國際能源署（IEA）日前發(fā)布《2022年全球氫能回顧》報(bào)告稱，2021年，全球氫能需求達(dá)到9400萬噸，超過了疫情前水平，相當(dāng)于全球能源消費(fèi)量的2．5％左右。預(yù)計(jì)到2030年，全球氫能需求將達(dá)1．15億噸。

今年，在化石燃料價(jià)格高企、能源供應(yīng)短缺等多重因素影響下，全球氫能產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展。氫能應(yīng)用領(lǐng)域更加多元，氫能技術(shù)得到有力推廣，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展獲得各國有力的政策支持，全球氫能項(xiàng)目加快部署，國際氫能貿(mào)易也邁出了第一步。未來，氫能在助力全球?qū)崿F(xiàn)凈零排放目標(biāo)和保障各國能源安全方面將發(fā)揮更大作用。

(資料圖)

全球氫能需求迅速增長，但與氣候目標(biāo)尚有差距

2021年，全球氫能需求達(dá)到9400萬噸，相當(dāng)于全球能源消費(fèi)量的2．5％，超過了疫情前2019年9100萬噸的水平。氫能需求增長大部分來自煉油等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域，而氫燃料電池汽車等新應(yīng)用領(lǐng)域的氫能需求約為4萬噸，較2020年增加了60％，不過新應(yīng)用領(lǐng)域氫能需求量的基數(shù)仍然較低。

氫能需求將達(dá)1．15億噸，應(yīng)用場景更加多元

2021年以來，全球氫能產(chǎn)業(yè)正快速發(fā)展，氫能的應(yīng)用場景更加多元。全球首個(gè)純氫煉鋼示范項(xiàng)目啟動(dòng)一年后，2022年，又相繼宣布了許多類似的“零碳煉鋼”項(xiàng)目。今年8月，全球首列氫燃料電池驅(qū)動(dòng)火車在德國投入運(yùn)營。在航運(yùn)領(lǐng)域，使用氫燃料和氫衍生燃料的試點(diǎn)和示范項(xiàng)目已達(dá)100多個(gè)，一些大公司為確保氫燃料供應(yīng)簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議。在電力領(lǐng)域，氫和氨發(fā)電技術(shù)備受關(guān)注，已宣布的氫氨發(fā)電項(xiàng)目到2030年有望實(shí)現(xiàn)近3．5吉瓦的發(fā)電裝機(jī)容量。

按照目前各國政府制定的政策和措施，預(yù)計(jì)到2030年，全球氫能需求將持續(xù)增加，達(dá)到1．15億噸，不過新應(yīng)用領(lǐng)域的氫能需求將僅為200萬噸。然而，要實(shí)現(xiàn)各國目前的氣候承諾，全球氫能需求應(yīng)達(dá)1．3億噸，其中，新應(yīng)用領(lǐng)域的氫能需求占比應(yīng)達(dá)到1/4，并且到2030年，全球氫能需求應(yīng)達(dá)近2億噸，才有望實(shí)現(xiàn)2050年的凈零排放目標(biāo)。

低碳?xì)漤?xiàng)目數(shù)量激增，但進(jìn)展緩慢

2021年，全球大部分的氫能生產(chǎn)企業(yè)都未裝備CCUS（碳捕集、利用與封存），換言之全球使用的大部分氫能都不是低碳?xì)洌@部分氫能的使用無益于解決氣候變化問題。2021年，全球低碳?xì)洚a(chǎn)能不足100萬噸，且大部分低碳?xì)鋪碜杂谘b備了CCUS的化石燃料制氫。不過，由于近兩年全球低碳?xì)漤?xiàng)目數(shù)量迅速增加，潛在的低碳?xì)洚a(chǎn)能將得到進(jìn)一步釋放。

