台湾地区氢能产业现状与发展趋势.pdf

木工机床2023No.2Management Science管理科学台湾地区氢能产业现状与发展趋势台湾地区氢能产业现状与发展趋势*Current situation and development trend of hydrogen energy industry in Taiwan周晓林陈 何吴俊芳（福建省机械科学研究院，福建 福州 350005）摘要：氢能是支撑可再生能源规模化利用的较为理想的互联媒介，也是未来能源转型升级的重要载体，对实现“碳达峰、碳中和”目标具有重要意义。文章对台湾氢能产业展开研究，梳理其发展现状和发展规划，并结合福建省氢能产业现状提出发展建议，为推动福建氢能产业发展，加强闽台产业融合提供参考。关键词：台湾；新能源产业；氢能中图分类号：F426.6文献标识码：A文章编号：1005-1937（2023）02-045-04Abstract：Hydrogen energy is an ideal interconnection medium to support the large-scale utilization of renewable energy，and also an important carrier for future energy transformation and upgrading.It is of great significance to achieve the goal of carbon peaking，carbon neutrality.The article conducts research on Taiwans hydrogen energy industry，sorts out its development status andplan，and proposes development suggestions based on the current situation of Fujians hydrogen energy industry，providing referencefor promoting the development of Fujians hydrogen energy industry and strengthening the integration of Fujian and Taiwan industries.Key words：Taiwan；new energy；hydrogen energy industry氢能是一种清洁高效、来源广泛、灵活高效、应用场景丰富、可大量存储的二次能源，相较于传统燃料具有能量密度大、零污染、零碳排等优点，可视为一种能够改变传统能源结构的重要载体。氢能的发展有助于环保、带动周边发展、打造新能源的产业供应链，对于解决台湾地区经常面临的夏季缺电危机以及长期能源安全具有重要的意义。氢能来源具有多元化的特性，可通过天然气重组、煤炭气化、电解水、光催化等方法取得。按制造方式不同可以分为四种类型：灰氢-化石能源制氢、蓝氢-化石能源制氢+CCS、蓝绿氢-热裂解制氢和绿氢-再生能源水电解产氢。目前有许多国家及地区相继投入绿氢生产规划，但全球均无大规模绿氢生产案例，制氢主要仍是以灰氢与蓝氢为主。1全球氢能产业概况近年来，世界各国家高度重视氢能产业发展，日本、韩国、荷兰等国家更是将氢能源社会列为国家重要发展方向，从各自资源条件、产业基础、市场承载能力及财力等方面系统规划。如在低碳制氢、液压储氢以及加氢站等氢能储运技术上加强研究、应用和推广，在工业、交通、储能、发电等多个领域开展实践探索，逐步形成了各具特色的发展模式。按照美国能源部发布的 国家清洁氢能战略与路线图，预计未来30年美国国内氢需求将大幅上升，同时制氢成本将降至1美元/千克；欧盟Repower EU 规划提出到 2030年要大量生产和进口可再生氢，用于氢能产业发展，并通过多个项目为氢能产业发展提供融资支持。