中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：今年10月，國際能源署（IEA）發(fā)布了《2024年全球氫能回顧》報(bào)告，全面追蹤了全球氫能的生產(chǎn)和需求情況，以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、貿(mào)易、投資和技術(shù)等關(guān)鍵領(lǐng)域的進(jìn)展。
正如這份報(bào)告所述，近年來，全球應(yīng)對(duì)氣候變化步伐加快，多國對(duì)低排放氫的關(guān)注和需求迅速增長。截至2023年年底，多國政府將“發(fā)展低排放氫”納入凈零排放承諾。然而，目前全球低排放氫的產(chǎn)量和需求仍然較低，氫能在優(yōu)化全球能源結(jié)構(gòu)中的作用和潛力仍有待進(jìn)一步挖掘。
生產(chǎn)和消費(fèi)：生產(chǎn)依賴化石能源應(yīng)用方向仍待拓展
2023年，全球氫供應(yīng)量同比增加2.5%，達(dá)到9700萬噸。我國氫產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的30%，美國和中東各占14%，印度占9%。據(jù)估算，全球氫產(chǎn)量將繼續(xù)增長，以滿足日益增長的需求，到2024年年底可能接近1億噸。
目前，制氫仍然主要依賴于化石燃料，其中，天然氣制氫約占總產(chǎn)量的三分之二，煤炭氣化制氫量占全球總量的20%，石油化工行業(yè)副產(chǎn)品制氫占15%。過去兩年中，低排放氫的產(chǎn)量略有增長，但仍然低于100萬噸，占全球產(chǎn)量比例不足1%。
截至2023年年底，全球電解槽的新增裝機(jī)容量達(dá)到140萬千瓦，幾乎是2022年年底裝機(jī)容量的兩倍。我國投產(chǎn)的項(xiàng)目占2023年全球投產(chǎn)項(xiàng)目總量的80%，其中包括世界上最大的電解槽項(xiàng)目——中石化庫車26萬千瓦項(xiàng)目；歐盟地區(qū)投產(chǎn)的項(xiàng)目占12%，到2024年年底，如果所有項(xiàng)目都能按計(jì)劃完成，歐盟地區(qū)的總裝機(jī)容量可能達(dá)到70萬千瓦，遠(yuǎn)低于2020年歐盟氫戰(zhàn)略確定的600萬千瓦的中期目標(biāo)。根據(jù)此前公布的項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃，今年年底，全球電解槽項(xiàng)目的裝機(jī)容量將達(dá)到500萬千瓦。然而截至9月，只有20.5萬千瓦新項(xiàng)目投運(yùn)。
2023年，全球?qū)涞男枨罅繛?700萬噸，比2022年增長2.5%，需求仍然集中在煉油和化工部門。根據(jù)預(yù)測，2024年全球?qū)涞男枨罅繉⒗^續(xù)增長，接近1億噸。
2022年以來，全球氫使用量的區(qū)域分布基本保持穩(wěn)定。我國仍然是全球最大的氫使用國，占全球需求的近三分之一（接近2800萬噸）；美國是全球第二大氫使用國，該國需求占全球總需求的14%。2023年，全球其他地區(qū)對(duì)氫的需求均有小幅增長，中東的增長尤為迅猛，年增長率超過6%；印度由于煉油和鋼鐵等行業(yè)需求的增長，對(duì)氫的年需求增長率超過5%。
與2022年相比，全球?qū)Φ团欧艢涞男枨笤鲩L了近10%，其中重工業(yè)、長途運(yùn)輸、氫基燃料發(fā)電和儲(chǔ)存等領(lǐng)域?qū)涞男枨罅吭黾咏?0%，對(duì)低排放氫的需求在全球氫能總需求中的占比仍不到1%。
從消費(fèi)部門看，2023年煉油廠對(duì)氫的需求達(dá)到4300萬噸，比2022年高出100萬噸，增長主要來自在我國和中東地區(qū)，其他地區(qū)的需求與2022年持平；工業(yè)用氫的需求達(dá)到5400萬噸，同比增長近2%。其中，約60%的需求用于合成氨的生產(chǎn)，30%用于甲醇生產(chǎn)，10%用于鋼鐵部門。2023年，氫能發(fā)電不足全球發(fā)電總量的0.2%，而且主要不是來自純氫，而是來自鋼鐵生產(chǎn)、煉油廠或石油化工廠的含氫混合氣體。
