Портал PRC.TODAY – Китайское руководство стремится развивать сильные технологические возможности во всех областях цепочки создания стоимости зеленого водорода в Китае, чтобы извлечь выгоду из экономических и экологических преимуществ, которые оно обещает предоставить. Началась гонка за инновациями и созданием новых технологий, которые будут поддерживать «зеленую» водородную промышленность Китая будущего. Правительство призывает государственные и частные учреждения работать над технологическими инновациями в стратегических областях. Государственные средства поддерживают государственные университеты и научно-исследовательские институты в проведении исследований, в то время как государственные предприятия и частные предприятия проводят исследования и разработки в приоритетных областях. Стремление Китая к инновациям в области водорода привело в последние годы к резкому увеличению количества соответствующих патентов и научных статей. Но ей еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем она сможет соответствовать передовым технологиям, разрабатываемым в других странах с развитой экономикой.
Пекин увеличивает национальное финансирование исследований и разработок
Расходы Китая на исследования и разработки, связанные с водородом, выросли с 2015 года. По данным Международного энергетического агентства и Mission Innovation, его инвестиции в эту область выросли в шесть раз в период с 2018 по 2019 год. При этом расходы Китая превысили расходы США и Европы вместе взятые.
Развитие экологически чистых водородных технологий выигрывает от кластеризации финансирования НИОКР, поддержки местной политики и сотрудничества с отраслями. Национальные ключевые научно-исследовательские программы (NKP) являются фондами исследований и разработок самого высокого уровня в Китае для прикладных технологий и вторым по величине каналом государственного финансирования НИОКР. Проекты NKP обычно присуждаются консорциуму в рамках научно-исследовательского учреждения (университета, государственного научно-исследовательского института или компании).
С 2016 года правительство объявило о 66 проектах NKP, посвященных водородным технологиям, с общей оценочной стоимостью от 1,75 до 5 миллиардов юаней. Из них 14 NKP уделяют особое внимание зеленому водороду с общей оценочной стоимостью от 400 млн до 1,25 млрд юаней. Зеленый водород только недавно получил существенную поддержку по этому каналу. Об одиннадцати NKP с зеленым водородом было объявлено в 2021 году, а три других были запущены в 2018 году. Эти проекты способствуют исследованиям устоявшихся (щелочных) и новых (протонообменная мембрана — PEM) технологий электролизеров и направлены на повышение стоимости, эффективности, мощности и масштабируемости производства возобновляемого зеленого водорода в Китае.
Получатели финансирования NKP на исследования в области водородных технологий сосредоточены в северных и приморских регионах. В нескольких задействованных научно-исследовательских институтах находятся соответствующие государственные ключевые лаборатории, которые также вносят свой вклад в развитие водородных технологий. Например, в 2019 году в лаборатории катализа Даляньского института химической физики Китайской академии наук (CAS) было разработано и испытано новое поколение катализатора для высокоэффективного щелочного электролиза.
Почти все ведущие новаторы в секторе зеленого водорода в Китае напрямую финансируются или контролируются государством, будь то государственные университеты, CAS, или государственные предприятия. Политики Китая способствуют росту отечественной инновационной экосистемы, активно поощряя сотрудничество между университетами, предприятиями и международными субъектами. CAS действует как центральный узел партнерских отношений между институтами в научных работах по зеленому водороду и сотрудничает с предприятиями по патентам. Он работал с такими компаниями, как PetroChina, Boeing и Shell, над разработкой нескольких семейств патентов.
НИОКР являются основной силой, стоящей за демонстрационными проектами по продвижению новых водородных технологий. Например, в декабре 2021 года дочерняя компания Государственной электросетевой корпорации Китая, работающая совместно с Даляньским институтом химической физики, установила в Луане, провинция Аньхой, дочернюю компанию Государственной электросетевой корпорации Китая. Якобы это был первый проект с использованием такого оборудования в Китае с независимыми правами интеллектуальной собственности. Месяцем ранее Huaneng Energy объявила о разработке крупнейшего в мире одноэлементного щелочного электролизера производительностью 1300–1500 нормальных кубометров зеленого водорода в Китае в час. В проекте участвовали Исследовательский институт технологий чистой энергии (HCERI) и бельгийская компания Cockerill Jingli Hydrogen.
Китай становится потенциальным соперником в исследованиях водорода
Поддержка НИОКР по водороду привела к резкому увеличению количества патентных заявок в Китае, до такой степени, что количество китайских патентов превышает количество патентов остального мира вместе взятых. Но политические механизмы также привели к увеличению количества нежелательных патентов, а это означает, что технологические возможности Китая не так продвинуты, как кажутся.
