國際大石油公司氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑及啟示

臧昊炎

（寧波諾丁漢大學(xué)，浙江寧波 315000）

0. 引言

由于2014 年以來的油價(jià)下跌及持續(xù)走低的態(tài)勢，世界各國的石油工業(yè)遭遇了沉重的打擊，各國石油公司都存在不同程度的損傷：嚴(yán)重虧損甚至倒閉破產(chǎn)，石油行業(yè)的生存危機(jī)到來。為此，各家石油公司紛紛開始從自身找問題，研究世界油氣供需格局以及自身商業(yè)模式是否存在問題，一方面油氣并舉，向氣電方向延伸，另一方面加強(qiáng)技術(shù)投入，從新能源尤其是在氫能源和相關(guān)儲(chǔ)能技術(shù)方面著手，進(jìn)而向“綜合性能源公司”轉(zhuǎn)型。2020 年初，受新冠疫情全球蔓延和“歐佩克”減產(chǎn)談判破裂等因素影響，今年國際油價(jià)大幅跳水，美國WTI 輕質(zhì)原油一度跌破20美元/桶，盡管沙特、俄羅斯目前達(dá)成了減產(chǎn)協(xié)議，但疫情的肆虐，尤其是美國和歐盟成為疫情的重災(zāi)區(qū)，將重創(chuàng)世界經(jīng)濟(jì)，石油需求或?qū)⑦M(jìn)入一個(gè)相對較長的低迷時(shí)期[1]。能源結(jié)構(gòu)向清潔低碳轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為全球石油公司的共識，持續(xù)的低油價(jià)印證了國際大石油公司向能源多元化發(fā)展，推進(jìn)公司向低碳化和清潔化方向轉(zhuǎn)型的正確性。隨著氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的突飛猛進(jìn)，石油企業(yè)競爭更趨激烈。

1.國際大石油公司氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的路徑調(diào)研

國際大石油公司能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中，選擇氫能為替代能源的意愿強(qiáng)烈。據(jù)挪威船級社研究報(bào)告顯示，對國際領(lǐng)先石油企業(yè)1000 余名專業(yè)人士的調(diào)查表明，52%的受訪者表示，氫能將在10 年內(nèi)成為能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在未來能源結(jié)構(gòu)中的占比將不斷提升，應(yīng)加大對該領(lǐng)域的研發(fā)和資金投入。從發(fā)展趨勢看，2019 年底有21%受訪者表示自己組織已經(jīng)在積極步入氫能領(lǐng)域。截至2020 年底，這一比例增長了一倍，達(dá)到了42%，顯示出國際領(lǐng)先石油公司向氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢更加明顯；從重視程度看，已有17%的大石油公司將氫能作為2020 年首次或進(jìn)一步研發(fā)投資的優(yōu)先領(lǐng)域；從應(yīng)用角度看，73%的受訪者認(rèn)為在財(cái)務(wù)上取得收益是推動(dòng)組織加大氫能應(yīng)用規(guī)模的基本要求。下面以殼牌、BP、挪威國油、斯倫貝謝、貝克休斯、?？松梨诘葒H大石油公司為例，介紹研究這類石油公司在圍繞氫氣制取、儲(chǔ)運(yùn)以及加氫站建設(shè)方面的豐富實(shí)踐案例。

1.1 殼牌

石油巨頭殼牌集團(tuán)作為全球性能源產(chǎn)品和服務(wù)提供商，目前服務(wù)著全球100 多萬商業(yè)和工業(yè)客戶，并擁有超46000 家加油站。經(jīng)過30 余年的發(fā)展探索，殼牌在綠氫制造儲(chǔ)存利用方面已經(jīng)形成了全球范圍的布局及相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈，為未來可再生能源業(yè)務(wù)開展打下了基礎(chǔ)。目前，殼牌在全球已經(jīng)公布了7 個(gè)碳中和氫能項(xiàng)目（通過使用可再生能源脫碳）：德國萊茵蘭的REFHYNE 項(xiàng)目、荷蘭的NortH2 項(xiàng)目、鹿特丹港綠色氫能基地項(xiàng)目、荷蘭氫能一號項(xiàng)目、埃門GZINex 能源基地的氫能創(chuàng)新基地項(xiàng)目、張家口綠色氫能一體化示范基地項(xiàng)目和格羅寧根加氫站項(xiàng)目。殼牌是交通運(yùn)輸用氫的初始倡導(dǎo)者之一，殼牌已經(jīng)在全球開展了眾多舉措和業(yè)務(wù)。通過梳理殼牌公司氫能業(yè)務(wù)發(fā)展歷程與產(chǎn)業(yè)鏈布局情況，能明顯發(fā)現(xiàn)近年殼牌日益加快其氫能業(yè)務(wù)的發(fā)展步伐，充分利用合作共建的方式圍繞加氫站和綠氫工廠、運(yùn)氫船三大環(huán)節(jié)展開氫能業(yè)務(wù)布局。殼牌已明確提出其市場占有率目標(biāo)：全球市場占有率在2035 年前后達(dá)到10%以上。