如果目前籌備中所有低碳?xì)漤?xiàng)目均能投產(chǎn)，那么到2030年，全球低碳?xì)洚a(chǎn)能將為每年1600萬～2400萬噸，其中，900萬～1400萬噸低碳?xì)洚a(chǎn)能將來自電解水制氫，700萬～1000萬噸低碳?xì)洚a(chǎn)能將來自裝備了CCUS的化石燃料制氫。如果目前所有計(jì)劃中的電解水制氫項(xiàng)目都能投產(chǎn)，那么到2030年，全球電解水制氫項(xiàng)目總裝機(jī)容量將達(dá)134～240吉瓦。這一下限相當(dāng)于目前德國全國的可再生能源裝機(jī)容量，上限則相當(dāng)于目前整個(gè)拉美地區(qū)的可再生能源裝機(jī)容量。然而，要兌現(xiàn)各國政府已作出的應(yīng)對氣候變化承諾，到2030年，全球低碳?xì)淠戤a(chǎn)能應(yīng)達(dá)到3400萬噸，而要實(shí)現(xiàn)2050年的凈零排放目標(biāo)，全球低碳?xì)淠戤a(chǎn)能則應(yīng)達(dá)到1億噸。

目前，不少低碳?xì)漤?xiàng)目已進(jìn)入深入規(guī)劃階段，但只有約4％的低碳?xì)漤?xiàng)目已投入建設(shè)或進(jìn)入最終投資決定（FID）階段?；I備中的低碳?xì)漤?xiàng)目進(jìn)展緩慢的主要原因包括：氫能需求不確定、氫能產(chǎn)業(yè)缺乏監(jiān)管支持，以及將氫能交付終端用戶的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完善等。

電解水技術(shù)成為拓展氫能供應(yīng)鏈的關(guān)鍵

低碳?xì)涞纳a(chǎn)離不開使用低碳電力的電解水制氫技術(shù)。目前，全球電解槽年產(chǎn)能近8吉瓦，2030年全球電解槽年產(chǎn)能有望超過60吉瓦。這足以滿足目前各國政府部署電解水制氫的目標(biāo)，但具體實(shí)施情況還要看政府目標(biāo)能否轉(zhuǎn)化為實(shí)際的項(xiàng)目及籌備中項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)展情況。盡管未來幾年，籌備的電解水制氫項(xiàng)目會(huì)越來越多，但項(xiàng)目早期就需要跟進(jìn)支持，以推動(dòng)其進(jìn)入FID階段并不斷深入。

分析認(rèn)為，按照目前的化石能源價(jià)格，低碳?xì)湓谠S多地區(qū)已可以同使用化石燃料生產(chǎn)的氫能相競爭，這在可再生資源稟賦較好且化石燃料進(jìn)口依賴度較高的地區(qū)尤其明顯。當(dāng)然，未來幾年全球電解水制氫發(fā)展情況還有待觀察。

如果目前計(jì)劃中的電解水制氫項(xiàng)目都能順利投產(chǎn)，且規(guī)劃中的產(chǎn)能擴(kuò)建項(xiàng)目也能持續(xù)跟進(jìn)，那么到2030年，電解水制氫的成本有望比目前的水平下降約70％。同時(shí)，可再生能源發(fā)電成本的降低，將使基于可再生能源發(fā)電的電解水制氫成本降為每公斤1．3～4．5美元，相當(dāng)于每兆瓦時(shí)39～135美元。可再生電力供應(yīng)較好的地區(qū)氫能生產(chǎn)成本也較低，這些地區(qū)的電解水制氫與未裝備CCUS的化石燃料制氫相比已具有結(jié)構(gòu)性競爭優(yōu)勢。

氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展離不開政策支持

目前，各國政府都在考慮將氫能作為能源戰(zhàn)略的一大支柱。2021年9月以來，已有9個(gè)國家制定了新的氫能發(fā)展戰(zhàn)略，這就使得有相關(guān)氫能戰(zhàn)略的國家數(shù)量達(dá)到26個(gè)。一些國家則更進(jìn)一步，已開始實(shí)施具體的氫能發(fā)展政策措施，重點(diǎn)支持商業(yè)級(jí)低碳?xì)淠苌a(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，例如歐盟的歐洲共同利益重要項(xiàng)目、德國H2Global計(jì)劃、美國通脹削減法案等。不過，各國在催生氫能需求方面的政策發(fā)力還不夠，而需求端是對接產(chǎn)能、供需的關(guān)鍵。沒有需求，會(huì)阻礙最終投資決定的形成。

近年來，各國政府在能源戰(zhàn)略中高度重視氫能作用，這有助于業(yè)界認(rèn)識(shí)到氫能潛在市場，并將氫能項(xiàng)目整合進(jìn)相關(guān)項(xiàng)目發(fā)展計(jì)劃中。目前，氫能技術(shù)已具備規(guī)?；l(fā)展的能力，但氫能市場仍處于襁褓階段，且未來發(fā)展仍面臨不確定性，這會(huì)影響氫能項(xiàng)目投資。各國政府應(yīng)當(dāng)通過政策措施降低低碳?xì)漤?xiàng)目的投資風(fēng)險(xiǎn)，并提高其經(jīng)濟(jì)可行性。

由于2021年底以來化石燃料價(jià)格飆升，目前，低碳?xì)浜突剂现茪渲g的成本差距已大幅縮小。不過，能源價(jià)格長期走勢不確定，依然影響著氫能項(xiàng)目的投資決策。對此，各國需要通過政策手段來刺激低碳?xì)湫枨?，通過低碳?xì)渑漕~、政府采購、優(yōu)惠政策等多種措施推動(dòng)市場向低碳?xì)鋬A斜。政策措施還要與氫能創(chuàng)新示范項(xiàng)目相配合，重點(diǎn)覆蓋可使用氫能替代化石燃料的領(lǐng)域，如重工業(yè)、重型道路運(yùn)輸工具和航運(yùn)業(yè)等。

未來，氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將迎來發(fā)展機(jī)遇，包括新建基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和現(xiàn)有天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的氫能適用改造。目前，相關(guān)設(shè)施的改造仍存在技術(shù)挑戰(zhàn)?；A(chǔ)設(shè)施能否滿足今后氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，服務(wù)于長遠(yuǎn)應(yīng)對氣候變化行動(dòng)，也是各國政府需要考慮的關(guān)鍵問題。

國際低碳?xì)涫袌龅陌l(fā)展高度依賴有效的國際合作。各國可在多領(lǐng)域開展氫能貿(mào)易國際合作，包括制定氫能生產(chǎn)運(yùn)輸排放強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，制定可行且有力的監(jiān)管措施，開展低碳?xì)湎嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證合作等。

發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)既要有清晰穩(wěn)定的監(jiān)管框架，又要確保監(jiān)管能夠適應(yīng)氫能市場的動(dòng)態(tài)變化。氫能市場參與者需要清晰的規(guī)則，但在新生的氫能市場采用僵化的監(jiān)管框架也不利于吸引投資。各國應(yīng)改善許可證發(fā)放等監(jiān)管程序，縮短項(xiàng)目前期籌備時(shí)間，還應(yīng)積極吸取公眾的意見，且在不影響環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的前提下提高監(jiān)管效率。

國際氫能貿(mào)易尚處于起步階段

今年2月，由日本川崎重工建造的全球首艘液化氫運(yùn)輸船“SuisoFrontier”號(hào)從澳大利亞運(yùn)載首批液化氫抵達(dá)日本，全球首次液化氫長距離海上運(yùn)輸順利完成，成為國際氫能市場發(fā)展的一大里程碑。

從目前氫能出口導(dǎo)向型項(xiàng)目的開發(fā)情況來看，預(yù)計(jì)到2026年全球氫能出口量將達(dá)到260萬噸，到2030年將達(dá)1200萬噸。這些項(xiàng)目都是在過去兩年宣布的，且大多數(shù)項(xiàng)目均以氨作為氫能運(yùn)輸載體。