По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии, количество патентов, связанных с производством зеленого водорода в Китае, резко возросло с 2015 года. В результате глобальная доля Китая в патентах в области зеленого водорода (электролиз воды) выросла почти до двух -трети к 2019 г. (смотрите диаграмму 9). Изменения в научных кругах следовали той же тенденции: количество исследовательских работ по зеленому водороду, опубликованных в Китае, неуклонно росло в период с 2010 по 2019 год. На Китай приходилось почти 40 процентов научных статей по зеленому водороду, опубликованных в период с 2010 по 2020 год.
Однако рост числа патентов, связанных с водородом, отражает более широкую тенденцию китайских патентов. Количество патентных заявок и патентов, выданных в Китае, резко возросло за последние два десятилетия, и теперь они намного превосходят число зарегистрированных в ЕС и США. Государственные стимулы предусматривают прямые финансовые субсидии заявителям, подающим заявки на патент, в дополнение к налоговым льготам и другим социальным льготам. Это заставило компании и частных лиц регистрировать патенты, чтобы воспользоваться субсидиями и другими вознаграждениями, а не для защиты ценных инноваций.
В период с 2015 по 2019 год только около шести процентов китайских патентов были поданы за границей, по сравнению с почти половиной европейских патентов и примерно одной третью патентов США. Вероятно, это отражает нехватку качественных патентов и меньшую потребность в их охране как за рубежом, так и внутри страны. Уровень цитирования китайских патентных заявок за границей ниже среднего также указывает на их более низкое качество по сравнению с иностранными патентами.
Международные патентные семейства (IPF) (совокупность патентных заявок, относящихся к конкретному изобретению, поданных в разных странах), — являются убедительным показателем качественной инновационной деятельности. Данные ОЭСР о патентах, поданных как минимум в двух местах, показывают, что Китай зарегистрировал гораздо меньше международных патентов, связанных с водородом (не включая патенты, связанные с топливными элементами), по сравнению с другими признанными лидерами. В 2019 году в Китае было зарегистрировано всего 40 таких патентов, что намного меньше, чем в ЕС (193), США (138) и Японии (110).
За последнее десятилетие Европа лидировала в разработке технологий производства и хранения водорода, включая электролизеры. На его долю приходилось 40,2 и 31,3 процента мировых IPF в области хранения и производства водорода соответственно в период с 2010 по 2019 год по сравнению с долями Китая в 1,5 и 4,6 процента.
За видимостью, создаваемой искусственно завышенными номерами патентов, Китай играет в догонялки, и ему потребуется еще несколько лет, чтобы совершить настоящий прорыв и разработать конкурентоспособные решения, полностью произведенные внутри страны. В опросе 2021 года большинство китайских отраслевых экспертов подсчитали, что стране потребуется пять или более лет, чтобы догнать передовые международные технологии в области водорода и топливных элементов.
Корпорации начинают строить зеленое водородное будущее Китая
Корпоративный сектор является движущей силой технологического отставания Китая в области зеленого водорода. Поскольку декарбонизация заблокирована в среднесрочной и долгосрочной перспективе, отрасль зеленого водорода в Китае готова к массовому расширению, и энергетические госпредприятия будут играть ключевую роль в планировании и финансировании связанных проектов. Интерес растет благодаря быстрому внедрению в Китае возобновляемых источников энергии, его растущим производственным мощностям по производству электролизеров, а также снижению затрат на электролизные установки. Bloomberg ожидает, что в 2022 году на Китай будет приходиться более 60% электролизеров в мире.
Испытание воды: государственные предприятия запускают первые крупные проекты по зеленому водороду
В настоящее время находится более 120 проектов по производству зеленого водорода в Китае на разных стадиях развития, и за последние два года было объявлено о нескольких проектах гигаваттного масштаба. Они в основном расположены во внутренних регионах, таких как Внутренняя Монголия, Нинся и Синьцзян, где имеется большой потенциал возобновляемых источников энергии.
На сегодняшний день большинство проектов по зеленому водороду финансируются крупными энергетическими госпредприятиями. Государственные предприятия Китая доминируют в секторах энергетики и тяжелой промышленности и проникают во все сегменты цепочки создания стоимости зеленого водорода в Китае. По данным надзорного органа Китая, Комиссии по надзору за государственными активами и управлению ими, по состоянию на 2021 год треть государственных предприятий планировала расширить свою деятельность в водородной промышленности Китая, будь то производство, хранение, заправка или связанные с ними виды деятельности.
