發(fā)展氫經(jīng)濟21世紀世界經(jīng)濟新的轉(zhuǎn)折點

發(fā)展氫經(jīng)濟21世紀世界經(jīng)濟新的轉(zhuǎn)折點

能源是國家發(fā)展的主要戰(zhàn)略問題，能源安全是國家安全的重要組成部分。在人類能源利用歷史中,世界各國的能源結(jié)構(gòu)大致經(jīng)歷了兩次重大轉(zhuǎn)變,一是從19世紀中葉前的以生物質(zhì)燃料為主轉(zhuǎn)變?yōu)?9世紀末到20世紀初的以煤為主,二是從20世紀中葉以來石油天然氣代替煤成為人類的主要能源。伴隨人類主要能源形式的重大轉(zhuǎn)變而形成的“煤經(jīng)濟”、“石油經(jīng)濟”,有力地促進了人類經(jīng)濟社會的大發(fā)展。然而,化石能源終究是要枯竭的,以當(dāng)前最重要的石油資源為例,最新預(yù)測結(jié)果是儲采比為40年。由于對化石能源大量使用可能導(dǎo)致的全球變化和資源枯竭的擔(dān)憂,以及對可持續(xù)發(fā)展和保護環(huán)境的追求,氫能作為一種高效、清潔、可持續(xù)的“無碳”能源已得到世界各國的普遍關(guān)注,發(fā)展氫經(jīng)濟已被認為是21世紀世界經(jīng)濟新的轉(zhuǎn)折點。我國自1993年成為石油純進口國以來,目前我國已成為繼美國之后的世界第二大石油進口國,石油進口量逐年增加,石油對外依存度(凈進口量占國內(nèi)消費量的比重)目前已達35%左右。據(jù)國際能源機構(gòu)(IEA)預(yù)測,到2010年,中國的石油對外依存度將上升到44%,2020年將上升到56%～60%。未來幾十年,我國經(jīng)濟將處于持續(xù)快速發(fā)展的時期,能源需求的持續(xù)快速增加已經(jīng)成為一個不爭的事實。發(fā)展氫經(jīng)濟是我國有效解決未來能源問題的重要途徑之一,也是我國建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的重大戰(zhàn)略選擇。一、氫能:21世紀的綠色能源和理想新能源與當(dāng)前世界經(jīng)濟主要以化石燃料為能源來推動的“化石能源經(jīng)濟”相對應(yīng),“氫經(jīng)濟”(HydrogenEconomics)就是以氫為能源來推動的經(jīng)濟。20世紀90年代以來,世界主要發(fā)達國家和國際組織都對氫能研發(fā)和實現(xiàn)向氫經(jīng)濟的轉(zhuǎn)化給予了極大重視,進行了大量宏觀戰(zhàn)略研究,制定了長期研發(fā)計劃,投入巨資進行氫能相關(guān)技術(shù)研發(fā)。美國、加拿大、日本、冰島、歐盟等發(fā)達國家和組織更是高度重視發(fā)展氫能,致力于控制21世紀氫經(jīng)濟發(fā)展的制高點,引領(lǐng)世界能源產(chǎn)業(yè)和未來經(jīng)濟競爭的發(fā)展方向。早在1999年2月,冰島就宣布將建成世界上第一個氫經(jīng)濟國家,使得氫能源的潛在影響完全清晰化。2002年10月,歐盟委員會宣布歐洲將逐步擺脫對化石燃料的依賴,轉(zhuǎn)向一個利用可再生能源的未來,計劃成為21世紀第一個完全以氫為基礎(chǔ)的超級國家聯(lián)合體。發(fā)展氫經(jīng)濟是人類擺脫對化石能源的依賴、保障能源安全的永久性戰(zhàn)略選擇。氫能是指可以通過某種途徑獲得的、并可以以工業(yè)規(guī)模加以利用的儲藏在氫中的能量。氫是自然界最多的元素,約占宇宙質(zhì)量的75%。地球上氫的來源也非常廣泛,水、化石燃料和所有的生物體都含有氫,都可以用來生產(chǎn)用于能源用途的氫,與石油、天然氣、煤等化石能源僅分布在世界少數(shù)地區(qū)不同,氫的生產(chǎn)不受時間和地域的限制,氫能是人人能夠用得上的“民主能源”。同時,氫能是一種二次能源,被人類利用后,還可以通過化石能源、可再生能源等再生產(chǎn)出來,真正成為人類取之不盡、用之不竭的可靠的可持續(xù)能源,是人類的戰(zhàn)略能源方向。氫能是21世紀的綠色能源和理想新能源。發(fā)展氫經(jīng)濟是減少溫室氣體排放、改善環(huán)境和提高能效的有效手段。工業(yè)革命以來,化石能源的大量使用,促進了人類經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,但化石能源消費導(dǎo)致了全球溫室氣體的大量增加,人類全球溫室氣體排放中的55%是由于化石能源消費產(chǎn)生的,從而帶了巨大的環(huán)境問題。相比之下,氫的燃燒產(chǎn)物是水,無任何環(huán)境污染,是絕對清潔的能源。