中國儲能網(wǎng)訊：綠氫，是清潔氫的頂級形式，是制備或生產(chǎn)過程中全程實現(xiàn)零排放的氫能。如今，全球?qū)崿F(xiàn)能源轉(zhuǎn)型面臨的主要問題有兩個：一是太陽能發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電一直無法解決固有的間歇性問題；二是部分行業(yè)難以通過電氣化實現(xiàn)減碳。綠氫或清潔氫被多國政府和很多行業(yè)視為這兩個問題的最終解決方案。綠氫的到來將改變各國的生產(chǎn)制造體系，發(fā)掘新的價值源泉，為可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，也必將重繪全球能源和資源版圖。德勤近期發(fā)布的《綠氫：通過激勵實現(xiàn)凈零排放》報告，以翔實的數(shù)據(jù)驅(qū)動模型（氫路徑探索-HyPE模型），基于最新的評估、監(jiān)管和政策發(fā)展?fàn)顩r，對綠氫發(fā)展進(jìn)行定量分析，在預(yù)測綠氫經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時，也強(qiáng)調(diào)了相關(guān)的困難和挑戰(zhàn)。該報告認(rèn)為，由于氣候災(zāi)害的可能性逐漸加大，能源轉(zhuǎn)型腳步將進(jìn)一步加快，時不我待，還需砥礪前行。
綠氫是氫能發(fā)展的未來
能源轉(zhuǎn)型是經(jīng)濟(jì)增長和可持續(xù)發(fā)展的必要條件已成為全球基本共識，世界各國都向著實現(xiàn)供應(yīng)鏈和經(jīng)濟(jì)的凈零排放而努力，有關(guān)行業(yè)轉(zhuǎn)型的速度和規(guī)模雖有爭議，但卻無人質(zhì)疑轉(zhuǎn)型的必要性。若要實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》設(shè)定的目標(biāo)（將全球變暖控制在低于2攝氏度的水平，同時努力將升幅控制在1.5攝氏度內(nèi)），以可再生能源等低碳能源取代化石燃料驅(qū)動的傳統(tǒng)系統(tǒng)已成不二選擇。
以低碳技術(shù)方案為基礎(chǔ)的電氣化是重要的解決方案之一，但其在重工業(yè)和運輸業(yè)的去碳化上卻略顯力有不逮。高溫加熱、化學(xué)品原料供應(yīng)或重型貨運等工業(yè)活動確實很難實現(xiàn)完全的電氣化。與此同時，全面采用風(fēng)能和太陽能發(fā)電還將出現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)定問題，從而影響儲能。
綠氫正好可以解決這兩個問題。其用途廣泛，既可以直接用作燃料電池或發(fā)電，也可以作為原料生產(chǎn)更適合運輸和存儲的衍生物，如氨、甲醇或可持續(xù)航空燃料。這樣既解決了儲能問題，也可以突破特定工業(yè)和運輸版塊的轉(zhuǎn)型技術(shù)瓶頸。
然而，目前的氫氣供應(yīng)幾乎完全依賴天然氣重整和煤炭氣化，碳排放量相當(dāng)高。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，氫氣生產(chǎn)每年排放的二氧化碳超過1吉噸。要實現(xiàn)去碳化，必須釋放綠氫潛力，即大規(guī)模通過可再生電力電解制氫；而通過天然氣和碳捕集與封存（CCS）相結(jié)合生產(chǎn)的藍(lán)氫，如果符合嚴(yán)格的甲烷排放和碳捕集標(biāo)準(zhǔn)，也可以被標(biāo)記為“綠”氫。