Например, Sinopec, которая уже является доминирующим игроком в водородном секторе, объявила, что намерена стать ведущей водородной компанией Китая к 2025 году и достичь нулевых выбросов углерода к 2050 году (на десять лет раньше, чем национальный целевой показатель). Ожидается, что к 2025 году компания будет производить 500 000 тонн водорода в год из возобновляемых источников энергии и планирует расширить свою сеть трубопроводов для транспортировки зеленого водорода в Китае. Sinopec строит предприятия по производству экологически чистого водорода в Ордосе, Внутренняя Монголия, и Куке, Синьцзян, с запланированной годовой производительностью 10 000 и 20 000 тонн соответственно. Эти проекты планируется ввести в эксплуатацию к июню 2023 года.
Частные компании в сфере возобновляемой энергетики также все чаще включают зеленый водород в свои бизнес-планы. Разработчик солнечных проектов GCL New Energy объявил, что к 2025 году намерен построить 100 электростанций с годовой производственной мощностью 400 000 тонн зеленого водорода в Китае. Он также заключил партнерские отношения с двумя финансовыми компаниями для создания водородного инвестиционного фонда в размере 10 миллиардов юаней.
Китайская промышленность по производству электролизеров настроена на усиление конкуренции
Электролизеры — это основная технология, которая делает возможным производство водорода с нулевым уровнем выбросов за счет возобновляемых источников энергии. Они лежат в основе всего низкоуглеродного перехода, который зеленый водород обещает обеспечить в мобильности, промышленности и других секторах. По состоянию на 2021 год на Китай приходилось 35 процентов мировых производственных мощностей по производству электролизеров, а на Европу — 60 процентов. Согласно оценкам на 2022 год, Европа уже достигла 2,5 ГВт, в то время как Китай может увеличить мощность до 1,5-2,5 ГВт.
На китайском рынке щелочных электролизеров доминируют три компании: PERIC Hydrogen Technologies (аффилированная с 718 Научно-исследовательским институтом Китайской корпорации судостроительной промышленности), Cockerill Jingli Hydrogen, и Tianjin Mainland Hydrogen Equipment. Эти компании работают как в государственном, так и в частном секторах и обладают значительным потенциалом в области НИОКР. У них хорошие возможности для того, чтобы стать национальными чемпионами и воспользоваться преимуществами растущего спроса на экологически чистое водородное оборудование. Но конкуренция будет расти по мере роста рынка, а достижения в других технологиях экологически чистого, зеленого водорода в Китае, особенно PEM, также могут сместить спрос в других направлениях.
Хотя технология PEM сегодня значительно дороже и составляет меньшую долю китайского рынка, потенциальные преимущества в производительности и отсутствие надежных поставщиков в этой области означают, что большинство новых участников рынка электролизеров используют PEM. Государственная энергетическая инвестиционная корпорация (SPIC), крупнейшая государственная энергетическая компания Китая, объявила, что инвестирует 10 млрд юаней в проект в Чанчуне по разработке высокотехнологичного оборудования PEM, включая производственную базу с годовой производительностью 40 ГВт. Компания Sungrow Power Supply, ведущий поставщик инверторов для солнечных батарей, в июне 2021 года создала специализированную дочернюю компанию по производству зеленого водорода в Китае.
В последние годы китайские производители экологически чистых водородных технологий постепенно увеличивали долю компонентов местного производства. Китай активно стремится заменить импортные детали отечественными аналогами, чтобы повысить безопасность цепочки поставок во всех секторах. Существуют пробелы в таких областях, как водородные клапаны, и местные производители все еще отстают от производителей в Европе и Соединенных Штатах, когда речь идет об электролизерах PEM.
Но в целом отечественные водородные технологии стали более конкурентоспособными, особенно в топливных элементах, мембранах, щелочном электролизе. Несмотря на прошлые опасения по поводу их качества с точки зрения надежности и долговечности, производственные возможности китайских производителей улучшаются. Это повышает способность Китая использовать промышленные кластеры и эффект масштаба для снижения затрат. То, что китайская технология не может обеспечить эффективностью, она может компенсировать ценой. Электролизеры китайского производства уже значительно дешевле зарубежного оборудования, и дальнейшее расширение производства в ближайшие годы будет работать в пользу Китая.
