荷蘭氫能生產(chǎn)與應(yīng)用

如何適應(yīng)和減緩氣候變化是全球面臨的最大挑戰(zhàn)之一，其中，能源綠色轉(zhuǎn)型發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。這種轉(zhuǎn)型是跨部門和跨國界的系統(tǒng)性問題，需要各國和國際社會緊密團結(jié)，共同努力。需要通過分享知識、經(jīng)驗和資源，加快清潔技術(shù)的開發(fā)和實施，從而實現(xiàn)目標。接下來我們將通過系列文章為大家介紹荷蘭科技辦公室關(guān)注的幾個主題，包括水、化學(xué)品回收、氫能以及電池領(lǐng)域，以更好地概述荷蘭可提供的綠色服務(wù)以及與中國合作的機會。

圖片：巴黎協(xié)定氣候目標

本文將聚焦在氫能上，通過探索荷蘭政府關(guān)于氫能生產(chǎn)與應(yīng)用的方法，深入分析氫能計劃有關(guān)進展情況。此外，本文還提供了荷蘭實施氫能相關(guān)項目可行的地方性資金措施。

01、氫能在氣候中和經(jīng)濟中發(fā)揮重要作用

清潔氫在氣候中和經(jīng)濟中發(fā)揮重要作用已成為國際社會的共識。這主要是由于清潔氫在平衡能源供需、季節(jié)性儲能和全球可再生能源進出口等方面創(chuàng)造了新的機遇。

氫能用途廣泛，可用于多個行業(yè)及應(yīng)用領(lǐng)域。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，氫可以作為天然氣的替代品，作為生產(chǎn)化學(xué)品的原料，作為幾乎所有運輸方式，特別是那些尚未實現(xiàn)電氣化運輸方式的碳中和燃料。這意味著我們可以逐步擺脫污染嚴重的行業(yè)（尤其是重工業(yè)），減少內(nèi)河航運和航空的排放，向更可持續(xù)過渡。

氫能還促進了可再生能源領(lǐng)域的發(fā)展，因為它為不穩(wěn)定的電力供應(yīng)帶來了靈活性，為進一步大規(guī)模投資風(fēng)能和太陽能發(fā)電鋪平了道路。此外，氫能的進一步發(fā)展還將提升電力輸送效率，促進能源的長期和大規(guī)模儲存。

02、荷蘭為應(yīng)對氫能挑戰(zhàn)所做的努力

因其復(fù)雜性和創(chuàng)新性，氫能的發(fā)展帶來了一系列不容忽視的獨有挑戰(zhàn)：

氫的生產(chǎn)成本（仍然）很高。為降低成本推動其廣泛應(yīng)用，有必要進一步加大研發(fā)投入和擴大生產(chǎn)規(guī)模；

作為一種新事物，清潔氫能市場框架需要進一步發(fā)展，還需要認可其有關(guān)認證、標準和（歐盟）法規(guī)；

需要刺激氫能需求，為其規(guī)模化生產(chǎn)提供充足資金。這將推動供應(yīng)鏈、需求鏈協(xié)調(diào)發(fā)展，從而降低成本，同時還可以推動建立整個氫能價值鏈；

雖然天然氣電網(wǎng)可以被改造用于儲存和輸送清潔氫能，但要充分利用清潔氫能，還需要進一步發(fā)展跨境基礎(chǔ)設(shè)施；

在使用清潔氫能替代化石燃料之前，還需要開發(fā)和測試氫能的各種應(yīng)用。

盡管面臨重重挑戰(zhàn)，但大規(guī)模氫能制造仍然是未來實現(xiàn)碳中和的可靠、可行解決方案。荷蘭有能力通過以下努力在未來實現(xiàn)碳中和：

擴大清潔氫能產(chǎn)能。荷蘭計劃到2025年實現(xiàn)500兆瓦的電解制氫容量目標。到2030年，這一目標提高到至少 3-4 吉瓦；

在與歐洲各國的合作中，荷蘭致力于使結(jié)構(gòu)性法規(guī)、網(wǎng)絡(luò)管理、認證和安全共同發(fā)揮作用，為氫能市場的發(fā)展鋪平道路；

重點關(guān)注地區(qū)、國家和國際氫能基礎(chǔ)設(shè)施和儲存；

開發(fā)和測試氫能運輸、工業(yè)和建造環(huán)境的各種應(yīng)用；

由于歐洲的能源使用率很高，建立有關(guān)氫能及其他可再生能源進出口的合作伙伴關(guān)系對于實現(xiàn)共同目標至關(guān)重要。

03、荷蘭是您清潔氫能發(fā)展方面的合作伙伴

國際合作是實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的核心，氫能的廣泛應(yīng)用也是如此。荷蘭愿意分享知識、經(jīng)驗和技術(shù)，讓氫能成為促進能源轉(zhuǎn)型的多種解決方案之一。