日本“2050碳中和绿色增长战略”计划于2030年实现国内氢产量达到300万吨/年，2050年达到2000万吨/年，而韩国的 促进氢经济和氢安全管理法 也提出了2050年实现进口氢替代进口原油的目标。根据全球氢能权威组织国际氢能委员会预测，到 2050年氢能将占全球能源需求的 18%，市场规模将达到2.5万亿美元。氢能的普及将助力每年减少60亿吨以上的二氧化碳排放，并同时创造超过3000 万个就业岗位。世界能源理事会预计，到2050年氢能在全球终端能源消费量中的占比可高达25%。*福建省属公益类科研院所基本科研专项（2022R1004004）作者简介：周晓林（1992），男，经济师，主要从事产业研究工作。45WOODWORKING MACHINERY管理科学Management Science2台湾地区氢能产业现状与发展规划2.1氢能相关厂商布局台湾地区氢能产业链较为完整，但整体规模不大，产业链发展大多处于示范或研发阶段。目前制氢企业包括联华、三福、亚东、中石化、台湾中油等共计有23家，涉及纯化回收再利用业务的企业共计有7家；涉及氢气运输储存企业共计有11家，涉及储氢合金罐业务的企业共计有6家；涉及检测设备的企业共计有5家，涉及氨气甲醇供应企业共计有 3 家，以及各种周边配套零部件企业共计有 11家。从园区分布上来看，台湾地区氢能产业将主要围绕北、中、南三大园区（分别为北部氢氨专烧发电园区、中部再生能源产氢与发电园区、南部工业减碳园区）发展。2.2氢气供需分析2.2.1氢气供给台湾地区在电解产氢、储氢、运输技术方面相对落后，缺乏工业级的技术。当前台湾地区氢气有75%必须从岛外进口，自产仅占25%。根据台湾经济管理部门统计，2020年台湾地区氢气供应量为3.86万吨。其中，自产以灰氢为主，主要由岛内三大天然气供应商（联华气体工业股份有限公司、三福气体股份有限公司和亚东工业气体股份有限公司）供应，供应总量约为10296吨/年，其余自产部分大多来源于工业副产氢。台湾的制造业发展良好，每个工业园区的大型工厂都有大量的工业残余氢。例如，中华纸浆公司平均每天生产1.23吨副产氢。在硅片切割过程中，太阳能应用材料技术公司每年生产约548吨副产氢。由于各厂商氢气产生方式不同，副产氢纯度区别较大，不同纯度氢气回收利用的处理方式及价格都不一致，整合利用效率不高。台湾地区制氢原材料如石油、天然气与甲醇等皆依赖进口，成本较高。由于缺少合适的碳储存区域，不适合大量生产蓝氢。绿氢产制方面，目前国际上成熟的电解制氢技术效率只有60%，制氢成本偏高，难以大量推广。根据台湾地区“国际能源署”2021年报告，在2030年之前，台湾地区仍将以化石燃料制氢为主。2.2.2氢气需求目前台湾地区氢气主要应用于工业生产，其中半导体产业约占供应量的 29.4%，食品产业约占21.7%，金属加工约占 9.4%。在发电应用方面，目前台湾约有80%的电力来源于传统高碳排放能源，氢能发电市场需求较小。台湾地区氢能燃料电池主要应用于电信基站的备用电力，大型发电系统、燃料电池车辆等新兴项目目前还在验证阶段。近年来，台湾当局大力推广氢能发展，出台了一系列氢能补贴推广政策。据台湾工研院发布的台湾2050氢气应用发展技术蓝图 预测，2050年台湾地区氢需求量将达到435万吨/年，其中工业应用方面占174万吨/年：电子行业占2.8%，石化制程占4.6%，炼钢占42%，炼油占27.3%，碳循环产业占23.3%，发电应用方面占241万吨/年：集中式发电占238万吨/年，分散式发电占3万吨/年；载具应用占18万吨/年：大客车1.4万吨/年，小货车1.4万吨/年，小客车3.3万吨/年，堆高机0.1万吨/年，大货车12.2万吨/年。2.3氢气储运基础台湾地区目前暂无成熟的加氢站或氢气输送管路，液氢接收站等相关基础设施及技术仍处于前期评估阶段，未来将通过寻求更多的国际合作引进相关领先技术和设施。目前岛内氢气运输主要以高压槽车（气体）为主，且均为进口，每次运送量约为2800 Nm。台湾地区计划将在2023年底前于南部县市建置第一座加氢站。