投資和貿(mào)易：電解槽投資是重點(diǎn)，儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施投資待加強(qiáng)
2023年，對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)的投資主要用于正在建設(shè)的項(xiàng)目。在低排放氫領(lǐng)域，2023年全球的投資額達(dá)到35億美元，其中的80%用于建設(shè)制氫電解設(shè)施的項(xiàng)目，其余用于制氫與碳捕獲、利用與封存技術(shù)（CCUS）相結(jié)合的項(xiàng)目，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目（管道、儲(chǔ)存和燃料補(bǔ)給）的支出仍然很低。
2023年，在建氫氣供應(yīng)項(xiàng)目的投資比2022年的投資增長了350%。隨著氫氣供應(yīng)項(xiàng)目建設(shè)步伐加快，預(yù)計(jì)2024年氫能供應(yīng)項(xiàng)目的投資將進(jìn)一步增長。
當(dāng)前，全球電解槽產(chǎn)能為2000萬千瓦。我國目前擁有全球60%的電解槽產(chǎn)能，其中的1/3來自我國幾家大型太陽能電池板制造商；在歐洲，電解槽項(xiàng)目的投資在2023年翻了兩番，達(dá)到200萬千瓦以上；印度對(duì)電解槽的投資也在增加，其中一個(gè)項(xiàng)目的投資規(guī)模達(dá)130萬千瓦。
目前，氫能主要是在需求中心附近生產(chǎn)，跨國氫貿(mào)易相對(duì)較少。在比利時(shí)、法國和荷蘭的一些工業(yè)區(qū)之間，雖然存在跨國氫氣管道，但運(yùn)輸能力較小，且距離較短。2020年，國際上首次利用有機(jī)液化氫將氫能從文萊送至日本，2022年，澳大利亞將液化氫運(yùn)往日本。
以貿(mào)易為基礎(chǔ)的氫市場的發(fā)展離不開大量運(yùn)輸和儲(chǔ)存氫能的基礎(chǔ)設(shè)施。全球目前已經(jīng)有大約5000千米的氫氣管道投入運(yùn)行，管道運(yùn)力較小，主要是連接煉油廠和化工綜合企業(yè)。天然氣管道被認(rèn)為是輸送氫能的另一個(gè)選擇。目前，全球在運(yùn)天然氣輸送管道總長度約為100萬千米。此外，約7萬千米的管道在建，約16萬千米的管道處于建設(shè)前期階段。
技術(shù)和成本：研發(fā)項(xiàng)目進(jìn)入示范成本有望持續(xù)降低
自2016年以來，全球多國對(duì)氫能技術(shù)研發(fā)的投資持續(xù)增加。2023年，投資增長的成果開始顯現(xiàn)——工業(yè)和發(fā)電方面的若干應(yīng)用已進(jìn)入示范階段，運(yùn)輸應(yīng)用方面也取得了重大進(jìn)展，特別是在航運(yùn)部門；專利申請(qǐng)數(shù)量在2022年躍升了47%，其中的大部分增長來自應(yīng)對(duì)氣候變化的相關(guān)技術(shù)。
作為一個(gè)新興行業(yè)，低排放氫的成本取決于許多因素，如技術(shù)發(fā)展，尤其是項(xiàng)目部署的水平和速度。根據(jù)國際能源署2050年凈零排放情景，到2030年，可再生能源發(fā)電的低排放氫生產(chǎn)成本將降至2~9美元/千克，相當(dāng)于目前價(jià)格的一半。與未減少的化石燃料生產(chǎn)相比，氫能生產(chǎn)成本差距將從目前的1.5~8美元/千克降至2030年的1~3美元/千克。如僅考慮現(xiàn)有政策，氫能的成本將降低30%左右。由于許多地區(qū)的天然氣價(jià)格下跌，使用CCUS的天然氣生產(chǎn)低排放氫的成本也將降低。