理想樞紐

荷蘭擁有許多優(yōu)質(zhì)、可靠的資產(chǎn)，這有助于開發(fā)氫這種清潔能源載體。靠近歐洲北海的戰(zhàn)略位置，眾多的風(fēng)力發(fā)電場、重工業(yè)和完善的航運網(wǎng)絡(luò)，使荷蘭可以作為西北歐的氫能樞紐。此外，荷蘭天然氣公司HyStock正在建設(shè)首個大容量地下儲氫項目，該項目將于2026年投入使用。

荷蘭可以在氫能進口、生產(chǎn)、儲存和分銷的每一個環(huán)節(jié)發(fā)揮作用。這在很大程度上得益于鹿特丹港，它被稱為歐洲最大的港口，是通往歐洲大陸其他地區(qū)的門戶。在鹿特丹，可以沿著鐵路和河流打造氫走廊，在鹿特丹里吉蒙德區(qū)（Rijnmond）和阿爾卑斯山及內(nèi)地之間開展內(nèi)陸航運來輸送氫能。鹿特丹還是大型土木工程項目馬斯平原港區(qū)二期（Maasvlakte 2）的所在地，這里正在開發(fā)建設(shè)轉(zhuǎn)換園區(qū)，為眾多能源公司提供氫能開發(fā)的電解設(shè)施。

應(yīng)用于鹿特丹港的解決方案可按比例擴展并適用于荷蘭其他港口，也可在國外進行復(fù)制推廣。此外，連接?xùn)|部和南部的氫能管道走廊也正在開發(fā)中，這將擴大覆蓋范圍，提高共享氫氣解決方案和專業(yè)知識的便利性。

現(xiàn)有的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施將用于氫能輸送

荷蘭龐大的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)是其擁有的另一項重要資產(chǎn)，該網(wǎng)絡(luò)也是世界上最先進的網(wǎng)絡(luò)之一。HyWay27研究報告證明，現(xiàn)有的天然氣網(wǎng)絡(luò)可用于地區(qū)之間和國外的氫能運輸。荷蘭與鄰國正一起籌備建設(shè)一個被稱為氫能骨干網(wǎng)的跨國氫能基礎(chǔ)設(shè)施。

荷蘭具備氫能開發(fā)利用的專業(yè)知識

作為歐洲第二大氫能用戶，荷蘭在天然氣領(lǐng)域擁有悠久的歷史，可以利用多年的知識和經(jīng)驗開發(fā)整個氫能價值鏈。同樣，在化工和能源密集型行業(yè)的豐富經(jīng)驗也使得荷蘭擁有將氫能準確應(yīng)用于大型工業(yè)之中的專業(yè)知識。最后，憑借在電化學(xué)領(lǐng)域的強大研發(fā)實力，荷蘭研究機構(gòu)在電解制氫技術(shù)的必要改進和連續(xù)市場的創(chuàng)新方面發(fā)揮著重要作用。

荷蘭的方法

荷蘭采取了“四重螺旋”的方法來解決全球性挑戰(zhàn)，即政府部門、學(xué)術(shù)機構(gòu)、企業(yè)和社會組織共同參與的合作環(huán)境。這種合作性質(zhì)不僅在荷蘭國內(nèi)得到運用，還在與歐洲及歐洲以外地區(qū)建立的緊密聯(lián)系中體現(xiàn)。通過合作，我們可以共同創(chuàng)造解決方案，開發(fā)可持續(xù)的商業(yè)模式，并加強世界各國推動全球能源轉(zhuǎn)型的能力。

一些合作的研發(fā)項目以及投資和籌資活動已經(jīng)在進行中。例如，HyDelta是一個由頂級氫能企業(yè)組成的集團，著力于為氫能的運輸和不同用途提供綜合解決方案；“GroenvermogenNL”是一項研究、示范和投資計劃，該計劃最近獲得了8億多歐元的資金，用于推動氫能及化學(xué)領(lǐng)域進展的推廣、創(chuàng)新、轉(zhuǎn)換、重建和培訓(xùn)，我們將在下文中著重介紹該計劃。

歐洲首個氫谷

荷蘭北部地區(qū)具有這樣一個獨特的機會：即以經(jīng)濟高效的方式開發(fā)一個綜合的氫能生態(tài)系統(tǒng)，這將不僅改變?nèi)驓淠馨l(fā)展的游戲規(guī)則，還將加速能源轉(zhuǎn)型。這種綜合方法可以讓荷蘭最頂尖的技術(shù)匯集于一個特定地區(qū)，并發(fā)揮作用。從可持續(xù)能源的來源和生產(chǎn)，再到儲存、運輸和應(yīng)用，整個氫價值鏈都可以在這里形成。

