从政策评估、商业化前景预测,到方案制定、技术研发,再到示范推广的成熟产业发展思路。

美国对氢能源的关注可以追溯到1970年的石油能源危机时期。由于能源自给项目失败,美国国家能源研究和开发组织开始赞助氢能源相关研究,并在迈阿密召开了第一次国际会议。

1990年,美国颁布了《Spark M.Matsunaga 1990年氢研究、开发及示范法案》,制定了“氢研发五年管理计划”,期待在最短时间内,采用较为经济的方法,突破氢生产、分配及运用过程中的关键技术。

考虑到商业化推广问题,1996年《氢能前景法案》在美国诞生,其目的在于“使私营部门展示将氢能用于工业、住宅、运输的技术可行性。”

通过前期的基本技术探索,以及商业用途的可行性论证,美国基本明确了氢能发展方向,正式踏入技术研发、示范阶段。

2003年,美国正式启动“总统氢燃料倡议”,计划未来5年投入12亿美元,重点研究氢能生产、储运技术,促进氢燃料电池汽车技术及相关基础设施在2015年前实现商业化。

2005年,美国两院通过了能源政策法案,提出汽车制造商在2015年前为消费市场提供氢燃料汽车的目标。

2012年,时任美国总统奥巴马向国会提交了总额3.8万亿美元的2013财年政府预算,其中63亿元拨往DOE用于燃料电池、氢能、车用替代燃料等清洁能源的研发和部署。

与此同时,美国重新修订了氢燃料电池政策方案,将燃料电池税收地面政策细化为3个层次,对燃料电池系统的效率转换提出更高要求,并对国内任何运行的氢能基础设施实行30%-50%的税收抵免。

2016年,美国制定了2020年将H2价格降至USD7/gge的价格目标,延长了各州税收抵免政策,同时加利福尼亚州、康涅狄格州、马里兰州、马萨诸塞州、纽约州、俄勒冈州、罗得岛州、佛蒙特州8州共同签署了《州零排放车辆项目谅解备忘录》,计到2025年发展330万辆包括氢燃料电池汽车的新能源车。

丰富而全面的政策为美国国内氢能源产业成长提供的助力是不言而喻的。

资料显示,当前美国国内有超过5000辆燃料电池车上路行驶,近40座加氢站启动并运行,超过240千瓦的燃料电池备用电源在超40个州实现安装。

值得一提的是,美国在密集推动国内氢能研究和产业发展的同时,一直试图强调和培养在该领域的国际影响力。

从1970年尝试氢能研究时就召开的国际会议,到2003年在华盛顿成立由美国、澳大利亚、巴西、加拿大、中国、意大利、英国、冰岛、挪威、德国、法国、俄罗斯、日本、韩国、印度、欧盟委员会参加的《氢经济国际伙伴计划》。美国对自身在未来国际氢能源格局中的定位,或许并不仅仅是占据一席之地。

DOE主导 多家企业呈现巨头之相

当然当前美国在氢能领域取得的实际成就,与国内氢能相关组织和企业的推动、配合密不可分。

就美国国内而言,在政府层面近50年的指导培育下,美国国内已经涌现出一批分散在氢能源产业链各环节的优质企业。美国氢能源产业整体呈现出DOE主导,多家企业具备争夺全球氢能巨头潜力的局面。

DOE是美国政府在氢能领域的主导机构,在DOE的组织下,美国建立起以DOE所属国家实验室为主导,大学、研究所及企业为辅的科研体系。仅2012-2013年间,DOE所属国家实验室就承担了48项氢和燃料电池相关项目约占38.1%,美国各公司承担53项,约占42%。

在这一体系下,美国氢能与燃料电池科研项目取得较大的突破,截至 2017 年 3 月,美国拥有相关优专利族16205个,数量仅次于日本,居于全球第二位。

2013年,DOE还和现代、奔驰、日产以及丰田汽车等共同出资启动了H2USA项目,意在着重开发氢燃料电池和建立更为广泛的燃料电池充电站。目前H2USA已拥有超过50个合作伙伴。

按照DOE的说法,自2006以来,其支持的各类项目已在帮助燃料电池成本降低50%的情况下,实现耐用性翻倍,所需铂用量显著减少。

企业层面,美国在氢能产业链上、中、下游都已拥有出色的企业代表。如提供氢基础设施解决方案的Air Product;以叉车燃料电池为主的Plug Power、固定式燃料电池为主的Fuel Cell Energe、Bloom Energe等大型燃料电池生产企业;以通用为代表的主机厂等。

Air Product

全球领先的氢燃料加注及加氢设施供应商,业务覆盖加氢站上下游,拥有与氢气供应和分散技术相关的大量专利组合。其氢燃料技术被广泛应用于汽车、卡车、厢式货车,公交车,小型摩托车、叉车、机车、飞机、手机信号发射塔、材料装卸设备等领域。

1993年Air Product建立起旗下第一座,截止目前Air Product已参与包括美国、中国、日本等20多个国家超200座加氢站项目。

2017年,Air Product宣称其在美国加利福尼亚州的数座加氢站,已实现每千克不到10美元的价格向燃料电池车用户供氢。

Plug Power

全球知名燃料电池集成系统提供商,其主要产品为质子交换膜燃料电池和燃料加工技术。

货品搬运领域是Plug Power公司燃料电池的主要市场,其主要客户有沃尔玛、亚马逊、奔驰、宝马、宝洁等,2017年该公司净收入同比增长20%。

Fuel Cell Energe

全球领先的综合性燃料电池公司,主要产品韦可用于现场发电的、热电联产及分布式发电的MCFC,拥有超300兆瓦的发电装机容量。

其技术核心集中在燃料电池和系统组装两方面,主要客户为美国政府以及POSCO和DOMINION,目前Fuel Cell Energe旗下DFC发电厂已在全球超50个地区提供服务。

通用

通用在氢燃料电池车领域的研发起步较早,而且保持着较为稳定的新产品研发进展。

1966年通用汽车发布全球首辆氢燃料电池车Electrovan,该车配备的燃料电池由32个串联的薄电极模块构成,可提供32kw稳定功率输出,峰值约160千瓦。

尽管在民用领域进展并不十分顺利,但通用的氢燃料电池产品在军用领域却收获颇丰。

2005年,通过与美国陆军坦克车辆研发和工程中心(TARDEC)合作,通用向美国陆军交付了第一辆以燃料电池为动力的卡车雪佛兰Colorado ZH2,该批卡车主要用于武器运输。

此外,通用还与美国海军合作研发、测试了搭载氢燃料电池系统的无人水下舰艇(UUV)。

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