與傳統(tǒng)能源相比,氫能具有較高的質(zhì)量能源密度,1kg氫所包含的能源相當(dāng)于2.63kg的汽油。同時,結(jié)合氫能的利用發(fā)展起來的燃料電池(FuelCell)技術(shù),具有很高的能源轉(zhuǎn)化效率(轉(zhuǎn)化效率高達60%～80%),是氫能利用的重要和理想手段。隨著人類的能源從木材讓位于煤炭、煤炭讓位于石油和天然氣,人類基礎(chǔ)能源中的氫碳比例一直在提高,人類基礎(chǔ)能源的“脫碳”過程一直在進行之中。如果人類的能源從化石能源過渡到氫能,人類將徹底解決能源利用的環(huán)境污染問題。國際氫能協(xié)會(IAHE)主席維澤羅格魯(Veziroglu)認為,“氫是徹底解決傳統(tǒng)能源日益耗盡的方法,也是徹底解決全球環(huán)境問題的方法”。發(fā)展氫經(jīng)濟是人類大規(guī)模利用可再生能源的基礎(chǔ)。太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒊毕?、波浪能等可再生能?具有資源豐富、使用清潔的特點,但卻具有明顯的時間性、區(qū)域性和不穩(wěn)定性等缺點,使其應(yīng)用價值大打折扣。由于氫能具備電能和熱能所缺乏的可儲存性,使得氫成為最好的可再生能源的二次載體,可以將不穩(wěn)定的可再生能源轉(zhuǎn)化為氫能儲存起來,便于持續(xù)穩(wěn)定地使用,因而,從某種角度來說,發(fā)展氫能是發(fā)展可再生能源的先決條件。歐盟的可再生能源目標(biāo)是,到2010年,歐盟生產(chǎn)的22%的電、12%的能量必須來自可再生能源。歐洲委員會認為,如果不使用氫作為能量的儲備方式,歐盟所期望的以可再生能源為基礎(chǔ)的未來是不可能實現(xiàn)的。氫經(jīng)濟已經(jīng)成為21世紀新的競爭領(lǐng)域。21世紀將成為氫經(jīng)濟的時代。地球上的化石燃料是有限的,繼化石能源時代之后,全球氫能經(jīng)濟時代必將來臨。1999年2月,冰島政府宣布了一個雄心勃勃的計劃,要把冰島建設(shè)成為世界上第一個氫經(jīng)濟國家。2002年10月,歐洲委員會主席普羅迪宣布,歐洲將逐步擺脫對化石燃料的依賴,轉(zhuǎn)向一個利用可再生能源的未來。普羅迪注意到,英國是世界上第一個使用其豐富的煤炭儲量帶動蒸汽機的國家,因此,19世紀英國成為世界頭號經(jīng)濟強國。與英國類似,美國在20世紀通過使用其巨大的石油儲量帶動內(nèi)燃機,成為了20世紀的頭號經(jīng)濟強國。普羅迪希望,通過使用氫能,歐盟能夠成為21世紀世界頭號經(jīng)濟超級國家聯(lián)合體。他認為,歐洲未來的成功,很大程度上有賴于歐洲及時轉(zhuǎn)向新能源時代的能力。歐洲向氫時代的轉(zhuǎn)型和歐洲能源的非中央化分布,標(biāo)志著歐洲統(tǒng)一進程中自歐元成功引入以后又邁出的重要一步。美國十分重視氫能和燃料電池的研發(fā)和商業(yè)化應(yīng)用,從1990年以來,連續(xù)出臺有關(guān)氫能研發(fā)的計劃并不斷修正。2004年美國能源部制定了氫能研發(fā)計劃和發(fā)展氫經(jīng)濟的詳細路線圖。近幾年,世界上許多國家都制定并實施了本國的氫能研發(fā)和應(yīng)用計劃,氫經(jīng)濟已經(jīng)成為21世紀新的競爭領(lǐng)域。氫經(jīng)濟將引發(fā)現(xiàn)代化石能源經(jīng)濟社會的根本變革?！皻浣?jīng)濟社會”將在社會的組織結(jié)構(gòu)形式上完全不同于現(xiàn)在的“化石能源經(jīng)濟”社會?！盎茉唇?jīng)濟”社會的能源基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以高度中央化、等級化為特征,各國對能源資源實行高度中央化的管理,與之相適應(yīng),國家的經(jīng)濟基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和社會組織方式也呈中央式,這為國家實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟和經(jīng)濟活動的中央化管理創(chuàng)造了條件。氫經(jīng)濟社會將以分布式的、非中央化的、民主化的氫能源網(wǎng)為能源基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),分布式氫能源網(wǎng)將導(dǎo)致人類的能源新制度革命,與之相伴的氫經(jīng)濟的發(fā)展將對未來的經(jīng)濟社會組織結(jié)構(gòu)、人類行為方式、人類聚居方式、社會經(jīng)濟發(fā)展布局、人類生存發(fā)展環(huán)境、國家安全等引起根本性的變革和影響。