綠氫是氫能發(fā)展的未來。德勤的分析顯示，氫能市場將從2030年的6420億美元增至2050年的1.4萬億美元，其中綠氫占比將高達(dá)85%，綠氫中的20%將在全球范圍內(nèi)交易。這充分展現(xiàn)了綠氫交易對世界經(jīng)濟(jì)低成本脫碳的重要性，此外，綠氫生產(chǎn)和出口將調(diào)整非洲、拉美和太平洋地區(qū)的發(fā)展中國家和新興經(jīng)濟(jì)體、澳大利亞和美國等發(fā)達(dá)國家，以及海灣地區(qū)國家的可持續(xù)發(fā)展步調(diào)，通過支持地方行業(yè)活動、改善貿(mào)易平衡和促進(jìn)全球能源轉(zhuǎn)型來刺激經(jīng)濟(jì)發(fā)展。分析還表明，到2030年，清潔氫經(jīng)濟(jì)每年可創(chuàng)造100萬個新工作崗位，并在接下來的20年里以翻番速度增加更多新工作崗位。
全球綠氫市場
2050年將臻于成熟
德勤報告顯示，若2050年實現(xiàn)碳中和，全球綠氫市場規(guī)模在2030年可增至1.7億噸氫當(dāng)量，到2050年增至6億噸氫當(dāng)量。對綠氫的需求最初將來自現(xiàn)有工業(yè)用氫（9500萬噸氫當(dāng)量），如化肥生產(chǎn)。隨后，凈零轉(zhuǎn)型將支撐綠氫需求的快速增長，鞏固氫能作為脫碳通用解決方案的地位。到2050年，脫碳老大難行業(yè)，如鋼鐵、化工、水泥和高溫加熱，以及運輸（航空、航運和重型公路運輸），對綠氫的需求將分別占總需求的42%和36%。總體而言，綠氫對碳減排至關(guān)重要。通過對現(xiàn)有用氫終端進(jìn)行脫碳和開發(fā)新的用氫途徑，到2050年，可累計減排85吉噸碳當(dāng)量，約是2021年全球碳排放量的兩倍多。
除了發(fā)達(dá)國家的綠氫需求將迅速增加，發(fā)展中國家也將從綠氫發(fā)展中獲得可持續(xù)增長機(jī)會，最終逐步構(gòu)建真正的全球綠氫市場。但是要在不足30年的時間內(nèi)建一個嶄新的重要產(chǎn)業(yè)，對仍處于萌芽階段的綠氫價值鏈將是前所未有的挑戰(zhàn)。
綠氫項目最初需要依賴公共政策的扶持才能實現(xiàn)收支平衡，美國發(fā)布的《通貨膨脹削減法案》、澳大利亞的清潔能源金融公司、歐盟的“實現(xiàn)55%溫室氣體減排”一攬子計劃和歐洲共同利益重要項目（IPCEI）資助計劃、日本的需求側(cè)研發(fā)支持計劃等，都屬于政府或國家間組織的綠氫項目扶持方案。常規(guī)碳密集型氫氣的生產(chǎn)成本雖然不高，但無助于碳減排和應(yīng)對氣候變化。借助于政府的支持，規(guī)模經(jīng)濟(jì)和碳排放量交易等途徑，綠氫生產(chǎn)成本最終有望降至可接受范圍內(nèi)。預(yù)計2030年可實現(xiàn)氨生產(chǎn)的收支平衡，2035年實現(xiàn)氣態(tài)氫生產(chǎn)的收支平衡，2045年實現(xiàn)甲醇生產(chǎn)的收支平衡，2050年實現(xiàn)可持續(xù)航空燃料（SAF）生產(chǎn)的收支平衡。隨著時間的推移，綠氫生產(chǎn)最終將站穩(wěn)腳跟。到2050年，隨著氫氣供應(yīng)能力大規(guī)模提升，工業(yè)和運輸領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)氫的利用，全球氫市場將臻于成熟。市場的增長將形成以現(xiàn)貨市場為主導(dǎo)的價格機(jī)制，彈性更大，有利于將投資引導(dǎo)到更具競爭力的區(qū)域。
德勤的模型結(jié)果顯示，綠氫可以從一開始就主導(dǎo)供應(yīng)結(jié)構(gòu)，到2050年達(dá)到85%的市場占有份額（超過5億噸氫當(dāng)量）。藍(lán)氫可助力早期階段氫氣需求的建立，促進(jìn)中東、北非、北美和澳大利亞等天然氣儲量豐富地區(qū)和國家的氫經(jīng)濟(jì)形成。到2040年，藍(lán)氫產(chǎn)量將達(dá)到峰值，約為1.25億噸氫當(dāng)量（占總氫能供應(yīng)量的30%）；此后，隨著對甲烷和碳排放的限制日趨嚴(yán)格，藍(lán)氫將逐漸被更具競爭力的綠氫所取代。
