國際能源署（IEA）日前發(fā)布《2022年全球氫能回顧》報告稱，2021年，全球氫能需求達到9400萬噸，超過了疫情前水平，相當于全球能源消費量的2．5％左右。預計到2030年，全球氫能需求將達1．15億噸。

今年，在化石燃料價格高企、能源供應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。氫能應用領域更加多元，氫能技術得到有力推廣，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展獲得各國有力的政策支持，全球氫能項目加快部署，國際氫能貿易也邁出了第一步。未來，氫能在助力全球實現(xiàn)凈零排放目標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，但與氣候目標尚有差距

2021年，全球氫能需求達到9400萬噸，相當于全球能源消費量的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)領域，而氫燃料電池汽車等新應用領域的氫能需求約為4萬噸，較2020年增加了60％，不過新應用領域氫能需求量的基數(shù)仍然較低。

氫能需求將達1．15億噸，應用場景更加多元

2021年以來，全球氫能產(chǎn)業(yè)正快速發(fā)展，氫能的應用場景更加多元。全球首個純氫煉鋼示范項目啟動一年后，2022年，又相繼宣布了許多類似的“零碳煉鋼”項目。今年8月，全球首列氫燃料電池驅動火車在德國投入運營。在航運領域，使用氫燃料和氫衍生燃料的試點和示范項目已達100多個，一些大公司為確保氫燃料供應簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議。在電力領域，氫和氨發(fā)電技術備受關注，已宣布的氫氨發(fā)電項目到2030年有望實現(xiàn)近3．5吉瓦的發(fā)電裝機容量。

按照目前各國政府制定的政策和措施，預計到2030年，全球氫能需求將持續(xù)增加，達到1．15億噸，不過新應用領域的氫能需求將僅為200萬噸。然而，要實現(xiàn)各國目前的氣候承諾，全球氫能需求應達1．3億噸，其中，新應用領域的氫能需求占比應達到1/4，并且到2030年，全球氫能需求應達近2億噸，才有望實現(xiàn)2050年的凈零排放目標。

低碳氫項目數(shù)量激增，但進展緩慢

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氫，這部分氫能的使用無益于解決氣候變化問題。2021年，全球低碳氫產(chǎn)能不足100萬噸，且大部分低碳氫來自于裝備了CCUS的化石燃料制氫。不過，由于近兩年全球低碳氫項目數(shù)量迅速增加，潛在的低碳氫產(chǎn)能將得到進一步釋放。

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

目前，不少低碳氫項目已進入深入規(guī)劃階段，但只有約4％的低碳氫項目已投入建設或進入最終投資決定（FID）階段?；I備中的低碳氫項目進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設施建設不完善等。

電解水技術成為拓展氫能供應鏈的關鍵

低碳氫的生產(chǎn)離不開使用低碳電力的電解水制氫技術。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，但具體實施情況還要看政府目標能否轉化為實際的項目及籌備中項目的實際進展情況。盡管未來幾年，籌備的電解水制氫項目會越來越多，但項目早期就需要跟進支持，以推動其進入FID階段并不斷深入。

分析認為，按照目前的化石能源價格，低碳氫在許多地區(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口依賴度較高的地區(qū)尤其明顯。當然，未來幾年全球電解水制氫發(fā)展情況還有待觀察。

如果目前計劃中的電解水制氫項目都能順利投產(chǎn)，且規(guī)劃中的產(chǎn)能擴建項目也能持續(xù)跟進，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，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，相當于每兆瓦時39～135美元。可再生電力供應較好的地區(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構性競爭優(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個國家制定了新的氫能發(fā)展戰(zhàn)略，這就使得有相關氫能戰(zhàn)略的國家數(shù)量達到26個。一些國家則更進一步，已開始實施具體的氫能發(fā)展政策措施，重點支持商業(yè)級低碳氫能生產(chǎn)和基礎設施建設項目，例如歐盟的歐洲共同利益重要項目、德國H2Global計劃、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、供需的關鍵。沒有需求，會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)界認識到氫能潛在市場，并將氫能項目整合進相關項目發(fā)展計劃中。目前，氫能技術已具備規(guī)模化發(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，這會影響氫能項目投資。各國政府應當通過政策措施降低低碳氫項目的投資風險，并提高其經(jīng)濟可行性。

由于2021年底以來化石燃料價格飆升，目前，低碳氫和化石燃料制氫之間的成本差距已大幅縮小。不過，能源價格長期走勢不確定，依然影響著氫能項目的投資決策。對此，各國需要通過政策手段來刺激低碳氫需求，通過低碳氫配額、政府采購、優(yōu)惠政策等多種措施推動市場向低碳氫傾斜。政策措施還要與氫能創(chuàng)新示范項目相配合，重點覆蓋可使用氫能替代化石燃料的領域，如重工業(yè)、重型道路運輸工具和航運業(yè)等。

未來，氫能基礎設施建設將迎來發(fā)展機遇，包括新建基礎設施建設和現(xiàn)有天然氣基礎設施的氫能適用改造。目前，相關設施的改造仍存在技術挑戰(zhàn)?；A設施能否滿足今后氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，服務于長遠應對氣候變化行動，也是各國政府需要考慮的關鍵問題。