不過，氫能進(jìn)口導(dǎo)向型項(xiàng)目進(jìn)展相對緩慢，每年只有200萬噸氫的出口量找到了客戶。項(xiàng)目開發(fā)方和投資者在這一新市場中面臨著高度的不確定性、氫能貿(mào)易政策的不完善，阻礙了國際氫能貿(mào)易發(fā)展。

此外，現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施需要進(jìn)行氫能適用改造，以滿足氫能運(yùn)輸需求。與新建輸氫管道相比，改造天然氣管道用于輸送氫能可以節(jié)約50％～80％的建設(shè)成本。目前，一些項(xiàng)目已在推進(jìn)之中，將把數(shù)千公里的天然氣管道改造為輸氫管道。不過，管道改造的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足，工作量也很大。

一些歐洲國家正考慮改造LNG接收終端，用于接收氫和氨。初步研究表明，將天然氣接收終端改造用于接收氨，只需額外支付天然氣接收終端建設(shè)成本的11％～20％。液化氫接收終端的改造則面臨著更大的技術(shù)挑戰(zhàn)，因?yàn)榇鎯?chǔ)液化氫需要更低的溫度，這給現(xiàn)有設(shè)備的重復(fù)利用帶來了更多的限制條件。此外，液化氫存儲(chǔ)設(shè)施改造的成本也更高。LNG儲(chǔ)罐的建造成本約占LNG終端投資的一半，而液化氫存儲(chǔ)設(shè)施的建造成本將比LNG儲(chǔ)罐還貴一半。目前沒有將現(xiàn)有LNG終端改造為氨或氫終端的成功案例，因此上述成本估算均存在不確定性。未來，氫及其衍生產(chǎn)品的需求情況也存在不確定性，這也會(huì)影響新建氫氨終端設(shè)施項(xiàng)目進(jìn)展。

全球能源危機(jī)加速氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

近年來，氫能已被視為實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)的重要能源選擇。電解水制氫和裝備了CCUS的化石燃料制氫項(xiàng)目都獲得巨大的投資支持。全球能源危機(jī)則進(jìn)一步放大了氫能發(fā)展勢頭。許多國家，特別是歐洲國家都希望通過低碳?xì)鋪頊p少對化石燃料的依賴，既能推動(dòng)實(shí)現(xiàn)去碳化目標(biāo)，又能保障國家能源安全。不過，低碳?xì)湓诠I(yè)和能源領(lǐng)域的推廣仍處于初級(jí)階段。

發(fā)展氫能有助于保障能源安全

全球能源危機(jī)進(jìn)一步凸顯出能源政策的重要性。能源政策必須為能源安全和實(shí)現(xiàn)氣候變化目標(biāo)提供保障。發(fā)展氫能有助于降低化石燃料依賴，一方面可以用氫能替代終端應(yīng)用領(lǐng)域使用的化石燃料，另一方面氫能生產(chǎn)也可從化石燃料制氫轉(zhuǎn)向可再生能源制氫。國際氫能市場的發(fā)展則能促進(jìn)能源供應(yīng)多樣化，有助于能源進(jìn)口國保障本國能源安全。

在各國政府采取有力措施兌現(xiàn)氣候承諾的情況下，到2030年，發(fā)展氫能有望減少140億立方米/年的天然氣用量、2000萬噸/年的煤炭用量和36萬桶/日的石油用量，這超過了目前哥倫比亞全國的化石燃料供應(yīng)量。

未來須加快氫能技術(shù)創(chuàng)新

為推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，未來10年應(yīng)當(dāng)大規(guī)模推廣氫能技術(shù)并加速技術(shù)創(chuàng)新。