氫谷目前有30多個正在運行和籌備中的子項目，由公共和私營相關(guān)方在4個不同主題下采取跨部門方法進行：氫能儲存與基礎(chǔ)設(shè)施，生產(chǎn)氫能作為工業(yè)原料使用，在居民區(qū)使用氫能作為熱能和電力來源，以及將氫能用于可持續(xù)交通。

憑借歐洲首個氫谷的地位，荷蘭可以加速能源轉(zhuǎn)型和氫能發(fā)展，并為國際社會樹立模板。

04、可用資金——GroenvermogenNL

氫能的發(fā)展對荷蘭來說非常重要，這一點也可以從大量資金的投入中看出來，這些資金專門用于氫能項目、工業(yè)以及科學(xué)和研究等領(lǐng)域。荷蘭國家增長基金（National Growth Fund）就是一個很好的例子——這是荷蘭經(jīng)濟事務(wù)及氣候政策部和財政部的一項舉措。通過國家增長基金，荷蘭政府將在2021年至2025年期間撥款200億歐元，用于在結(jié)構(gòu)性和持久經(jīng)濟增長方面潛力最大的領(lǐng)域項目進行投資，其中就包括研究、開發(fā)和創(chuàng)新領(lǐng)域。作為實施機構(gòu)之一的荷蘭研究理事會（NWO）參與其中的很多項目，包括為科學(xué)研究或科學(xué)人才籌備資助計劃等。

而前文提到過的“GroenvermogenNL”就是國家增長基金中的一項荷蘭經(jīng)濟社會綠色能力投資計劃。通過該計劃，綠色氫能將拉動以化石能源為基礎(chǔ)的社會與工業(yè)向可持續(xù)能源供應(yīng)過渡。如此，荷蘭將能夠創(chuàng)建一個新的產(chǎn)業(yè)，營造更具吸引力的商業(yè)環(huán)境，該投資計劃將持續(xù)到2028年。

“GroenvermogenNL”是一個臨時性組織，由三個領(lǐng)先行業(yè)（高科技系統(tǒng)與材料、化學(xué)工業(yè)和能源）的參與者組成。其目的是加速綠色氫能（和綠色化學(xué)）市場的開發(fā)。荷蘭政府于2021年4月9日通過國家增長基金向“GroenvermogenNL”撥款3.38億歐元，表明了對該計劃的信心。有了這筆資金，“GroenvermogenNL”將在未來幾年采取重大舉措，重點開展研發(fā)、小型試點和示范項目以及人力資本方面的工作。

目標

加速—到2024年建成5個項目

擴大規(guī)模 – >500 兆瓦

降低成本 – 2-2.5 歐元/公斤

面向未來的關(guān)鍵行業(yè)— 4 個關(guān)鍵行業(yè)

創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng) –>50 家企業(yè)

價值鏈

實現(xiàn)“GroenvermogenNL”的目標，需要清楚地了解氫能（工業(yè)）應(yīng)用的價值鏈，并把握住其中有助于凝聚不同活動的重點環(huán)節(jié)。隨著與綠色氫能相關(guān)的市場條件的快速演變，適應(yīng)性地調(diào)整所遵循的道路。“GroenvermogenNL”的回報表現(xiàn)為對完成各個項目和不同產(chǎn)品所提供的具體支持。

氫能網(wǎng)絡(luò)的形成

“GroenvermogenNL”明確尋求與電化學(xué)轉(zhuǎn)化與材料咨詢委員會（Advisory Committee for Electrochemical Conversion & Materials）、電解設(shè)備制造商平臺、國家氫能計劃（包括荷蘭可持續(xù)氫能進口計劃）下的相關(guān)工作組、從事氫能開發(fā)的區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群等機構(gòu)以及志同道合的其他各方開展合作。這些倡議和組織為改善荷蘭的可持續(xù)性，特別是綠色氫能的作用做出貢獻。這些組織既是“GroenvermogenNL”有關(guān)活動的參與者，也是組織者。國家氫能計劃及其下設(shè)的工作組，以及對各層級政府雄心計劃（歐盟、國家、地區(qū)）的看法至關(guān)重要。與國家增長基金項目之一的NextGen High Tech以及電解設(shè)備制造商平臺的合作有助于加強與荷蘭制造業(yè)的聯(lián)系。區(qū)域集群協(xié)助其所在地區(qū)的企業(yè)開展具體項目和實現(xiàn)目標。領(lǐng)先行業(yè) 、可持續(xù)過程技術(shù)研究所（Institute for Sustainable Process Technology）、VoltaChem共享創(chuàng)新計劃和荷蘭國家應(yīng)用科學(xué)研究院（TNO）等組織分享知識并貢獻項目計劃，而 “GroenvermogenNL”可以根據(jù)該計劃規(guī)劃活動或做出貢獻。