美國著名學(xué)者里夫金(Rifkin)2002年指出,“全球化石能源經(jīng)濟向氫能經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型、氫能經(jīng)濟時代的到來將引發(fā)人類歷史上下一次重大的技術(shù)革命、商業(yè)革命和社會革命”。世界經(jīng)濟向“氫經(jīng)濟”的過渡是大勢所趨,它將帶給人類嶄新的能源基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟體制和居住方式。氫經(jīng)濟的發(fā)展和成為現(xiàn)實的過程,將是影響人類社會變革的自下而上的、人人可以參與其中的“再次全球化”過程。氫經(jīng)濟社會的建立是一個社會系統(tǒng)過程。國際上一些重要的商業(yè)雜志預(yù)言,世界范圍的氫經(jīng)濟和氫能源網(wǎng)將是下一個偉大的工業(yè)革命。但發(fā)展氫經(jīng)濟不是一蹴而就的,而是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要各國政府和企業(yè)的廣泛參與。像人類歷次基礎(chǔ)能源重大轉(zhuǎn)換一樣,從目前的化石能源系統(tǒng)向氫能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變,不僅需要有各方面的相當(dāng)成熟的技術(shù),而且還要有巨大的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和設(shè)備投資。支持成熟的氫經(jīng)濟將需要建立新的基礎(chǔ)設(shè)施或者改造現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施,這將是十分復(fù)雜和昂貴的。氫經(jīng)濟對人類的安全觀、社會組織方式、管理方式、聚居方式、行為方式、生態(tài)環(huán)境等的影響,都還不是完全明了的,需要開展多方面的研究。二、氫經(jīng)濟的發(fā)展趨勢及初步報告2.1國外氫經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀世界上第一個“加氫站”于1999年1月13日在德國漢堡開張營業(yè),德國成為第一個擁有商業(yè)加氫站的歐洲國家。日本燃料電池產(chǎn)業(yè)化會議授權(quán)2002—2003年在東京和橫濱建立了6個氫燃料站。歐盟、美國、加拿大、日本等國在氫技術(shù)的商業(yè)化和氫經(jīng)濟的發(fā)展方面,都已有比較清晰的時間表。從各發(fā)達國家氫經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略計劃和路線圖可以看出,這些國家氫經(jīng)濟發(fā)展的競爭達到了白熱化的程度,都在力爭占領(lǐng)21世紀氫經(jīng)濟發(fā)展的科技和經(jīng)濟制高點。據(jù)預(yù)測,完全由氫能支持的道路運輸系統(tǒng)將可望在2030年實現(xiàn)。按照美國、加拿大、日本、歐盟等發(fā)達國家和組織的氫經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃和路線圖,“氫經(jīng)濟社會”的雛形將于21世紀40-50年代形成。2.2國家經(jīng)濟和社會經(jīng)濟利益的不均衡,為世界經(jīng)濟的發(fā)展提供支撐氫能源和新的燃料電池分布式發(fā)電技術(shù)開始與計算機革命、通訊革命結(jié)合到一起,將創(chuàng)造出一個全新的經(jīng)濟時代。氫經(jīng)濟將引發(fā)現(xiàn)代化石能源經(jīng)濟社會的根本性變革?！皻浣?jīng)濟社會”將在社會的組織結(jié)構(gòu)形式上完全不同于現(xiàn)在的“化石能源經(jīng)濟社會”?！盎茉唇?jīng)濟”社會的能源基礎(chǔ)設(shè)施以高度中央化、等級化為特征,各國對能源資源實行高度中央化的管理,與之相適應(yīng),國家的經(jīng)濟基礎(chǔ)設(shè)施和社會組織方式也呈中央式,這為國家實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟和經(jīng)濟活動的中央化管理創(chuàng)造了條件。