罗 晔

宝钢中央研究院武钢有限技术中心

0 引言

随着国际社会大力发展脱碳能源，氢越来越被视为一种有前途的替代能源，可以解决环境、能源安全和经济增长方面的诸多问题。虽然通过可再生能源可以生产绿氢，但来源于汽油、生物质、甲烷的灰氢更易于生产。

与此同时，氢作为一种能源在经济上也越来越可行。据世界氢能理事会估计，随着价格下降50%，氢在未来十年将变得更具有竞争力，有望成为工业取暖和重型卡车运输等领域的首选可再生能源[1]。

氢燃料电池的灵活性也提供了其他优势。据麦肯锡公司估计，氢可以在一系列领域改变全球能源基础设施，如长期能源储存、能源分配、化学品的清洁原料以及交通、工业和建筑行业的脱碳。

在运输领域，相较传统的电动汽车和燃油汽车，氢动力汽车的优势也更为突出。作为一种能源，氢的能量密度比汽油高。尽管电动汽车在行驶里程上仍不及汽油动力汽车，但氢动力汽车则与汽油动力汽车相当。近期有研究发现，锰氢化物分子筛可以降低氢系统的成本和重量，今后有望进一步减少氢动力汽车的限制。相比传统的快速充电站，氢动力汽车的加氢时间快15倍，且加氢站占用空间更小，对自然资源的消耗也更少。

为了应对气候变化，全球越来越多的国家正在利用可再生能源，而韩国正致力于成为氢经济发展的领导者。根据文在寅政府提出的发展愿景，韩国将增加氢动力汽车的生产和使用，构建制氢和储运全流程，同时扩大燃料电池的生产。

文在寅政府制定的氢经济路线图尽管涵盖了氢经济发展的不同领域，但该计划将极大取决于韩国本土和世界各地市场对燃料电池电动汽车(FCEV)的接受程度，如果能够成功开发配套的应用技术，无疑将会助推韩国向氢经济转型。在宣布韩国氢经济路线图时，文在寅政府还明确了发展氢经济的三大原因即经济增长、能源安全和环境。

1 经济增长

韩国是世界上生育率最低的亚洲国家，其人口老龄化速度快于其他发达国家。生育率下降和人口老龄化直接导致韩国经济增长放缓。

为了应对经济放缓和新兴经济体竞争加剧的挑战，韩国政府正大力投资有前途的新兴技术，以培育一系列全新的经济增长引擎，从而有助于保持经济竞争力，创造就业岗位。除了氢燃料相关产业以外，韩国还将5G、人工智能、系统半导体、生物技术和无人驾驶汽车作为重点发展领域。

如果能够实现氢经济路线图的目标，韩国将成为可再生能源领域和新兴工业部门的引领者。据韩国官方估计，在2040年之前，有望增加43万亿韩元的经济效益，并创造42万个就业岗位。

2 能源安全

由于化石燃料储量不足，韩国98%的化石燃料严重依赖进口。韩国的发电主要由化石燃料和核能组成，据美国能源信息署统计，石油占韩国能源消耗的44%，而且大部分从中东地区进口，2017年占石油进口总量的81%。

另据世界核协会统计，核能占韩国发电量的22%，消费量的11%，由于没有国内铀供应，韩国也依赖核燃料进口。韩国政府预测，如果实现路线图目标，2040年氢有望占到预期能源消耗的5%。

3 环境因素

韩国是世界上人均温室气体排放量最大的十大国家之一。根据国际能源署的数据，2018年韩国CO2排放量和人均排放量分别达到624 t和12．1 t[2]。根据《巴黎气候协议》，韩国承诺2030年排放量从850．6 t的基线水平下降37%。为了实现这些目标，韩国迫切需要增加可再生能源的使用。

空气污染也成为韩国公众日益关注的问题。近年来，韩国细颗粒物(PM2．5)预警天数明显增多。中日韩科学家就东北亚空气污染物长距离输送项目开展的共同研究显示,韩国境内51%的细颗粒物来自本土污染因素,32%来自中国。

空气污染的增多对韩国公共健康产生了不利影响。芝加哥大学能源政策研究所的空气质量生活指数显示，韩国国民的平均预期寿命将缩短1．4岁，而居住在首尔地区的预期寿命则会明显缩短。此外，经济合作与发展组织预测，到2060年，韩国将成为经合组织成员国中过早死亡人数增长最明显的国家之一。

空气污染问题也成了2017年总统选举中的一个突出政治问题，甚至成为选民表示不赞成文在寅政策的最重要原因之一。特别是20到30岁的选民群体已将细颗粒物污染问题列为不支持文在寅政策的重要理由，目前81%的韩国国民对细颗粒物污染问题深表忧虑。

