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全球绿氢产业现状及未来发展趋势
近年来,随着全球应对气候变化带来的减排压力,绿氢逐渐得到
了各国重视。目前,美国、日本、欧盟等30多个国家或地区陆续公
布了绿色氢能发展战略。长远来看,氢能是新能源领域少有的兼具确
定性与颠覆性的万亿级赛道,亦有可能是最大的能源变革机遇。
一、全球氢能产业现状
一、全球氢能需求及应用现状
根据国际能源署发布的《全球氢能回顾2022》报告显示,全球
氢能需求正在增长,关键应用领域需求正在提升。2021年,全球氢
能需求增长5%,达到9400万吨,超过2019年的9100万吨,约占全
球终端能源消费总量的2.5%。
全球氢气需求的增长主要来自炼油和工业等传统应用领域。2021
年随着全球经济复苏,精炼石油产品需求恢复,炼油行业氢气需求加
快恢复,需求量约4000万吨,同比增长5.3%。与此同时,氢气的应
用场景不断拓宽,在新兴领域的应用飞速发展。例如,氢燃料电池除
应用在车辆上,在航运领域、民用无人机领域也有成熟应用。随着氢
能各种技术成本的下降,国际氢能委员会预计,到2030年,氢气可
能成为20多种应用场景中最具竞争力的低碳解决方案,主要包括长
途卡车运输、航运、炼油和钢铁冶金等。
二、全球氢能产业政策及规划现状
目前全球已有30多个国家推出氢战略、制定氢能发展路线图。
日本早在2017年就推出了《基本氢能战略》,计划在2030年形成
30万吨/年的供应能力,建设加氢站900座。之后,韩国、欧洲国家
以及美国也已相继推出氢战略/氢能发展路线图,支持氢能产业的发
展。以欧洲为例,2020年4月,荷兰正式发布国家级氢能政策,计
划到2025年建设50个加氢站、投放15000辆燃料电池汽车和3000
辆重型汽车,到2030年投放30万辆燃料电池汽车。2020年6月,
德国政府正式通过了国家氢能源战略,为清洁能源未来的生产、运输、
使用和相关创新,制定了行动框架。2020年7月,欧盟发布了《欧
盟氢能战略》和《欧盟能源系统整合策略》,希望借此为欧盟设置新
的清洁能源投资议程,以达成在2050年实现碳中和的目标,同时在
相关领域创造就业,进一步刺激欧盟在新冠疫情后的经济复苏。全球
主要国家氢能发展战略规划详见下页表1。
二、绿氢经济性分析
目前,全球约98%的氢能是通过碳密集型方法,即使用天然气或
煤为原料生产的(即灰氢)。全球其余2%的氢能则通过电解水方式
生产。绿氢的占比如此之低,主要原因是制取成本偏高。各类主要制
氢技术的经济性和碳排放情况见下页表2。
由表2可见,利用光伏风电等可再生能源的弃电造氢,在碳排放
量方面虽然具有绝对优势,但综合来看现阶段绿氢生产的经济性相比
灰氢、蓝氢并不突出。
制约绿氢发展的关键便是成本。绿氢生产成本中占比最高的为电
力和电解槽,占比80%-90%,所以降低电价和电解槽成本是实现绿氢
工业化、规模化的两大核心环节。
电力方面,以目前的技术水平,用电解水方法生产1标准立方米
氢气,需要5-6度电,1吨氢气的体积为1.12万标准立方米,消耗
电量多达56000-67200度,绿氢对电能消耗可想而知。
近年来,随着产业规模化,风光电能的成本在不断降低。过去
10年,全球光伏度电成本已下降超过85%,2021年跨入平价上网时
代。未来几年在可再生资源优势国家和地区,其度电成本进一步下降,
电解水制氢将更具成本竞争力。
电解槽在制氢系统总成本的占比约为40%-50%,其成本的降低是
整个绿氢制取发展的关键。降本的路径主要有两点:第一,应用更大
的槽体、更优质的制造工艺,以及技术环节的精进和材料的优化降低
电解槽的投资成本;第二,随着电解槽年工作时间的延长,折旧和其
他固定成本将摊薄,制氢成本随之下降。当电解槽年工作时长从2000
小时提升至8000小时后,单位氢气成本平均降低30%以上。
三、绿氢的运输、储存、加注
除上游生产环节,中游的运输、储存、加注环节也是氢能产业链
整体发展的重要环节,加储运环节是目前限制终端氢气平价应用的另
一重要因素。以2020年中国灰氢和绿氢的终端成本为例,成本结构
如下图所示。
由图可见,由于光伏、风电大多在较为偏远的地区,产生的绿氢
要加以应用,必然需要运输到工业中心等氢
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