全球氫能貿(mào)易亟待打通“任督二脈”
德勤報告顯示，2050年，全球主要地區(qū)之間的氫能貿(mào)易可能占全球總貿(mào)易量的近1/5，約1.1億噸氫當(dāng)量。最常被交易的商品包括易于長途運輸?shù)臍淠茌d體——氨、甲醇和可持續(xù)航空燃料。氨作為運輸氫能的介質(zhì)之一，需要轉(zhuǎn)化和再轉(zhuǎn)化的相關(guān)工藝及設(shè)施。到2050年，北非、澳大利亞、北美、中東等4個地區(qū)和國家的氫氣產(chǎn)量和貿(mào)易量將分別占全球總產(chǎn)量和總貿(mào)易量的45%和90%，其中，北非和澳大利亞的國內(nèi)氫氣需求量不高，因此在氫氣出口方面具有最大潛力（分別為4400萬噸氫當(dāng)量和1600萬噸氫當(dāng)量）；北美和中東氫氣出口量分別為2400萬噸氫當(dāng)量和1300萬噸氫當(dāng)量。南美和撒哈拉以南非洲也有參與市場的潛力，或可占總貿(mào)易量的10%。在進(jìn)口方面，日本和韓國因資源缺乏和土地使用受限，將嚴(yán)重依賴全球氫氣貿(mào)易，2030～2050年，兩國的氫氣需求將有90%依賴進(jìn)口。歐洲和印度可以大量自產(chǎn)氫氣，但在整個轉(zhuǎn)型過程中也可能依賴進(jìn)口。
2050年，全球主要地區(qū)和國家之間的氫能貿(mào)易每年可創(chuàng)造2800億美元以上的出口收入，其中北非每年1100億美元、北美630億美元、澳大利亞390億美元、中東200億美元。氫能貿(mào)易的自由和多樣化可以顯著降低成本，提高能源安全，促進(jìn)發(fā)展中國家和新興市場的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。清潔氫的出口收入可以幫助化石燃料出口國抵消石油、天然氣和煤炭出口收入的下降。
區(qū)域間氫能貿(mào)易有助于減少氫能需求與低成本氫能供應(yīng)之間在地理上的不匹配。需求國家，如歐洲國家、日本和韓國可能無法自產(chǎn)足夠的低成本氫氣；與此同時，澳大利亞、非洲和拉美的部分地區(qū)則擁有相對豐富的可再生資源和充足的可用土地，能生產(chǎn)出具有成本競爭力且超過其需求的綠氫。這種差異自然會帶來貿(mào)易機(jī)會。澳大利亞、智利、德國和日本等國家可根據(jù)自身情況將自己定位為未來的氫能進(jìn)口國或出口國。各國之間已簽署了幾個諒解備忘錄，這將有利于南部國家發(fā)掘可再生能源多樣化潛力。而要實現(xiàn)這一全球貿(mào)易愿景，運輸基礎(chǔ)設(shè)施將成為關(guān)鍵。
主要綠氫進(jìn)口國和出口國概況
全球各國在可再生能源稟賦和土地可用性上存在多樣性，這將在綠氫生產(chǎn)成本和規(guī)模上造成巨大差異。一個國家的氫能消費狀況取決于人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，而國際氫能貿(mào)易又受到消費狀況和生產(chǎn)潛力差異的影響。氫能供應(yīng)不足的國家可從國際市場采購全部或部分氫能來降低成本；而具有低成本氫能生產(chǎn)潛力的國家則可通過氫能出口實現(xiàn)收入最大化。
從資源稟賦和生產(chǎn)潛力來看，智利、摩洛哥、沙特、西班牙、英國、日本、中國和美國都各有特色。