为了解决温室气体和细颗粒物排放问题，氢经济就成了韩国政府计划的一部分。韩国政府估计，如果2040年实现氢动力汽车的目标，每年细颗粒物可以减排2 373 T，温室气体可以减排2 728万T。如果采取有力措施减少燃煤使用，随着时间的推移，大量燃煤发电厂将会陆续关停。在2019年底，韩国已将燃煤发电厂发电量削减至产能的80%，而细颗粒物排放下降了46%。

4 韩国氢经济路线图

2019年1月，韩国正式发布了氢经济发展的路线图，其重点是氢的生产及其在运输行业、脱碳工业和建筑行业的分配。该路线图提供了目标和大纲，而后期韩国国民议会立法则为氢经济发展奠定了法律基础。

韩国战略的核心是“采取措施创造更大的氢市场”，并在早期阶段为私营部门提供支持，以长期发展氢市场，并实现规模经济以降低价格。除了补贴氢项目、研发和监管改革以外，韩国还在努力开发氢燃料电池，并计划到2022年建立三座氢示范城市[3]。这些城市将率先使用氢气进行运输、发电、供暖和冷却，最终目标是到2040年覆盖30%的韩国城市。

4.1 交通和建筑业

路线图重点关注交通部门。尽管有温室气体减排的措施，但内燃机汽车仍然占据着全球市场的主导地位。作为其主要替代品，2018年电动汽车的全球销量为210万辆，仅占销售总量的2．2%。2019年氢动力汽车的销量仅为7 500辆，只占市场很小的一部分。据韩国政府估计，如果全球汽车市场中10%转为氢燃料，氢动力汽车市场的价值总额将达1 250亿美元。

目前，氢动力汽车尽管销量偏低，但韩国希望到2022年将本国燃料电池电动车产量扩大至3．5万辆，到2025年生产10万辆，出口4万辆。这10万辆氢动力汽车还将与内燃机汽车展开价格竞争。到2030年，预计氢动力汽车将占韩国国内新车销售总量的三分之一。

为了鼓励在国内销售氢动力汽车，路线图要求为购买价格提供补贴，并投资研发。根据相关补贴计划，随着产量的增加，汽车价格降低，补贴水平也会下降。在2020年，韩国调整了对生态友好型汽车的补贴计划，并将提供4 250万韩元（3．47万美元）用于购买氢动力汽车，根据目前的预算，2020年将在氢技术研发领域投入431亿韩元。

除了客车，路线图还呼吁将氢能扩展到其它交通领域。对于私人旅行，要求到2040年引进8万辆氢动力出租车和4万辆氢动力公交巴士，同期还计划引进3万辆运输氢气的卡车。另外，路线图还涵盖了氢气为船舶、火车、无人机和建筑设备提供动力的研究领域，更多地关注于研发，目标是在2030年之前实现相关技术的商业化应用。

4.2 加氢站

与电动汽车相似，加氢站不足仍是氢动力汽车应用的最大障碍。路线图要求将加氢站的数量从目前的34座增加到2022年的310座，2040年的1 200座。为此，韩国还计划提供补贴和减少限制，以鼓励建造新的加氢站，加快建设新站。

按照路线图的要求，补贴也会根据加氢站类型而变化。在城市地区，韩国环境部将为每座加氢站安装提供50%的成本补贴，最高可达15亿韩元，而韩国国土、基础设施和交通部将为每座高速公路加氢站提供7．5亿韩元的安装补贴。韩国还计划放宽对加氢站地点的审批，采取监管沙盒的新机制，以便在短期内完成安装。

4.3 发电和供电

目前，韩国的燃料电池发电量为307．6 MW，计划到2040年将发电量提高到15 GW。其中，8 GW用于韩国本土，而7 GW用于出口。为鼓励使用燃料电池发电，政府将为燃料电池设定专属的液化天然气价格，并在一段时间内维持可再生能源认证，从而为投资者提供一定程度的确定性。大力扶植绿氢项目，并为燃料电池发电构建一个长期稳定的价格体系。

2040年之前，燃料电池还将为家庭和其它建筑物提供2．1 GW电力。通过实施优惠电价的激励措施，采用燃料电池系统替代公共机构的冷却系统等强制措施，开展相关业务。如果实施顺利，韩国国内氢需求将从2019年的13万t增至2040年的536万t。目前，韩国氢需求主要来自石化过程中的副产品。在早期阶段，韩国使用液化天然气生产氢气，但从长远来看，考虑生产绿氢，主要包括利用剩余的可再生能源和氢，同时积极开发全新的可再生能源项目。预计韩国将从2030年开始进口绿氢。为了便于进口绿氢的本土运输，韩国正在考虑在进口接收站安装管道，境内氢管道总长有望新增200 km。