Компании стекаются за куском пирога поставщиков оборудования
Отечественные производители вкладывают средства в расширение производственных мощностей по производству электролизеров, что приводит к увеличению числа демонстрационных проектов по технологии электролиза. Все основные существующие производители наращивают мощности, а новые игроки стремятся выйти на рынок. Производитель солнечных панелей LONGi намерен увеличить мощность производства электролизеров с 500 МВт до 2 ГВт к концу 2022 года, а в ближайшие годы – до 5–10 ГВт. SPIC планирует построить 10 ГВт производственных мощностей по производству электролизеров к 2027 году. Это соответствует другим заводам по производству электролизеров гигаваттного масштаба, объявленным ведущими производителями, такими как Thyssenkrupp, Siemens, McPhy или Cummins.
Китайские производители электролизеров ориентируются не только на внутренний спрос, но и на внешний рынок. PERIC Hydrogen Technologies, Cockerill Jingli Hydrogen и Shandong Saikeaisi уже начали экспорт оборудования. Вполне возможно, что отложенный переход от серого к зеленому водороду, например, из-за сопротивления существующих производителей водорода на основе ископаемого топлива, еще больше подтолкнет китайских производителей к поиску клиентов за рубежом. Другими препятствиями для расширения внутреннего рынка могут быть медленное развертывание транспортной инфраструктуры или отсутствие мощностей для превращения водорода в более простые в обращении молекулы, такие как аммиак, так что потребление по-прежнему ограничивается местами, расположенными недалеко от производственных площадок.
Иностранные фирмы активно участвуют в развивающейся водородной промышленности Китая в качестве поставщиков, партнеров в области НИОКР и партнеров по совместным предприятиям. Среди наиболее важных – бельгийская компания Cockerill Jingli Hydrogen, которая помогла Huaneng произвести первый в мире щелочной электролизер производительностью 1300 кубических метров в час. Бельгийская компания ранее работала с Даляньским институтом химической физики над разработкой технологии электролиза. В 2021 году компания Cockerill Jingli Hydrogen поставила электролизеры для Олимпийских игр в Пекине, а также для водородной фотоэлектрической электростанции Нинся компании Baofeng. Точно так же Siemens Energy поставила электролизеры на производственное предприятие мощностью в мегаватт, подключенное к водородной заправочной станции недалеко от Пекина, в преддверии зимних Олимпийских игр 2022 года.
Ключевые китайские игроки создали совместные предприятия с иностранными фирмами для разработки передовых технологий и даже выхода на экспортные рынки. Sinopec достигла соглашения с американской фирмой Cummins о создании совместного предприятия 50/50 для продвижения технологии электролиза PEM Cummins в Китае. Партнеры построят завод в Фошане, провинция Гуандун, с годовой мощностью 500 МВт к 2023 году, увеличив ее до 1 ГВт в течение пяти лет. Норвежский разработчик и поставщик водородных установок HydrogenPro — объединяется с Tianjin HQY Hydrogen Machinery. Это совместное предприятие намерено создать завод по производству электролизеров в Тяньцзине с годовой мощностью 300 МВт и экспортировать электролизеры по всему миру.
Соблазн роста продаж и мощного производственного потенциала Китая уже побудил несколько европейских производителей электролизеров объединить усилия с местными игроками и начать производство в стране. Это поможет Китаю продвинуться к своей долгосрочной цели — стать лидером в области экологически чистых водородных технологий. Однако иностранные фирмы и правительства должны принимать меры предосторожности, чтобы гарантировать, что они не пожертвуют своей долгосрочной конкурентоспособностью ради краткосрочной выгоды.
Зеленая водородная промышленность Китая начинается с малого, но находится на пути к быстрому росту
Китай нацелился на водородную эру и хочет стать частью глобального развития отрасли. На данном этапе национальная политика сосредоточена на развитии промышленности и технологий, а не на зеленом водороде, но это изменится в среднесрочной перспективе. На субнациональном уровне рыночные перспективы «зеленых» технологий, научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы и спрос на благоприятные для климата энергетические решения выводят зеленый водород за рамки консервативных целей национальной политики.
До сих пор центральное правительство воздерживалось от использования субсидий или другой значительной финансовой поддержки для продвижения зеленого водорода в Китае, оставляя ему в запасе мощный инструмент для дальнейшего развития отрасли после того, как приоритеты сместятся с развития водородной отрасли в целом на зеленый водород. Озабоченность энергетической безопасностью и стабильным энергоснабжением означает, что явное политическое предпочтение зеленого водорода в Китае в настоящее время маловероятно.