南美的智利北部擁有全球最強(qiáng)太陽輻射，具備可再生能源出口潛力；北非的摩洛哥擁有豐沛的太陽能和風(fēng)能，又兼具靠近歐盟市場的便利；沙特則將受益于強(qiáng)太陽輻射和廣袤的土地。德勤報告顯示，到2050年，沙特將生產(chǎn)3900萬噸低成本綠氫，是其國內(nèi)需求的4倍，將成為重要的綠氫出口國。目前，該國已參與了幾項綠氫出口國際貿(mào)易協(xié)定，并將之視為擺脫石油出口依賴、實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)多元化戰(zhàn)略的基石之一。
西班牙的太陽能也極豐富，是歐洲綠氫生產(chǎn)最佳候選國家之一。預(yù)計到2050年，西班牙可能接近實現(xiàn)氫能自給自足。西班牙地理位置優(yōu)越，可通過與摩洛哥的管道大量進(jìn)口北非綠氫，再通過泛歐運輸基礎(chǔ)設(shè)施輸往歐洲的需求端（尤其是德國），去年底宣布的巴塞羅那—馬賽氫管道項目（價值26億美元）將極大限度地降低西班牙氫能的運輸成本。
英國的風(fēng)能較豐富，可充分發(fā)揮其潛力年產(chǎn)約750萬噸綠氫。但英國對綠氫的需求也不小，英國最新氫能戰(zhàn)略顯示，2030年后對氫能的需求將出現(xiàn)強(qiáng)勁增長（德勤預(yù)測到2050年英國可能需要1200萬噸綠氫），因此可能成為綠氫進(jìn)口國之一。
日本由于受到有限的可再生能源和過度稠密的沿海人口雙重限制，無法生產(chǎn)綠氫，而其高度的經(jīng)濟(jì)工業(yè)化卻將推高綠氫需求水平，因此將是主要的氫能進(jìn)口國之一。
美國和中國的可再生能源雖然豐富，但綠氫生產(chǎn)也同樣會受到限制，如適合生產(chǎn)綠氫的土地（沙漠）遠(yuǎn)離消費中心或出口中心，這可能導(dǎo)致高昂的運輸成本，妨礙其提供價格有競爭力的綠氫。
化石燃料向清潔氫轉(zhuǎn)型需要大量資金
德勤預(yù)測，到2050年，實現(xiàn)凈零排放目標(biāo)需要對全球氫供應(yīng)鏈累計投資9萬億美元以上，其中發(fā)展中國家需投資3.1萬億美元。這些數(shù)字可能聽起來令人生畏，但平攤到25年的時間跨度，則年平均投資額實際上并不高于2022年投入油氣生產(chǎn)的資金（4170億美元）。如果各國政府和公司能將投向油氣的資金用于清潔氫，實現(xiàn)凈零排放目標(biāo)大有希望。德勤建議，氫能主要消費地區(qū)和產(chǎn)區(qū)，即中國、歐洲和北美（氫氣產(chǎn)能將占全球總產(chǎn)能一半以上），應(yīng)分別向氫能領(lǐng)域投資2萬億美元、1.2萬億美元和1萬億美元，同時還應(yīng)從發(fā)展中國家和新興國家籌集大量資金，其中北非約9000億美元，南美約4000億美元，撒哈拉以南非洲和中美洲各3000億美元。德勤認(rèn)為，在這些國家或地區(qū)發(fā)展綠氫經(jīng)濟(jì)能有效吸引外國投資。
當(dāng)前政策決定未來
德勤認(rèn)為，各國應(yīng)果斷采取扶持綠氫的政策，有助于擴(kuò)大清潔氫經(jīng)濟(jì)的發(fā)展規(guī)模，確保綠氫在實現(xiàn)碳中和的道路上發(fā)揮關(guān)鍵作用。迄今為止，已有140多個國家（合計占全球碳排放量的88%）設(shè)定了凈零排放目標(biāo)。但根據(jù)已宣布的清潔氫項目數(shù)據(jù)，到2030年，全球?qū)H有4400萬噸氫當(dāng)量的清潔氫產(chǎn)能，僅為全球清潔氫需求的1/4。因此，采取有針對性的扶持政策對清潔氫的生產(chǎn)至關(guān)重要，確保早期項目（如試點項目和系列項目）的順利開展，使其擁有一個相對公平的競爭環(huán)境，能進(jìn)入市場實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)。德勤建議政策制定應(yīng)關(guān)注3個方面。