“GroenvermogenNL”希望通過部署資源、交流知識和對接各方，以及在更廣泛的轉(zhuǎn)型中澄清氫能的系統(tǒng)功能，為氫能網(wǎng)絡(luò)做出相關(guān)貢獻。

05、第二個“GroenvermogenNL”研究聯(lián)盟成立

HyUSE（氫技術(shù)開發(fā)和加速使用評估）聯(lián)盟是由“GroenvermogenNL”和荷蘭研究委員會通過創(chuàng)新程序成立的——鼓勵各參與方在全國范圍內(nèi)開展合作，重點關(guān)注行業(yè)提出的問題，并提交一份提案。最終HyUSE由30個合作方組成了聯(lián)盟：8所大學(xué)、5所應(yīng)用科學(xué)大學(xué)、3家研究機構(gòu)和14家工業(yè)合作伙伴。

如今，HyUSE已獲得1400多萬歐元的資助。在工業(yè)界和其他機構(gòu)的資助下，該項目將在未來六年內(nèi)獲得1650多萬歐元的資金，用于研究氫能的直接應(yīng)用。其目標是研究未來如何將氫能作為工業(yè)、重型運輸業(yè)和當?shù)啬茉垂?yīng)的燃料。

以氫能為燃料

氫主要作為原料用于煉油和氨氣生產(chǎn)等工業(yè)生產(chǎn)過程。氫還可以用作燃料，使高溫工藝過程無碳化。此外，如太陽能和風(fēng)能不足時，燃料電池可利用氫來發(fā)電。在運輸領(lǐng)域，氫可以作為燃料，使卡車和船舶排行駛過程中排放水蒸氣而不是有害氣體。

應(yīng)該如何對工廠進行改造而令其使用氫而不是天然氣？如何確保氫能在公路或海上的安全運輸？在從化石燃料向氫能的過渡過程中，如何防止意外情況發(fā)生？HyUSE將研究在這些領(lǐng)域應(yīng)用氫能的下一代技術(shù)。此外，該聯(lián)盟還將致力于各種價值鏈中氫能應(yīng)用的法規(guī)、社會支持、商業(yè)模式和系統(tǒng)方面的工作。

GroenvermogenNL的Sofia Derossi表示：“氫能對于難以電氣化的能源密集型行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)電氣化具有特別的吸引力，例如在玻璃生產(chǎn)或某些化學(xué)工藝中，以及在不適合電池的重型運輸中使用氫能。同時，氫能為溫室等各種獨立應(yīng)用提供了出色的解決方案。該聯(lián)盟將從事具體用例的應(yīng)用，使研究立即產(chǎn)生影響，并促進氫在社會中的進一步應(yīng)用。”

2030年左右引入市場

HyUSE聯(lián)盟將對各種技術(shù)和應(yīng)用進行研究，預(yù)計將于2030年左右全面引入市場。此外，聯(lián)盟還在考慮改進現(xiàn)有的基于氫能的技術(shù)。除了開發(fā)氫能技術(shù)，發(fā)展創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)也是聯(lián)盟的一個重要目標。該群體將為氫和其他可再生能源載體價值鏈中的利益相關(guān)者提供可靠的信息，以便他們做出投資決策。

HyUSE項目負責(zé)人Frank Willems表示：“從航運、園藝和機場等具體用例開始，我們正在從燃料靈活性、系統(tǒng)成本和系統(tǒng)集成方面處理目前面臨的障礙。我們不僅正在研究創(chuàng)新技術(shù)，還正在研究商業(yè)案例和必要的支持政策。這加速了氫能的大規(guī)模使用，并極大地促進了荷蘭的綠色氫能經(jīng)濟的發(fā)展。”

06、共同開啟氫能機遇

荷蘭深諳只有通過共同努力與合作，才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。通過參與歐盟“地平線2020”及后續(xù)計劃，荷蘭堅信歐盟關(guān)于放棄化石燃料，轉(zhuǎn)向更可持續(xù)能源的承諾，致力于現(xiàn)在和未來通過卓越的科學(xué)研究解決全球性挑戰(zhàn)。

荷蘭在高科技環(huán)境中蓬勃發(fā)展，在這樣的環(huán)境中，全球參與者在荷蘭創(chuàng)建了由專業(yè)公司和研究機構(gòu)組成的靈活、快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)。荷蘭擁有組織分工明確的國家清潔能源聯(lián)盟，熱衷于在許多領(lǐng)域進行國際知識和技能交流，例如建立國際供應(yīng)鏈等。從生產(chǎn)、進口和制造電解設(shè)備，到運輸、儲存和重工業(yè)應(yīng)用，氫能提供了廣泛的可能性。荷蘭特別注重可再生能源的創(chuàng)新，并為合適的技術(shù)提供商、研究人員和其他專家提供了快速便捷的途徑。