降低成本將使所有項(xiàng)目受益，但對(duì)各個(gè)項(xiàng)目競爭力的影響各不相同。例如，全面開發(fā)近520吉瓦的電解槽項(xiàng)目管道將實(shí)現(xiàn)與2050年凈零排放情景相似的全球成本降低。在我國，這意味著目前電解槽項(xiàng)目管道（100萬噸/年）的絕大部分產(chǎn)量將低于煤制氫。在全球范圍內(nèi)，到2030年，超過500萬噸/年的產(chǎn)能將有望與化石燃料制氫實(shí)現(xiàn)成本競爭。
成本差距在短期內(nèi)仍將是項(xiàng)目開發(fā)人員面臨的重要挑戰(zhàn)，低排放氫生產(chǎn)的成本溢價(jià)沿著價(jià)值鏈下降，這意味著消費(fèi)者往往只能看到最終產(chǎn)品的適度價(jià)格上漲。例如在生產(chǎn)電動(dòng)汽車時(shí)使用可再生氫煉鋼，將使電動(dòng)汽車的總價(jià)格提高約1%。
需關(guān)注協(xié)同發(fā)展和市場導(dǎo)向
目前，我國氫的產(chǎn)需量居世界第一，并呈現(xiàn)逐年上升的態(tài)勢(shì)。我國氫的來源仍然以灰氫、藍(lán)氫為主，但綠氫項(xiàng)目在加快推進(jìn)。2023年，我國氫的產(chǎn)量約為4291萬噸，可再生能源制氫項(xiàng)目建成總產(chǎn)能約為7.8萬噸/年，同比增加約123%。其中寧夏、新疆和內(nèi)蒙古分列前三位，約占全國總產(chǎn)能的80.1%。可再生能源制氫在建產(chǎn)能約為80萬噸/年，已備案項(xiàng)目產(chǎn)能達(dá)到600萬噸/年以上，可再生能源制氫發(fā)展迅猛。
同時(shí)，伴隨生產(chǎn)技術(shù)的持續(xù)多元化，綠氫的生產(chǎn)成本也在持續(xù)下降。在風(fēng)電、光伏及電解槽設(shè)備成本下降的驅(qū)動(dòng)下，新能源電解水制氫成本降幅明顯。2023年，我國5兆瓦級(jí)（1000標(biāo)立方米/小時(shí)）堿性電解槽中標(biāo)平均價(jià)格約為1510元/千瓦，同比下降約16%。兆瓦級(jí)質(zhì)子交換膜電解槽中標(biāo)平均價(jià)格約為8900元/千瓦，同比下降約11%。根據(jù)2023年新能源發(fā)電成本下降情況測算，新能源電解水制氫成本為15~25元/千克，同比下降約20%，與灰氫成本7~13元/千克、藍(lán)氫成本10~18元/千克相比，差距進(jìn)一步縮小，而且仍然存在下降空間。
考慮到全球氫能的發(fā)展趨勢(shì)，我國需要從三個(gè)方面發(fā)力，推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。一是進(jìn)一步完善氫能產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)規(guī)劃和政策體系，建立跨部門跨地區(qū)跨領(lǐng)域的協(xié)調(diào)合作機(jī)制，牽頭組織推進(jìn)氫能關(guān)鍵領(lǐng)域的科技創(chuàng)新、示范應(yīng)用和規(guī)模部署；二是推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)上游領(lǐng)域與可再生能源、核能等低碳能源行業(yè)以及CCUS行業(yè)實(shí)現(xiàn)協(xié)同開發(fā)和融合發(fā)展，為低碳?xì)湟?guī)?；l(fā)展創(chuàng)造有利條件；三是企業(yè)仍然需要審時(shí)度勢(shì)，堅(jiān)持以市場導(dǎo)向，并繼續(xù)加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用深度融合，提升自身發(fā)展內(nèi)生動(dòng)力。
（作者成功供職于北京能研管理咨詢有限公司，作者李吉輝供職于中國礦業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院）