一是應(yīng)奠定氣候?qū)虻氖袌龌A(chǔ)。決策者可制定國家和區(qū)域戰(zhàn)略，提高氫能發(fā)展前景的可信度。建立穩(wěn)定的共享清潔氫認(rèn)證程序，確保透明度，避免技術(shù)封鎖。擴(kuò)大國際合作規(guī)模，緩解政治摩擦和確保公平競爭。
二是創(chuàng)建一個可行的商業(yè)案例。使用有針對性的策略，如強(qiáng)制性指令、直接發(fā)放補(bǔ)貼、制定碳差價合同、財政激勵措施、提供公共擔(dān)保，以及為氫產(chǎn)品設(shè)定目標(biāo)或開辟市場，縮小清潔氫技術(shù)和化石燃料技術(shù)之間的成本差距。也可建立長期承購機(jī)制，如德國的H2Global項目，因采用了承購方式，大幅降低了項目風(fēng)險，彌合了價格與支付意愿之間的差距，使價格更穩(wěn)定。
三是保持氫能發(fā)展的長期韌性。國家戰(zhàn)略應(yīng)著眼于從貿(mào)易伙伴到設(shè)備和原材料供應(yīng)商的整個清潔氫價值鏈的多樣化，避免在增長過程中出現(xiàn)代價高昂的瓶頸，同時增加市場彈性。公共政策支持還應(yīng)關(guān)注運輸（管道和海上道路）和儲存（戰(zhàn)略儲備）清潔氫產(chǎn)品的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計。各國政府也應(yīng)致力于開展國際合作，加強(qiáng)能源、氣候和發(fā)展政策之間的協(xié)同作用，包括促進(jìn)強(qiáng)有力的區(qū)域一體化。
清潔氫市場的出現(xiàn)，意味著清潔氫價值鏈的每個階段都將充滿機(jī)遇和挑戰(zhàn)。實現(xiàn)碳中和不僅需要對非清潔氫進(jìn)行脫碳，而且需要將氫生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大6倍以上，才能滿足能源轉(zhuǎn)型產(chǎn)生的需求。要實現(xiàn)這個目標(biāo)，需要在燃料電池和航空燃料生產(chǎn)過程中的碳減排技術(shù)，電解槽、太陽能電池板和風(fēng)力渦輪機(jī)等制造技術(shù)，氫氣生產(chǎn)、運輸和儲存等基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)方面取得突破性進(jìn)展，還要同時建立新供應(yīng)鏈和開展全球范圍內(nèi)的氫能貿(mào)易。
全球氫能價值鏈的發(fā)展路徑取決于一系列的選擇，合適的供應(yīng)技術(shù)、政府的傾向性、氫能生產(chǎn)和消費地點，以及相應(yīng)能源貿(mào)易路線等都存在很大不確定性。任何抉擇都意味著氫經(jīng)濟(jì)利益相關(guān)方之間可能存在沖突，這些利益相關(guān)方包括制定能源安全和產(chǎn)業(yè)政策的各國政府、能源供應(yīng)商和公用事業(yè)部門、設(shè)備制造商、消費者和運輸行業(yè)（航運公司和港口設(shè)施管理人員等）。
盡管如此，2050年前，實現(xiàn)碳中和仍是人類不變的使命。德勤報告的預(yù)測基于這樣一種假設(shè)，即到21世紀(jì)中葉，全球經(jīng)濟(jì)達(dá)到碳中和，各國政府和企業(yè)積極應(yīng)對金融和地緣政治問題，允許清潔氫貿(mào)易以多元化的方式自由開展，而在這個過程中，氫能資源國將發(fā)揮不可或缺的作用。這個假設(shè)也許并不現(xiàn)實，但這樣的“野心”是必要的，它可以激勵人類抓緊時間應(yīng)對全球變暖，創(chuàng)造公平的發(fā)展機(jī)會，通過多元化的氫價值鏈，提高全球能源安全、減少供應(yīng)鏈中斷風(fēng)險。