韩国天然气公司(KOGAS)也计划到2030年投资4．7万亿韩元（40．6亿美元）建设25座制氢设施和700 km新管道。从2030年开始，随着韩国氢产量和进口量的增加，KOGAS希望在2040年之前将1 kg氢的国内单价从目前6 500～7 500韩元降至3 000韩元。

4.4 法律框架

2020年初，韩国国民议会通过了《促进氢经济和氢安全管理法》。该法案是国际上关于氢经济最早的立法，为政府的努力方向提供了法律框架。还特别成立了“氢经济委员会”，由韩国总理担任主席，该委员会将监督与工业推广、分配和安全有关的问题。尽管该立法为政府开发氢燃料提供了法律框架，但根据执行情况还需要进一步完善。

5 韩国绿色新政

为了应对新冠疫情，2020年7月，文在寅政府制定了“韩国新政”（New Deal），不仅管理疫情的经济后果，还为后疫情时期的经济做好准备。韩国新政分为三大板块，数字新政（Digital New Deal）、人权新政（Human New Deal）和绿色新政（Green New Deal）。

其中，“绿色新政”涵盖了打造城市生活的绿色基建设施、推广低碳分散型能源、构建绿色工业创新生态体系[4]三方面的内容，计划到2025年投入42．7万亿韩元的政府资金，以创造65．9万个就业岗位，并帮助经济从新冠疫情的影响中复苏，加快韩国向低碳经济过渡。

作为绿色新政的一部分，到2025年将有20万辆氢动力汽车上路，同时扩大对氢动力汽车的补贴。从2021年起，氢动力卡车将有资格获得补贴，2022年商用车辆燃料再充电器将获得补贴。到2025年，所有氢动力汽车都将获得国家补贴。

根据其可再生能源组合标准(renewable portfolio standards，RPS)，韩国目前 7．6% 的电力来自可再生能源。RPS要求发电能力超过500 MW的生产商从可再生能源中生产更多的电力，或者购买可再生能源认证，在2022年比重达到10%。这些可再生能源认证是根据可再生能源发电的类型发布的，并基于不同的环境和技术考虑，对某些技术给予额外的重视。

在能源总体规划方面，列出了韩国的长期能源政策目标和潜在的实施步骤，也支持向氢经济的转变。目标是到2040年，韩国30%～35%的电力来自可再生能源。高出2030年20%的原定目标值。同时强调了向生态友好型汽车的转变，以及氢在韩国向可再生能源过渡计划中的突出地位。

此外，韩国还在本土推广使用氢气。在蔚山地区，现代汽车集团将利用来自化工行业的氢副产品，蔚山也有望成为领先的氢经济中心。到2030年，目标是15%的乘用车和40%的城市公交车使用氢燃料电池，并由60座加氢站提供氢。

6 工业部门的举措

2019年3月，由韩国能源部牵头，韩国天然气公司、现代汽车和韩国液化空气集团等13家公司共同出资1 350亿韩元（1．187亿美元），组建了一家特殊用途公司HyNet联盟，计划到2022年兴建100座加氢站，到2022年加氢站总量将增至310座，并在2028年之前统管运营这些加氢站。

6.1 现代汽车集团

现代汽车集团是韩国最著名的氢燃料财阀。早在2013年，现代汽车推出了第一批量产燃料电池电动车途胜iX35。2018年，现代宣布了“FCEV愿景2030”计划，现代起亚汽车集团及其供应商计划投资7．6万亿韩元用于扩建设施和研发，目标是到2030年每年生产70万套燃料电池系统。燃料电池电动车将需要50万个燃料电池，其余的将用于铁路车辆、无人驾驶飞机、船只和铲车。除了扩大燃料电池设备的生产，这些投资预计将创造5．1万个就业岗位[5]。

紧跟日本丰田汽车之后，现代汽车目前是全球知名的氢动力汽车销售商。其Nexo中型SUV目前在韩国、美国和欧盟市场销售，在全球销售了4 987辆Nexo燃料电池电动车，其中在韩销售4 194辆。作为其2030计划的一部分，该公司希望在2022年将其燃料电池电动车销量增至4万辆，2025年达到13万辆，2030年达到50万辆。随着环保法规的日趋严格，燃料电池电动汽车、电动汽车和内燃机汽车的总成本相当。

现代汽车集团认为，为了实现氢燃料在社会中的广泛应用，必须要达到提高安全性、不断开发相关技术降低成本以及提升公众对氢作为替代能源优点的认识三个必要条件。为了推广相关技术，现代汽车希望对外出售氢燃料系统，而不是继续依赖于传统的汽车销售。