殼牌利用其全球市場優(yōu)勢，充分結(jié)合各國政府的支持開展氫能業(yè)務(wù)的探索。在德國政府的支持下，殼牌與H2Mobility 公司合作，在全國共同開發(fā)布設(shè)乘用車加氫站網(wǎng)絡(luò)。2016 年，殼牌與川崎重工簽署協(xié)議，合作開發(fā)液氫運(yùn)輸船；殼牌還與日本巖谷產(chǎn)業(yè)、日本電源開發(fā)公司合作，將澳大利亞豐富的低質(zhì)褐煤轉(zhuǎn)化為氫氣，液化后船運(yùn)至日本，2017 年2 月，殼牌與豐田正式達(dá)成合作協(xié)議，在加利福尼亞州建造7 座加氫站，并將在2024 年增加至100 座[2]。殼牌與法國液化空氣公司、林德公司、汽車制造商戴姆勒公司、道達(dá)爾公司、奧地利石油公司等成立合資企業(yè)，計(jì)劃在2023 年前建設(shè)390 個(gè)氫氣零售站點(diǎn)，其中230 個(gè)站點(diǎn)使用殼牌品牌。2009 年，殼牌首次進(jìn)入中國氫能領(lǐng)域，在中國建立了第一座商業(yè)運(yùn)營的加氫站，現(xiàn)由同濟(jì)大學(xué)運(yùn)營。2020 年11 月，殼牌中國首個(gè)商業(yè)化氫能項(xiàng)目落地張家口。該項(xiàng)目將張家口豐富的可再生電力通過電解制備成綠色氫氣，一期年產(chǎn)量近3000t，可滿足400 多輛氫燃料電池公交車的需求。2022 年1 月28 日，殼牌啟動(dòng)了其在中國的第一個(gè)商業(yè)化氫能項(xiàng)目—河北張家口綠色氫能一體化示范基地項(xiàng)目。

1.2 BP

以油氣勘探開發(fā)、煉油、油品零售和運(yùn)輸以及石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)和銷售等為主要業(yè)務(wù)、成立于1909 年的BP，是世界上最大、最古老的私營石油公司之一。其無論是制氫經(jīng)驗(yàn)還是汽車加氫站運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)都是世界上首屈一指的存在。與戴姆勒克萊斯勒公司、福特公司合作研究先進(jìn)燃料電池技術(shù)、在北京中關(guān)村建成中國第一座加氫站等項(xiàng)目都是BP 主導(dǎo)運(yùn)行的，在探索氫能應(yīng)用方面，BP 的步伐遍及全球，H2Teesside 項(xiàng)目是由BP 主導(dǎo)，目前是英國最大的藍(lán)氫工廠。該項(xiàng)目利用天然氣生產(chǎn)藍(lán)氫，目的是打造全球首個(gè)零碳工業(yè)中心，以扶持英國東北部蒂賽德地區(qū)的重工業(yè)脫碳項(xiàng)目，助力英國實(shí)現(xiàn)其2030 目標(biāo)中20%的氫能產(chǎn)量。代表著BP 走出了實(shí)現(xiàn)氫能戰(zhàn)略真正意義的一步，是其與丹麥可再生能源集團(tuán)Orsted 合作在德國Lingen 煉油廠開發(fā)零碳?xì)錃獾捻?xiàng)目，而且這一步也是里程碑式的一步。