2021年，關(guān)鍵氫能技術(shù)得到大規(guī)模推廣。去年，電解水制氫新增裝機(jī)容量超過200兆瓦，打破了2020年的新增裝機(jī)容量紀(jì)錄，同時(shí)比2020年的新增裝機(jī)容量增加了3倍多。如果計(jì)劃中的所有電解水制氫項(xiàng)目均能投產(chǎn)，那么到2030年，全球電解水制氫裝機(jī)容量將達(dá)134～240吉瓦。根據(jù)IEA去年發(fā)布的《2021年全球氫能回顧》報(bào)告，2030年電解水制氫裝機(jī)容量預(yù)計(jì)僅為54～91吉瓦，今年的預(yù)測數(shù)據(jù)較去年大幅增加。然而，目前只有約9吉瓦的電解水制氫項(xiàng)目進(jìn)入了最終投資決定（FID）階段。電解水制氫需求增長前景看好，推動(dòng)了全球電解水裝置產(chǎn)能增長，目前全球年產(chǎn)能已達(dá)到8吉瓦，到2025年，產(chǎn)能有望達(dá)到50吉瓦。

氫燃料電池汽車（FCEV）是正在迅速發(fā)展的氫能應(yīng)用新領(lǐng)域。截至2021年底，全球氫燃料電池汽車保有量約5萬臺(tái)，2020年這一數(shù)字為3．3萬臺(tái)。自2014年投入商用以來，2021年是氫燃料電池汽車保有量最高的一年。氫燃料電池汽車以乘用車為主，但也有一些氫燃料電池卡車示范項(xiàng)目。2021年，中國在氫燃料電池卡車領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，部署了近800臺(tái)氫燃料電池重卡。

也有一些氫能應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展相對遲緩，如與CCUS技術(shù)相關(guān)的氫能生產(chǎn)。2021年，全球裝備了CCUS的化石燃料制氫年產(chǎn)能僅為60萬噸，捕集二氧化碳約1000萬噸。這與2020年的產(chǎn)能和碳捕集量基本相當(dāng)，因?yàn)闆]有新項(xiàng)目投產(chǎn)。2022年，全球?qū)⒂幸恍┭b備了CCUS的化石燃料制氫項(xiàng)目投產(chǎn)。如果計(jì)劃中的化石燃料制氫項(xiàng)目均能投產(chǎn)，到2030年，每年可捕集約8000萬噸二氧化碳。

還有一些關(guān)鍵的氫能技術(shù)尚未投入商用，如利用氫能直接還原鐵（DRI）生產(chǎn)技術(shù)、氨燃料動(dòng)力船和航空合成燃料等。不過，隨著示范項(xiàng)目數(shù)量不斷增加，一些項(xiàng)目有望提前實(shí)現(xiàn)商用。DRI示范項(xiàng)目啟動(dòng)運(yùn)營一年后，一些商業(yè)級(jí)DRI工廠已獲官宣，這些項(xiàng)目主要位于歐洲。氫能在不同領(lǐng)域的應(yīng)用潛力有望進(jìn)一步加強(qiáng)，特別是工業(yè)和運(yùn)輸領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大。

氫能項(xiàng)目獲政策支持

除科技進(jìn)展外，過去一年來氫能政策領(lǐng)域的進(jìn)展也頗引人關(guān)注。各國不斷出臺(tái)新政策提振氫能需求，鼓勵(lì)優(yōu)先使用氫能，修訂氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。目前，低碳?xì)湎嚓P(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)正在制定，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）計(jì)劃于2023年底推出相關(guān)技術(shù)規(guī)范草案。此外，一些國家也開始制訂低碳?xì)湔J(rèn)證計(jì)劃并完善監(jiān)管措施。

國際氫能貿(mào)易已邁出第一步。2022年初，首艘液化氫運(yùn)輸船完成首航。一些以氨作為載體的低碳?xì)涑隹诖笮晚?xiàng)目已經(jīng)宣布，氨既可直接作為燃料，又可轉(zhuǎn)化為氫燃料。歐盟宣布了REPowerEU計(jì)劃，2030年前低碳?xì)溥M(jìn)口量將達(dá)到1000萬噸。

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