乘用车和商用车之间存在经济协同效应的潜力，但现代汽车的商用车计划还不够成熟。2019年，现代汽车与瑞士H2能源公司成立了合资企业——现代氢移动出行公司，到2025年提供1 600辆重型卡车的租赁服务。虽然该合资企业目前立足瑞士，但预计今后还将扩展到欧洲其它地区[6]。2020年，现代汽车与美国能源署签订了一项谅解备忘录，合作评估氢动力汽车技术的可行性。为了在美国市场取得成功，也需要美国政府或州政府通过建造加氢站来支持氢燃料行业的发展。

另外，现代汽车还宣布，计划在2023年前在中国工厂生产商用车，并直供中国市场。

6.2 POSCO集团

2020年12月，POSCO集团正式提出了“推动氢经济的绿氢领军企业”的愿景，到2050年建立500万t氢生产体制，在氢业务上实现销售额30万亿韩元，由此开创未来清洁能源氢业务，引领脱碳时代[7]。

为此，该公司计划到2030年之前，尽快开发出将水电解制氢、提取氢等关键技术，并具备配套的生产能力，将氢业务打造成为集团主打新业务之一，在未来氢市场获得主导权。从长远来看，通过自主生产和供应清洁氢能源，助力构建韩国氢生态体系，助力实现碳中和社会。

目前，POSCO主要利用焦炉煤气和液化天然气制氢，年产能约7 000 t，另外，通过提取约3 500 t副产氢气，主要用于钢铁生产过程的温度控制和防氧化等。此外，在全球首创氢燃料电池双极板专用的钢材产品，主要向氢能源电动车供货，具备了氢生产和利用的基本能力。

今后POSCO将主要利用氢气开展“氢还原炼铁工艺”研究，并积极开发“生产—运输—储存—利用”氢气所需的钢材产品，增设副产氢的生产设备。除了强化制氢核心技术开发能力以外，还将探索“绿氢”流通及基础设施建设，参与各类“绿氢”项目，并计划推进大规模投资。由此，计划到2025年将副产氢产能增至7万t，到2030年与全球企业合作生产“蓝氢”达50万t。同时计划到2050年建成500万t“绿氢”生产体系，其中，在2040年具备年产200万t的生产能力。

此外，POSCO还计划到2050年正式构建以“绿氢”为原料的氢还原炼铁厂，在钢铁领域也将正式开启“脱碳”的氢时代。氢还原炼铁工艺商业化后，每年最多可需要370万t“绿氢”，届时将成为最大的氢需求企业和生产企业。

POSCO为确保“绿氢”生产和运输所需的核心技术，通过与国内外研究机构开展技术合作，进一步与全球企业深化伙伴关系。与此同时，尝试以氨气为原料，提取氢，这是因为氨气是氢气与氮气结合的产物，易于运输和储存，被认为是一种高效、经济的载体（见图1）。

通过集结集团上下的力量，共同创建“生产—运输—储存—利用”全周期的价值链。作为初期项目，POSCO钢铁公司计划在钢铁厂区内建设加氢充电站等基础设施，将钢铁运输车辆、公司内部业务用车等逐步变更为氢能源电动车，打造以钢铁物流为基础的氢生态体系，由此产生稳定的氢需求。目前，POSCO钢铁产品运输大型卡车约有1 500辆，包括临时投入的运行车辆，每年总量达5 000辆。

POSCO国际公司利用海外网络，参与政府主导的加氢业务和海外氢项目。POSCO能源公司在建立氢专用接收端的同时，将现有的LNG涡轮机在30年内逐步转为氢气涡轮机。POSCO建设公司不仅负责与氢气有关的城市开发项目，还将负责储氢和输送项目施工。另外，POSCO集团计划于2021年初成立事业部，以RIST(POSCO产业科学研究院)为中心，与国内外研究机构推进研发合作，全面开展氢业务。

图1 POSCO“绿氢”业务模式

7 前景与展望

近年来，氢作为新一代清洁能源而备受青睐，预计韩国年均需求总量将在2030年增至194万t，到2040年将增至526万t以上，应用领域也将逐步从石化产业扩大至运输、电力等行业。

事实上，早在20世纪90年代末，卢武铉政府就曾支持对氢能的研究，但李明博政府将重点转移到了核能上，目前核能已经是韩国逐步淘汰的能源。目前，文在寅政府已正式宣布，提出氢经济路线图，成立氢经济委员会，实施绿色新政，推动向氢经济转型。主要从氢燃料电池汽车和氢能城市入手，对研发和基础设施进行必要的投入，以培育氢经济的发展。如果韩国要想创建发展氢经济所必需的生态系统，还需要在未来几年内保持政策的一致性。