中國儲能網(wǎng)訊：今年10月，國際能源署（IEA）發(fā)布了《2024年全球氫能回顧》報告，全面追蹤了全球氫能的生產(chǎn)和需求情況，以及基礎設施建設、貿易、投資和技術等關鍵領域的進展。
正如這份報告所述，近年來，全球應對氣候變化步伐加快，多國對低排放氫的關注和需求迅速增長。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)化全球能源結構中的作用和潛力仍有待進一步挖掘。
生產(chǎn)和消費：生產(chǎn)依賴化石能源應用方向仍待拓展
2023年，全球氫供應量同比增加2.5%，達到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容量達到140萬千瓦，幾乎是2022年年底裝機容量的兩倍。我國投產(chǎn)的項目占2023年全球投產(chǎn)項目總量的80%，其中包括世界上最大的電解槽項目——中石化庫車26萬千瓦項目；歐盟地區(qū)投產(chǎn)的項目占12%，到2024年年底，如果所有項目都能按計劃完成，歐盟地區(qū)的總裝機容量可能達到70萬千瓦，遠低于2020年歐盟氫戰(zhàn)略確定的600萬千瓦的中期目標。根據(jù)此前公布的項目建設規(guī)劃，今年年底，全球電解槽項目的裝機容量將達到500萬千瓦。然而截至9月，只有20.5萬千瓦新項目投運。
2023年，全球對氫的需求量為9700萬噸，比2022年增長2.5%，需求仍然集中在煉油和化工部門。根據(jù)預測，2024年全球對氫的需求量將繼續(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，對氫的年需求增長率超過5%。
與2022年相比，全球對低排放氫的需求增長了近10%，其中重工業(yè)、長途運輸、氫基燃料發(fā)電和儲存等領域對氫的需求量增加近40%，對低排放氫的需求在全球氫能總需求中的占比仍不到1%。
從消費部門看，2023年煉油廠對氫的需求達到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。
投資和貿易：電解槽投資是重點，儲運設施投資待加強
2023年，對氫能產(chǎn)業(yè)的投資主要用于正在建設的項目。在低排放氫領域，2023年全球的投資額達到35億美元，其中的80%用于建設制氫電解設施的項目，其余用于制氫與碳捕獲、利用與封存技術（CCUS）相結合的項目，對基礎設施項目（管道、儲存和燃料補給）的支出仍然很低。
2023年，在建氫氣供應項目的投資比2022年的投資增長了350%。隨著氫氣供應項目建設步伐加快，預計2024年氫能供應項目的投資將進一步增長。
當前，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，電解槽項目的投資在2023年翻了兩番，達到200萬千瓦以上；印度對電解槽的投資也在增加，其中一個項目的投資規(guī)模達130萬千瓦。
目前，氫能主要是在需求中心附近生產(chǎn)，跨國氫貿易相對較少。在比利時、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，但運輸能力較小，且距離較短。2020年，國際上首次利用有機液化氫將氫能從文萊送至日本，2022年，澳大利亞將液化氫運往日本。
以貿易為基礎的氫市場的發(fā)展離不開大量運輸和儲存氫能的基礎設施。全球目前已經(jīng)有大約5000千米的氫氣管道投入運行，管道運力較小，主要是連接煉油廠和化工綜合企業(yè)。天然氣管道被認為是輸送氫能的另一個選擇。目前，全球在運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前期階段。
技術和成本：研發(fā)項目進入示范成本有望持續(xù)降低
自2016年以來，全球多國對氫能技術研發(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)電方面的若干應用已進入示范階段，運輸應用方面也取得了重大進展，特別是在航運部門；專利申請數(shù)量在2022年躍升了47%，其中的大部分增長來自應對氣候變化的相關技術。
作為一個新興行業(yè)，低排放氫的成本取決于許多因素，如技術發(fā)展，尤其是項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，相當于目前價格的一半。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目受益，但對各個項目競爭力的影響各不相同。例如，全面開發(fā)近520吉瓦的電解槽項目管道將實現(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，到2030年，超過500萬噸/年的產(chǎn)能將有望與化石燃料制氫實現(xiàn)成本競爭。
成本差距在短期內仍將是項目開發(fā)人員面臨的重要挑戰(zhàn)，低排放氫生產(chǎn)的成本溢價沿著價值鏈下降，這意味著消費者往往只能看到最終產(chǎn)品的適度價格上漲。例如在生產(chǎn)電動汽車時使用可再生氫煉鋼，將使電動汽車的總價格提高約1%。
需關注協(xié)同發(fā)展和市場導向
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。我國氫的來源仍然以灰氫、藍氫為主，但綠氫項目在加快推進。2023年，我國氫的產(chǎn)量約為4291萬噸，可再生能源制氫項目建成總產(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，已備案項目產(chǎn)能達到600萬噸/年以上，可再生能源制氫發(fā)展迅猛。
同時，伴隨生產(chǎn)技術的持續(xù)多元化，綠氫的生產(chǎn)成本也在持續(xù)下降。在風電、光伏及電解槽設備成本下降的驅動下，新能源電解水制氫成本降幅明顯。2023年，我國5兆瓦級（1000標立方米/小時）堿性電解槽中標平均價格約為1510元/千瓦，同比下降約16%。兆瓦級質子交換膜電解槽中標平均價格約為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、藍氫成本10~18元/千克相比，差距進一步縮小，而且仍然存在下降空間。
考慮到全球氫能的發(fā)展趨勢，我國需要從三個方面發(fā)力，推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。一是進一步完善氫能產(chǎn)業(yè)專項規(guī)劃和政策體系，建立跨部門跨地區(qū)跨領域的協(xié)調合作機制，牽頭組織推進氫能關鍵領域的科技創(chuàng)新、示范應用和規(guī)模部署；二是推動氫能產(chǎn)業(yè)上游領域與可再生能源、核能等低碳能源行業(yè)以及CCUS行業(yè)實現(xiàn)協(xié)同開發(fā)和融合發(fā)展，為低碳氫規(guī)?；l(fā)展創(chuàng)造有利條件；三是企業(yè)仍然需要審時度勢，堅持以市場導向，并繼續(xù)加強產(chǎn)學研用深度融合，提升自身發(fā)展內生動力。
（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)大學化學與環(huán)境工程學院）