该项目将由台湾地区三大气体公司提供氢气，届时可为氢能车加氢。中兴电从2022年开始启动氢能华亚园区“A+”计划，在华亚园区租地建造氢能生产基地，主要应用于开发分布式加氢站、燃油车除碳机、氢能备源电力、低功率氢能车、氢能微电网系统及碳捕捉系统等产品。此外，台湾工研院正在着力研发载具专用储氢瓶，未来将应用在氢能载具上。2.4氢能应用产业2.4.1氢能发电2050年以前台湾地区将以发展混氢发电及氢燃料电池为主。1）混氢发电方面，为响应台湾地区46木工机床2023No.2Management Science管理科学“经济部能源局”提出了2025年起陆续进行间歇性供氢燃烧计划。目前台电与台湾中研院、西门子等单位合作，在高雄永安的兴达电厂开始实行“混氢5%发电示范计划”，在氢气槽车载来氢气后，通过管线传输到厂区内的氢气与天然气混合设备工作，原先100%天然气发电的机组，经过调整后混入5%氢气进行工作。按全年运转7000小时，一台机组就能产生7130吨的二氧化碳减排量，计划未来混氢比例将逐步提升至20%；2）氢燃料电池方面，台湾地区氢燃料电池产业已具备完整的上、中、下游供应体系，拥有一定的燃料电池整合及零组件制造能力，其中以备用电源应用最具成效。近年来，台湾燃料电池项目开始整合到交通工具、智能电网和智能社区中。目前台湾氢燃料电池产业，主要以开发电池组、系统外围零组件或燃料电池系统厂商居多且具备了与国际接轨的技术。如康舒科技为美国知名燃料电池大厂 Bloom Energy 唯一电源转换器供应商，高力热处理公司则供应燃料电池反应盒给 Bloom Energy，宏进金属及保来得公司亦协助Bloom Energy进行燃料电池关键性零组件连接板的制作以及陶瓷喷涂表面处理。2.4.2工业减碳台湾地区正大力推进工业低碳化，在钢铁业、石化业、半导体等领域推动氢应用发展。特别是在炼钢领域，台湾地区经济管理部门提出在燃料转换及创新技术范畴，2025-2030年以氢能应用评估及发展高炉氢能炼钢的创新技术为主；2030-2040年以氢混合天然气及高炉氢能炼钢示范为主；2040-2050年以绿氢应用示范与普及高炉氢能炼钢技术为主。中国钢铁股份有限公司和台湾成功大学、台湾大学、台湾清华大学等学校以及22位学者专家合作，成立了氢能冶金研究中心。研究通过高炉喷吹氢气、低碳燃料转换、钢化联产的技术以降低制程碳排，朝全氢能炼钢发展。其中，高炉富氢气体喷吹减碳技术将作为重要发展方向，目前处于示范验证阶段。富氢操作可通过增加炉内氢气含量，以氢代碳提升炉身间接还原反应，减少炉下部强吸热的直接反应，有助于降低炼钢过程中约 10%的碳排放。2.4.3氢能汽车台湾地区氢能汽车产业起步较晚，目前未有正式上路的氢能汽车，计划到2050年前实现25%的高载重、长途运输的大型客车与货车使用氢燃料发电。为达成2050年计划目标，在基础配套设施方面，台湾地区计划于2023年6月前完成“氢能汽车示范计划”草案，并完善配套基础设施，推动氢能汽车正式上路。在氢能车自主研发方面，2022年4月台湾研华科技有限公司联合彩碤新能源自制并成功上路全台首辆氢能巴士；在产品引进方面，台湾和泰汽车与台湾工业气体厂商联华气体合作，引进了日本最新氢能电动车 TOYOTA MIRAI，预计于2024年初开展试运行计划。2.5氢能产业发展规划2.5.1技术及政策方面台湾地区计划2040年前持续修订完善氢能生产、运输及进口相关法规：2025-2030年以发展氢生产及发电技术为主；2040-2050年以发展自产氢气、氢运输技术为主；2035-2050年实施氢能发电的小型示范机组商业化计划。在燃料转换及创新技术范畴，2025-2030年以氢能应用评估及发展高炉氢能炼钢的创新技术为主；2030-2040年以氢混合天然气及高炉氢能炼钢示范为主；2040-2050年以绿氢应用示范与普及高炉氢能炼钢技术为主。2.5.2供氢发展方面一是主要依赖国际蓝氢及绿氢的进口，配合相关基础设施建设，保障氢气稳定供给。