國際低碳氫市場的發(fā)展高度依賴有效的國際合作。各國可在多領域開展氫能貿易國際合作，包括制定氫能生產(chǎn)運輸排放強度標準，制定可行且有力的監(jiān)管措施，開展低碳氫相關標準認證合作等。

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)管能夠適應氫能市場的動態(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。各國應改善許可證發(fā)放等監(jiān)管程序，縮短項目前期籌備時間，還應積極吸取公眾的意見，且在不影響環(huán)境標準的前提下提高監(jiān)管效率。

國際氫能貿易尚處于起步階段

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

從目前氫能出口導向型項目的開發(fā)情況來看，預計到2026年全球氫能出口量將達到260萬噸，到2030年將達1200萬噸。這些項目都是在過去兩年宣布的，且大多數(shù)項目均以氨作為氫能運輸載體。

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

此外，現(xiàn)有基礎設施需要進行氫能適用改造，以滿足氫能運輸需求。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％的建設成本。目前，一些項目已在推進之中，將把數(shù)千公里的天然氣管道改造為輸氫管道。不過，管道改造的實際經(jīng)驗不足，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成本的11％～20％。液化氫接收終端的改造則面臨著更大的技術挑戰(zhàn)，因為存儲液化氫需要更低的溫度，這給現(xiàn)有設備的重復利用帶來了更多的限制條件。此外，液化氫存儲設施改造的成本也更高。LNG儲罐的建造成本約占LNG終端投資的一半，而液化氫存儲設施的建造成本將比LNG儲罐還貴一半。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，這也會影響新建氫氨終端設施項目進展。

全球能源危機加速氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

近年來，氫能已被視為實現(xiàn)凈零排放目標的重要能源選擇。電解水制氫和裝備了CCUS的化石燃料制氫項目都獲得巨大的投資支持。全球能源危機則進一步放大了氫能發(fā)展勢頭。許多國家，特別是歐洲國家都希望通過低碳氫來減少對化石燃料的依賴，既能推動實現(xiàn)去碳化目標，又能保障國家能源安全。不過，低碳氫在工業(yè)和能源領域的推廣仍處于初級階段。

發(fā)展氫能有助于保障能源安全

全球能源危機進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現(xiàn)氣候變化目標提供保障。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用領域使用的化石燃料，另一方面氫能生產(chǎn)也可從化石燃料制氫轉向可再生能源制氫。國際氫能市場的發(fā)展則能促進能源供應多樣化，有助于能源進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量。

未來須加快氫能技術創(chuàng)新

為推動氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，未來10年應當大規(guī)模推廣氫能技術并加速技術創(chuàng)新。

2021年，關鍵氫能技術得到大規(guī)模推廣。去年，電解水制氫新增裝機容量超過200兆瓦，打破了2020年的新增裝機容量紀錄，同時比2020年的新增裝機容量增加了3倍多。如果計劃中的所有電解水制氫項目均能投產(chǎn)，那么到2030年，全球電解水制氫裝機容量將達134～240吉瓦。根據(jù)IEA去年發(fā)布的《2021年全球氫能回顧》報告，2030年電解水制氫裝機容量預計僅為54～91吉瓦，今年的預測數(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目進入了最終投資決定（FID）階段。電解水制氫需求增長前景看好，推動了全球電解水裝置產(chǎn)能增長，目前全球年產(chǎn)能已達到8吉瓦，到2025年，產(chǎn)能有望達到50吉瓦。

氫燃料電池汽車（FCEV）是正在迅速發(fā)展的氫能應用新領域。截至2021年底，全球氫燃料電池汽車保有量約5萬臺，2020年這一數(shù)字為3．3萬臺。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目。2021年，中國在氫燃料電池卡車領域持續(xù)發(fā)力，部署了近800臺氫燃料電池重卡。

也有一些氫能應用領域發(fā)展相對遲緩，如與CCUS技術相關的氫能生產(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，因為沒有新項目投產(chǎn)。2022年，全球將有一些裝備了CCUS的化石燃料制氫項目投產(chǎn)。如果計劃中的化石燃料制氫項目均能投產(chǎn)，到2030年，每年可捕集約8000萬噸二氧化碳。

還有一些關鍵的氫能技術尚未投入商用，如利用氫能直接還原鐵（DRI）生產(chǎn)技術、氨燃料動力船和航空合成燃料等。不過，隨著示范項目數(shù)量不斷增加，一些項目有望提前實現(xiàn)商用。DRI示范項目啟動運營一年后，一些商業(yè)級DRI工廠已獲官宣，這些項目主要位于歐洲。氫能在不同領域的應用潛力有望進一步加強，特別是工業(yè)和運輸領域應用潛力巨大。

氫能項目獲政策支持

除科技進展外，過去一年來氫能政策領域的進展也頗引人關注。各國不斷出臺新政策提振氫能需求，鼓勵優(yōu)先使用氫能，修訂氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略目標。目前，低碳氫相關國際標準正在制定，國際標準化組織（ISO）計劃于2023年底推出相關技術規(guī)范草案。此外，一些國家也開始制訂低碳氫認證計劃并完善監(jiān)管措施。

國際氫能貿易已邁出第一步。2022年初，首艘液化氫運輸船完成首航。一些以氨作為載體的低碳氫出口大型項目已經(jīng)宣布，氨既可直接作為燃料，又可轉化為氫燃料。歐盟宣布了REPowerEU計劃，2030年前低碳氫進口量將達到1000萬噸。

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