Тем не менее, три фактора могут быстро увеличить спрос в Китае и во всем мире на электролизеры и экологически чистые водородные технологии в ближайшем будущем:
Во-первых, страна серьезно относится к своим климатическим целям, и зеленый водород должен стать центральной частью долгосрочного решения для безопасной и устойчивой энергетической системы. Китай должен как можно быстрее перейти на зеленый водород, если он хочет обезуглерожить свою серую и коричневую водородную промышленность.
Во-вторых, растущая стоимость ископаемого топлива и различные системы ценообразования на выбросы углерода, разрабатываемые в крупных странах, подталкивают зеленый водород к ценовому паритету с все еще более дешевым серым водородом.
В-третьих, растущие опасения по поводу энергетической безопасности придают дополнительный импульс. Отход от импортного ископаемого топлива, включая «переходный» газ, ускоряется во всем мире в результате войны на Украине. Зеленый водород выглядит все более привлекательным и востребованным, учитывая ускоренные сроки декарбонизации, которые сейчас обсуждаются в ЕС, Китае и других странах.
Возможности Китая будут развиваться в отрасли, которая видит огромный потенциал роста, глобальную конкуренцию за экологически чистые технологии и местные органы власти, которые ищут новые источники роста, соответствующие целям Пекина по декарбонизации и инновациям. Существует широкая поддержка местной политики в отношении зеленого водорода в Китае, наряду с научно-исследовательскими и демонстрационными проектами, проводимыми государственными предприятиями и государственными исследовательскими центрами. Развивающаяся экология уже ведет к всплеску развития отечественных технологий. Хотя китайские компании еще не могут конкурировать с технологическими лидерами, такими как Siemens, Thyssenkrupp и Cummins, они догоняют их.
В настоящее время опасность того, что Китай превзойдет европейское технологическое превосходство, кажется ограниченной. Европа остается в авангарде водородных технологий, и амбициозные цели, поставленные в рамках ЕС и национальных стратегий по водороду, создали здоровую среду для дальнейших инноваций и промышленного роста. Но по мере того, как Китай наращивает производство экологически чистых водородных технологий, он станет серьезным соперником для европейских технологических лидеров и попытается заменить иностранных поставщиков отечественными технологиями на своем растущем рынке электролизеров.
Учитывая огромное потребление водорода Китаем, избыточные мощности в настоящее время не являются проблемой. Из-за существующего разрыва между общим спросом на водород и низкоуглеродным производством маловероятно, что Китай станет крупным экспортером зеленого водорода, и это не запланировано в национальной политике. Спрос будет расти еще больше по мере разработки более широких промышленных и бытовых приложений, а также транспортных решений для доставки зеленого водорода в Китае из крупных центров производства в места потребления.
Ожидается, что массовое внедрение зеленого водорода в Китае в коммерческих целях начнется в течение следующего десятилетия. К тому времени, когда зеленый водород начнет завоевывать позиции в качестве важной части энергоснабжения Китая с 2030 года и далее, в Китае будут лидеры в смежных технологиях по всей цепочке создания стоимости, что приведет к усилению конкуренции внутри Китая и на третьих рынках.
Европейские фирмы могут извлечь выгоду из участия в зарождающейся новой отрасли водородной промышленности Китая. Страна станет ключевым рынком для их технологий и предоставит возможности для сотрудничества в исследованиях и установлении стандартов. Но им также необходимо управлять соответствующими рисками и принимать меры, чтобы избежать чрезмерной зависимости от китайских продаж, защитить свою интеллектуальную собственность и сохранить свое технологическое превосходство.
Амбиции Китая в области водорода можно рассматривать и как благо, и как проклятие. Китайские разработчики и производители технологий, вероятно, внесут ценный вклад в глобальные усилия по борьбе с изменением климата, снизив стоимость соответствующих технологий, но они также увеличат конкуренцию для иностранных игроков. Европейские политики и бизнес-лидеры должны обратить пристальное внимание на развивающуюся с помощью политики экосистему зеленого водорода в Китае и рассмотреть ее влияние на европейскую промышленность, а также на энергетический переход в Европе и за рубежом.
Статья «Сектор зеленого водорода в Китае: как политика, исследования и бизнес развивают новую отрасль» подготовлена Порталом PRC.TODAY по материалам аналитиков института китайских исследований Меркатора (MERICS) — Alexander Brown и Nis Grunberg.
Если вам понравилась статья или появились вопросы, оставьте ваш комментарий или обсудите эту статью на форуме.
Китайская компания Human Horizons и ее бренд электромобилей HiPhi: история развития компании