二是逐步提高自产氢气：一方面凭借较好的风场与夏季日照时长优势，将太阳能与风力发电技术整合并联。将多余电力用于水电解产制绿氢，以燃料电池为载体作为备用电源，保障稳定供电；另一方面是采用天然气重组产生氢气，采用碳封存的方式生产蓝氢。2.5.3储运发展方面不考虑铺设长距离氢气输送管路，主要以车辆运输，围绕北、中、南三大特色园区及其他小园区的方式布建供氢网络，到2050年前建立完整氢气输储体系。基础设施方面，一是在高速公路沿途布建加氢站；二是逐步进行氢气运输接收站设置工作；三是开发液氨/氢气储存槽焊接技术及材料，搭建整合型液氨/氢气储运系统。47WOODWORKING MACHINERY管理科学Management Science2.5.4应用发展方面台湾氢能应用发展将以氢能发电、工业低碳化为主。能源发电采用先混烧、后专烧的方式，计划2050 年氢能发电占比达到 9-12%；工业低碳化方面，导入氢能炼钢工艺，开发高炉喷吹氢气、低碳燃料转换、钢化联产，持续面向全氢能炼钢发展。3福建省氢能产业发展现状及合作建议3.1发展现状福建发展氢能产业具有得天独厚的条件。一方面是供氢基础扎实，工业副产氢资源丰富，制氢潜力巨大，制储运区位优势明显；另一方面是应用场景丰富，炼化，化工、冶金，化肥等工业基础良好，用氢量巨大，全省有新能源汽车生产企业7家、专用车生产企业1家，具备氢燃料客车、物流车（含冷链物流）、专用车等整车研发及生产能力，有一定的氢燃料电池生产技术和研发能力，且多项氢燃料产业项目正在落地。虽然福建氢能产业具有巨大的发展潜力，但也面临不少困难和制约。一是全省氢能产业规模尚未形成，优势企业正处于项目落地阶段，带动全产业链发展的龙头效应尚未显示；二是氢能产业研发创新能力不足，全产业链存在多处核心技术短板，研发团队及人才队伍紧缺；三是基于氢燃料电池应用、氢冶金等新型氢能应用场景不多、规模偏小，工业副产氢提纯、电解水制氢等高纯度氢气供应不足；加氢站布局相对滞后，当前氢气加注成本相对较高。3.2合作建议1）鼓励技术创新。围绕国家氢能高质量发展重大需求，因地制宜把握氢能产业创新发展方向。加强闽台双方技术交流合作，聚焦技术短板及前沿技术，持续加强基础研究、关键技术和颠覆性技术创新，集中攻克氢能产业亟待解决的难题，完善产业链布局，打造完整产业生态。2）丰富应用场景。目前福建省氢能应用开发项目主要以氢燃料电池汽车为主，模式较为单一。可参考台湾氢能领域产业发展动态并结合省情，探索氢能新应用场景，如港口机械、船舶等，持续扩大产业规模。同时可以利用福建沿海交通的便利性，积极探索氢气出口的可能性。3）合作共拓市场。贯彻落实“鼓励两岸企业相互持股、合作创新、共创品牌、共拓市场”政策，深化闽台氢能领域交流合作，引入相关设备，持续完善产业生态。针对闽台氢能产业尚处于发展初期的现状，发挥两岸市场规模大、产业门类多、市场前景广、国际竞争力不断增强的优势，加强共性技术开发，开展技术合作创新，共同开拓国内与国际市场。参考文献：1 台湾氢能与燃料电池产业供应链OL.2023-05-11.https：/www.thfcp.org.tw/xmdoc/cont?xsmsid=0L351372585123928332.2 台湾2050净零转型 氢能 关键战略行动计划（草案）A.2022（12）.3 迈向2050净零排放台湾氢能大未来J.工业技术与资讯，2022（8）：24-25.4 廖伟辰，陈治均，黄孔良.全球氢能发展趋势及我国氢能发展规划A.2022（5）：6-8.5 万皓鹏.台湾氢能应用与发展策略OL.（2023-1-6）2023-05-11.https：/learnenergy.tw/index.php?inter=digital&caid=1&id=303.6 福建省科学技术协会.福建省氢能产业发展规划（20222025年）A.（2022-3-22）2023-05-11.7 张锐.氢能开发利用的全球竞速与晋级N.证劵时报，2023-3-28.（收稿日期：2023.05.11）48