國際大石油公司氫能產業發展路徑及啟示

臧昊炎

（寧波諾丁漢大學，浙江寧波 315000）

0. 引言

由于2014 年以來的油價下跌及持續走低的態勢，世界各國的石油工業遭遇了沉重的打擊，各國石油公司都存在不同程度的損傷：嚴重虧損甚至倒閉破產，石油行業的生存危機到來。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，另一方面加強技術投入，從新能源尤其是在氫能源和相關儲能技術方面著手，進而向“綜合性能源公司”轉型。2020 年初，受新冠疫情全球蔓延和“歐佩克”減產談判破裂等因素影響，今年國際油價大幅跳水，美國WTI 輕質原油一度跌破20美元/桶，盡管沙特、俄羅斯目前達成了減產協議，但疫情的肆虐，尤其是美國和歐盟成為疫情的重災區，將重創世界經濟，石油需求或將進入一個相對較長的低迷時期[1]。能源結構向清潔低碳轉型已經成為全球石油公司的共識，持續的低油價印證了國際大石油公司向能源多元化發展，推進公司向低碳化和清潔化方向轉型的正確性。隨著氫能產業發展的突飛猛進，石油企業競爭更趨激烈。

1.國際大石油公司氫能產業發展的路徑調研

國際大石油公司能源轉型進程中，選擇氫能為替代能源的意愿強烈。據挪威船級社研究報告顯示，對國際領先石油企業1000 余名專業人士的調查表明，52%的受訪者表示，氫能將在10 年內成為能源結構的重要組成部分，在未來能源結構中的占比將不斷提升，應加大對該領域的研發和資金投入。從發展趨勢看，2019 年底有21%受訪者表示自己組織已經在積極步入氫能領域。截至2020 年底，這一比例增長了一倍，達到了42%，顯示出國際領先石油公司向氫能產業發展的趨勢更加明顯；從重視程度看，已有17%的大石油公司將氫能作為2020 年首次或進一步研發投資的優先領域；從應用角度看，73%的受訪者認為在財務上取得收益是推動組織加大氫能應用規模的基本要求。下面以殼牌、BP、挪威國油、斯倫貝謝、貝克休斯、埃克森美孚等國際大石油公司為例，介紹研究這類石油公司在圍繞氫氣制取、儲運以及加氫站建設方面的豐富實踐案例。

1.1 殼牌

石油巨頭殼牌集團作為全球性能源產品和服務提供商，目前服務著全球100 多萬商業和工業客戶，并擁有超46000 家加油站。經過30 余年的發展探索，殼牌在綠氫制造儲存利用方面已經形成了全球范圍的布局及相應的產業鏈，為未來可再生能源業務開展打下了基礎。目前，殼牌在全球已經公布了7 個碳中和氫能項目（通過使用可再生能源脫碳）：德國萊茵蘭的REFHYNE 項目、荷蘭的NortH2 項目、鹿特丹港綠色氫能基地項目、荷蘭氫能一號項目、埃門GZINex 能源基地的氫能創新基地項目、張家口綠色氫能一體化示范基地項目和格羅寧根加氫站項目。殼牌是交通運輸用氫的初始倡導者之一，殼牌已經在全球開展了眾多舉措和業務。通過梳理殼牌公司氫能業務發展歷程與產業鏈布局情況，能明顯發現近年殼牌日益加快其氫能業務的發展步伐，充分利用合作共建的方式圍繞加氫站和綠氫工廠、運氫船三大環節展開氫能業務布局。殼牌已明確提出其市場占有率目標：全球市場占有率在2035 年前后達到10%以上。

殼牌利用其全球市場優勢，充分結合各國政府的支持開展氫能業務的探索。在德國政府的支持下，殼牌與H2Mobility 公司合作，在全國共同開發布設乘用車加氫站網絡。2016 年，殼牌與川崎重工簽署協議，合作開發液氫運輸船；殼牌還與日本巖谷產業、日本電源開發公司合作，將澳大利亞豐富的低質褐煤轉化為氫氣，液化后船運至日本，2017 年2 月，殼牌與豐田正式達成合作協議，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、道達爾公司、奧地利石油公司等成立合資企業，計劃在2023 年前建設390 個氫氣零售站點，其中230 個站點使用殼牌品牌。2009 年，殼牌首次進入中國氫能領域，在中國建立了第一座商業運營的加氫站，現由同濟大學運營。2020 年11 月，殼牌中國首個商業化氫能項目落地張家口。該項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，殼牌啟動了其在中國的第一個商業化氫能項目—河北張家口綠色氫能一體化示范基地項目。

1.2 BP

以油氣勘探開發、煉油、油品零售和運輸以及石油化工產品生產和銷售等為主要業務、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。其無論是制氫經驗還是汽車加氫站運營經驗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燃料電池技術、在北京中關村建成中國第一座加氫站等項目都是BP 主導運行的，在探索氫能應用方面，BP 的步伐遍及全球，H2Teesside 項目是由BP 主導，目前是英國最大的藍氫工廠。該項目利用天然氣生產藍氫，目的是打造全球首個零碳工業中心，以扶持英國東北部蒂賽德地區的重工業脫碳項目，助力英國實現其2030 目標中20%的氫能產量。代表著BP 走出了實現氫能戰略真正意義的一步，是其與丹麥可再生能源集團Orsted 合作在德國Lingen 煉油廠開發零碳氫氣的項目，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商。隨著應對氣候變化的壓力越來越大，疊加政策因素的驅動，投資發生了巨大變化，這家國有石油公司也成為歐洲各國加快氫能源計劃的能源公司之一。挪國油計劃到2035 年在氫領域投資約1000 億克朗（約合117 億美元），且其目標與殼牌一樣：全球市場占有率在2035 年前后達到10%以上，即大約80億瓦。挪威天然氣產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進行氫能源技術研究，并且稱其甲烷排放率低于0.03%，這遠遠低于行業組織Oil&Gas Climate Initiative（挪國油是該組織的成員之一）的目標。