1.3 挪威國油

挪威國家石油公司（EquinorASA）是國際石油和天然氣巨頭，也是挪威的旗艦生產(chǎn)商。隨著應(yīng)對氣候變化的壓力越來越大，疊加政策因素的驅(qū)動(dòng)，投資發(fā)生了巨大變化，這家國有石油公司也成為歐洲各國加快氫能源計(jì)劃的能源公司之一。挪國油計(jì)劃到2035 年在氫領(lǐng)域投資約1000 億克朗（約合117 億美元），且其目標(biāo)與殼牌一樣：全球市場占有率在2035 年前后達(dá)到10%以上，即大約80億瓦。挪威天然氣產(chǎn)量比西歐任何其他國家都多，所以可以依靠豐富的天然氣供應(yīng)進(jìn)行氫能源技術(shù)研究，并且稱其甲烷排放率低于0.03%，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于行業(yè)組織Oil&Gas Climate Initiative（挪國油是該組織的成員之一）的目標(biāo)。

1.4 斯倫貝謝

斯倫貝謝新能源（Schlumberger New Energy）、CEA 及其合作伙伴2022 年1 月宣布，歐盟委員會(huì)批準(zhǔn)成立清潔制氫技術(shù)企業(yè)Genvia。在一種獨(dú)特的公私合作模式下，Genvia 將斯倫貝謝和CEA 的專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)與VINCI Construction、Vicat 以及法國歐西塔尼地區(qū)的投資機(jī)構(gòu)AREC 相結(jié)合。新合資企業(yè)將加快CEA 高溫可逆固體氧化物電解槽技術(shù)的開發(fā)和首次工業(yè)部署，作為清潔制氫最有效和最具成本效益的技術(shù)。

1.5 貝克休斯

2021 年6 月美國液化天然氣設(shè)備制造商空氣產(chǎn)品公司和能源技術(shù)公司貝克休斯已就氫項(xiàng)目進(jìn)行全球戰(zhàn)略合作。兩家公司計(jì)劃開發(fā)下一代氫氣壓縮技術(shù)，以降低生產(chǎn)成本，加速氫作為零碳燃料的應(yīng)用。貝克休斯將為全球項(xiàng)目提供先進(jìn)的氫氣壓縮和燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)。這包括空氣產(chǎn)品公司在加拿大埃德蒙頓的凈零氫能源綜合設(shè)施的NovaLT16 渦輪機(jī)，以及沙特阿拉伯NEOM 無碳?xì)漤?xiàng)目的先進(jìn)壓縮技術(shù)。

貝克休斯于1962 年開發(fā)出第一臺氫氣壓縮機(jī)，目前在世界各地?fù)碛?000 多臺。其氫氣產(chǎn)品組合還包括燃?xì)廨啓C(jī)，可以燃燒5%到100%的甲烷氣體和氫氣混合物?？諝猱a(chǎn)品公司認(rèn)為自己是世界上最大的氫氣生產(chǎn)商，并強(qiáng)調(diào)其在氫氣供應(yīng)鏈方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合貝克休斯的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，將在加速能源轉(zhuǎn)型方面發(fā)揮巨大作用。

1.6 ?？松梨?/h3>

?？松梨谟?016 年5 月宣布，將加強(qiáng)與燃料電池能源公司（FCE）的合作關(guān)系，加快發(fā)展碳捕捉技術(shù)，目前，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)處在小規(guī)模應(yīng)用階段[3]。

2.國際石油公司發(fā)展策略

氫能產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)包含了如制備、儲(chǔ)運(yùn)和利用等在內(nèi)的各環(huán)節(jié)，世界各國對其制備、儲(chǔ)運(yùn)和利用的方式也是各有千秋。此外，氫能產(chǎn)業(yè)作為新能源產(chǎn)業(yè)還屬于發(fā)展初期，風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)遇挑戰(zhàn)并存。國際大石油公司在自身?xiàng)l件參次不齊或各具優(yōu)勢的情況下，探索具有自身特色的產(chǎn)業(yè)模式。