同時,以權(quán)力中央化和規(guī)模經(jīng)濟為顯著特點的化石燃料時代不可避免地導(dǎo)致人口大量集中于特大城市,然后能源被消耗,最終導(dǎo)致城市難以為繼。氫經(jīng)濟社會的能源基礎(chǔ)設(shè)施為分布式氫能源網(wǎng)。分布式氫能源網(wǎng)將導(dǎo)致人類的能源新制度革命,與之相伴的氫經(jīng)濟的發(fā)展將對未來的經(jīng)濟社會組織結(jié)構(gòu)、人類行為方式、人類聚居方式、社會經(jīng)濟發(fā)展布局、人類生存發(fā)展環(huán)境、國家安全等引起根本性的變革和影響。世界經(jīng)濟向“氫經(jīng)濟”的過渡是大勢所趨,它將帶給人類嶄新的能源基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟體制和居住方式。氫經(jīng)濟的發(fā)展和成為現(xiàn)實的過程,將是影響人類社會變革的自下而上的、人人可以參與其中的“再次全球化”過程。2.3發(fā)展分布式發(fā)電氫經(jīng)濟社會將以分布式的、非中央化的、民主化的氫能源網(wǎng)為能源基礎(chǔ)設(shè)施。由于氫能源無處不在,燃料電池發(fā)電裝置在任何地方都可以安裝,并且能夠連成一個不斷擴張的能源網(wǎng),所以氫經(jīng)濟社會不需要石油時代那種等級式的、中央化的管理結(jié)構(gòu)。在氫經(jīng)濟中,工業(yè)活動和商業(yè)活動能夠分散分布,更有利于生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,隨之人類居住點的分布也更加均衡。分布式發(fā)電對電力公司和最終用戶都有巨大好處。分布式發(fā)電技術(shù)種類多、發(fā)電規(guī)模可大可小、設(shè)備容易安裝、適應(yīng)性很強,能夠滿足不同的需求,這些優(yōu)點可以使分布式發(fā)電為工業(yè)、商業(yè)和住宅的各種各樣的供電問題提供解決方法。隨著分布式發(fā)電和地區(qū)性電網(wǎng)逐漸建立起來,最終將現(xiàn)成全球范圍的氫能源網(wǎng),而且全球氫能源網(wǎng)的建立離不開全球通訊網(wǎng)的支持。交互式通訊技術(shù)和交互式電力共享技術(shù)將互相促進和互相融合。兩個技術(shù)的持續(xù)融合將為新的社會和經(jīng)濟形態(tài)打下基礎(chǔ),在人類歷史上第一次由一種全新的、本質(zhì)上非中央化的、形式上真正民主的能源形態(tài)來滿足人類日益增長的電力需求。2.4燃料的和可再生資源發(fā)電的經(jīng)濟國際上一些重要的商業(yè)雜志預(yù)言,世界范圍的氫經(jīng)濟和氫能源網(wǎng)將是下一個偉大的工業(yè)革命。但發(fā)展氫經(jīng)濟不是一蹴而就的,而是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要各國政府和企業(yè)的廣泛參與。從化石燃料時代轉(zhuǎn)型并不容易,氫能的利用要通過燃料電池,而且現(xiàn)在許多燃料電池使用天然氣和其它化石燃料重整生產(chǎn)的氫作為燃料。用可再生資源發(fā)電制氫的成本高而且規(guī)模都很小。燃料電池也很貴,與任何一種新技術(shù)一樣,燃料電池的生產(chǎn)還沒有達到一個基本的經(jīng)濟規(guī)模,所以還不能大幅度降低每單位的生產(chǎn)成本。像人類歷次基礎(chǔ)能源重大轉(zhuǎn)換一樣,從目前的化石能源系統(tǒng)向氫能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變,不僅需要有各方面的相當(dāng)成熟的技術(shù),而且還要有巨大的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和設(shè)備投資。支持成熟的氫經(jīng)濟將需要建立新的基礎(chǔ)設(shè)施或者改造現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施,這將是十分復(fù)雜和昂貴的。氫經(jīng)濟對人類的安全觀、社會組織方式、管理方式、聚居方式、行為方式、生態(tài)環(huán)境等的影響,都還不是完全明了的,需要開展多方面的研究。三、氫能研發(fā)的政策建議我國是世界上人口最多的發(fā)展中大國,人均化石能源資源嚴重不足,優(yōu)質(zhì)能源更是短缺。