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，歐盟委員會批準成立清潔制氫技術企業Genvia。在一種獨特的公私合作模式下，Genvia 將斯倫貝謝和CEA 的專業知識和經驗與VINCI Construction、Vicat 以及法國歐西塔尼地區的投資機構AREC 相結合。新合資企業將加快CEA 高溫可逆固體氧化物電解槽技術的開發和首次工業部署，作為清潔制氫最有效和最具成本效益的技術。

1.5 貝克休斯

2021 年6 月美國液化天然氣設備制造商空氣產品公司和能源技術公司貝克休斯已就氫項目進行全球戰略合作。兩家公司計劃開發下一代氫氣壓縮技術，以降低生產成本，加速氫作為零碳燃料的應用。貝克休斯將為全球項目提供先進的氫氣壓縮和燃氣輪機技術。這包括空氣產品公司在加拿大埃德蒙頓的凈零氫能源綜合設施的NovaLT16 渦輪機，以及沙特阿拉伯NEOM 無碳氫項目的先進壓縮技術。

貝克休斯于1962 年開發出第一臺氫氣壓縮機，目前在世界各地擁有2000 多臺。其氫氣產品組合還包括燃氣輪機，可以燃燒5%到100%的甲烷氣體和氫氣混合物。空氣產品公司認為自己是世界上最大的氫氣生產商，并強調其在氫氣供應鏈方面的豐富經驗，結合貝克休斯的技術和經驗，將在加速能源轉型方面發揮巨大作用。

1.6 埃克森美孚

埃克森美孚于2016 年5 月宣布，將加強與燃料電池能源公司（FCE）的合作關系，加快發展碳捕捉技術，目前，該項技術已經處在小規模應用階段[3]。

2.國際石油公司發展策略

氫能產業鏈環節包含了如制備、儲運和利用等在內的各環節，世界各國對其制備、儲運和利用的方式也是各有千秋。此外，氫能產業作為新能源產業還屬于發展初期，風險與機遇挑戰并存。國際大石油公司在自身條件參次不齊或各具優勢的情況下，探索具有自身特色的產業模式。

對于多數石油公司而言，對氫能產業鏈各環節、細分領域均有涉足，但發力點各有側重。殼牌因其全面氫能布局的策略，現在初步形成其在綠氫制儲運方面的產業鏈的全球化布局。注重一體化發展的策略以提高氫能的經濟性。殼牌公司于2021 年7 月啟動了其在歐洲最大的綠氫項目，總裝機量高達10MW；2022 年1 月，殼牌在張家口綠色氫能一體化示范基地的項目啟動了世界上最大的電解水制氫裝置之一用于生產綠氫。在氫能儲運和利用方面，殼牌公司與日本韓國等大型車企合作推進氫作為燃料的利用并推進建加氫站的計劃落地，另一方面，在歐洲與法國 GTT 公司合作開發液態氫運輸新技術。BP 將重點放在了其業務成熟及其優勢領域，另外，將精力放在運輸行業和工業部門的氫能需求，并且認為在脫碳行業，藍氫和綠氫均可發揮重要作用。

3.國際大石油公司氫能產業發展對我國的啟示

3.1 適當發展藍氫作為過渡

以當下技術來看，藍氫的成本比綠氫低三倍左右且研究表明這一成本優勢可保持10 年以上，目前國際大石油公司諸如BP、殼牌等皆是重點發展藍氫，例如，BP 主導H2Teesside 項目、殼牌主導的H-Vision 項目都是以藍氫為主，而且這些大石油公司認為當下時期綠氫和藍氫都是值得去探索和發展的。

3.2 依托現有資源、技術優勢來推動氫能產業發展和減排

國際石油公司油氣制氫研究時間久，技術成熟，并擁有遍布全球的煉化廠、加油站網絡以及豐富的天然氣資源做資源支撐，CCS 技術發展迅速。其競爭力比較強的制備灰氫、藍氫技術可以讓自身煉化廠供低碳氫有效減少排放，例如，BP 在其煉油廠內部署了大多數的綠氫項目。

3.3 加強國內外應用技術合作，以人為本，構建產學研協同的產業生態

與國外相比中國石油公司的技術水平還有較大差距。中國石油企業可選擇與日本、美國、德國等一流企業深入交流合作，學習和借鑒國外的燃料電池和加氫站建設方面的經驗，做好產研結合助力產業高效發展。強化產學研協同合作，結合各方優勢，最大化地實現資源價值，打造自主化產業生態，加強氫能自主技術、產品和模式等領域的知識產權管理與保護，提升企業、高校參與國際市場競爭的強度，積極搶占科技制高點，加大全球氫能高端人才引進和國內相關學科人才儲備，聚焦“卡脖子”問題，實現從“跟跑”“并跑”到“領跑”的跨越[4]。

3.4 注重全產業鏈協同發展，重視和加強應用領域的科研基礎研究

中國石油公司應從實際出發，加強與氫能應用相關的基礎科學研究。從新材料方面入手，在未來新材料發展過程中取得先機。氫燃料電池領域著重關注儲能技術和燃料電池的研究，特別是氫燃料電池，爭取在質子交換膜、儲氫材料等關鍵技術上取得突破，實現產業化。在標準方面應當積極參與制定，把握未來發展方向，從標準入手，掌握全球市場的主動權。