對于多數(shù)石油公司而言，對氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)、細(xì)分領(lǐng)域均有涉足，但發(fā)力點(diǎn)各有側(cè)重。殼牌因其全面氫能布局的策略，現(xiàn)在初步形成其在綠氫制儲(chǔ)運(yùn)方面的產(chǎn)業(yè)鏈的全球化布局。注重一體化發(fā)展的策略以提高氫能的經(jīng)濟(jì)性。殼牌公司于2021 年7 月啟動(dòng)了其在歐洲最大的綠氫項(xiàng)目，總裝機(jī)量高達(dá)10MW；2022 年1 月，殼牌在張家口綠色氫能一體化示范基地的項(xiàng)目啟動(dòng)了世界上最大的電解水制氫裝置之一用于生產(chǎn)綠氫。在氫能儲(chǔ)運(yùn)和利用方面，殼牌公司與日本韓國等大型車企合作推進(jìn)氫作為燃料的利用并推進(jìn)建加氫站的計(jì)劃落地，另一方面，在歐洲與法國 GTT 公司合作開發(fā)液態(tài)氫運(yùn)輸新技術(shù)。BP 將重點(diǎn)放在了其業(yè)務(wù)成熟及其優(yōu)勢領(lǐng)域，另外，將精力放在運(yùn)輸行業(yè)和工業(yè)部門的氫能需求，并且認(rèn)為在脫碳行業(yè)，藍(lán)氫和綠氫均可發(fā)揮重要作用。

3.國際大石油公司氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展對我國的啟示

3.1 適當(dāng)發(fā)展藍(lán)氫作為過渡

以當(dāng)下技術(shù)來看，藍(lán)氫的成本比綠氫低三倍左右且研究表明這一成本優(yōu)勢可保持10 年以上，目前國際大石油公司諸如BP、殼牌等皆是重點(diǎn)發(fā)展藍(lán)氫，例如，BP 主導(dǎo)H2Teesside 項(xiàng)目、殼牌主導(dǎo)的H-Vision 項(xiàng)目都是以藍(lán)氫為主，而且這些大石油公司認(rèn)為當(dāng)下時(shí)期綠氫和藍(lán)氫都是值得去探索和發(fā)展的。

3.2 依托現(xiàn)有資源、技術(shù)優(yōu)勢來推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和減排

國際石油公司油氣制氫研究時(shí)間久，技術(shù)成熟，并擁有遍布全球的煉化廠、加油站網(wǎng)絡(luò)以及豐富的天然氣資源做資源支撐，CCS 技術(shù)發(fā)展迅速。其競爭力比較強(qiáng)的制備灰氫、藍(lán)氫技術(shù)可以讓自身煉化廠供低碳?xì)溆行p少排放，例如，BP 在其煉油廠內(nèi)部署了大多數(shù)的綠氫項(xiàng)目。

3.3 加強(qiáng)國內(nèi)外應(yīng)用技術(shù)合作，以人為本，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研協(xié)同的產(chǎn)業(yè)生態(tài)

與國外相比中國石油公司的技術(shù)水平還有較大差距。中國石油企業(yè)可選擇與日本、美國、德國等一流企業(yè)深入交流合作，學(xué)習(xí)和借鑒國外的燃料電池和加氫站建設(shè)方面的經(jīng)驗(yàn)，做好產(chǎn)研結(jié)合助力產(chǎn)業(yè)高效發(fā)展。強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)研協(xié)同合作，結(jié)合各方優(yōu)勢，最大化地實(shí)現(xiàn)資源價(jià)值，打造自主化產(chǎn)業(yè)生態(tài)，加強(qiáng)氫能自主技術(shù)、產(chǎn)品和模式等領(lǐng)域的知識產(chǎn)權(quán)管理與保護(hù)，提升企業(yè)、高校參與國際市場競爭的強(qiáng)度，積極搶占科技制高點(diǎn)，加大全球氫能高端人才引進(jìn)和國內(nèi)相關(guān)學(xué)科人才儲(chǔ)備，聚焦“卡脖子”問題，實(shí)現(xiàn)從“跟跑”“并跑”到“領(lǐng)跑”的跨越[4]。

3.4 注重全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，重視和加強(qiáng)應(yīng)用領(lǐng)域的科研基礎(chǔ)研究

中國石油公司應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，加強(qiáng)與氫能應(yīng)用相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)研究。從新材料方面入手，在未來新材料發(fā)展過程中取得先機(jī)。氫燃料電池領(lǐng)域著重關(guān)注儲(chǔ)能技術(shù)和燃料電池的研究，特別是氫燃料電池，爭取在質(zhì)子交換膜、儲(chǔ)氫材料等關(guān)鍵技術(shù)上取得突破，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在標(biāo)準(zhǔn)方面應(yīng)當(dāng)積極參與制定，把握未來發(fā)展方向，從標(biāo)準(zhǔn)入手，掌握全球市場的主動(dòng)權(quán)。