隨著我國經(jīng)濟的起飛,能源短缺問題和環(huán)境問題將進一步凸顯。自1993年我國成為石油純進口國以來,石油進口量不斷增大,目前我國已成為繼美國之后的世界第二大石油進口國。以氫的規(guī)模制備和高效利用為標(biāo)志的氫經(jīng)濟的出現(xiàn),為我國解決日趨嚴峻的能源短缺問題、環(huán)境污染問題等提供了一種全新的戰(zhàn)略選擇。無論從解決日益嚴峻的能源安全問題出發(fā),還是從科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下的全面小康社會建設(shè)的角度看,我國比世界上任何國家都更需要發(fā)展氫經(jīng)濟。大力開展氫能研發(fā),發(fā)展我國的氫經(jīng)濟,逐步減少對化石能源的依賴,是保障我國能源安全乃至國家安全、促進環(huán)境改善、保證國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的長遠戰(zhàn)略選擇。我國必須結(jié)合我國的國情和國家戰(zhàn)略需求,制定并實施切實可行的氫經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略計劃,政府主導(dǎo)、規(guī)劃先行、政策保障、資金支持、研發(fā)示范、不失時機地發(fā)展我國的氫經(jīng)濟。對此,特提出以下對策建議:(1)充分認識21世紀國際氫經(jīng)濟競爭的態(tài)勢,確立氫經(jīng)濟發(fā)展的國家優(yōu)先戰(zhàn)略地位。雖然我國從“七五”開始一直沒有中斷氫能的研發(fā),曾設(shè)立了一些氫能研發(fā)的項目,但支持規(guī)模都不大。氫能研發(fā)的內(nèi)容也納入了《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》和“十一五”規(guī)劃,但其地位和重要性并不突出。與美國、日本、加拿大、歐盟等國家和政府組織相比,我國對氫經(jīng)濟的戰(zhàn)略重要性的認識還遠不到位,發(fā)展的措施、支持的力度也相對有限。2003年中科院能源委曾部署專題研究對我國氫能和燃料電池研究戰(zhàn)略做過研討,2004年12月,由科技部提出過《中國氫能的愿景(草本)》。我國急需開展深入的氫能發(fā)展戰(zhàn)略研究,確立氫能發(fā)展的國家優(yōu)先能源戰(zhàn)略地位。(2)制訂我國氫經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)和規(guī)劃,繪制氫經(jīng)濟發(fā)展路線圖,以強有力的政策和資金支持推進目標(biāo)和路線圖的實現(xiàn)。應(yīng)該由政府相關(guān)機構(gòu)或協(xié)調(diào)組織出面,組織專家參照國外經(jīng)驗并結(jié)合我國實際情況進行論證,制訂和描繪出我國氫經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略路線圖,并盡可能地細化每一階段的目標(biāo)。在掌握氫能和燃料電池技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國目前在生物制氫、氫能儲存、質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)等方面所具有的優(yōu)勢,國家應(yīng)該優(yōu)先大力發(fā)展、扶持我國的氫能和燃料電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。(3)成立指導(dǎo)和協(xié)調(diào)我國氫經(jīng)濟研發(fā)工作的專門組織機構(gòu)。根據(jù)我國對煤炭、石油和天然氣等能源研發(fā)的經(jīng)驗教訓(xùn),在氫經(jīng)濟研發(fā)的早期階段,我國應(yīng)該在國家發(fā)展和改革委員會等相關(guān)部門成立一個國家級的專門機構(gòu)或協(xié)調(diào)組織,充分發(fā)揮政府部門的作用,強有力地組織、協(xié)調(diào)我國的氫經(jīng)濟研發(fā)工作,以最大化地發(fā)揮有限的研發(fā)資源的作用。(4)鼓勵企業(yè)的參與,積極推動氫能和燃料電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和市場化。企業(yè)是市場經(jīng)濟的主體,