全球氢能发展：跬步已积 千里将至

  ——《氢能洞察2024》报告盘点
  [中国石化报 2024-12-20]
  编者按
  氢能作为一种清洁零碳能源，具有原料、燃料和储能介质等多重属性，是重要的“能源连接器”，必将在新型能源体系中占据重要一席之地。根据国际氢能理事会和麦肯锡联合发布的数据，全球做出最终投资决定的清洁氢能项目投资额已从2020年约100亿美元增至2024年约750亿美元。
  本专题整理了国际氢能理事会和麦肯锡联合发布的《氢能洞察2024》报告，并提供了全球多国清洁氢能的发展案例，以及中国石化的氢能发展实践，敬请关注。
  ●赵琳琳
  国际氢能理事会和麦肯锡近期联合发布了《氢能洞察2024》报告，盘点了氢能行业过去4年的主要进展，分析了全球氢能项目部署的最新数据。虽然全球氢能行业仍处于初级发展阶段，且面临规模扩张带来的挑战，但自2021年《氢能洞察》报告首次发布以来，目前已取得长足的进步，做出最终投资决定的清洁氢能项目数量从2020年的102个激增至2024年的434个，投资额也从约100亿美元飙升至约750亿美元。
  但通胀、利率上升、地缘政治危机后的全球能源市场动荡、供应链限制，以及可再生能源电价高于预期等问题，也给氢能行业发展带来了挑战。为了加速全球能源系统的脱碳，仍然需要大幅增加氢能投资。
  氢能投资将呈强劲增长态势
  全球氢能项目各阶段投资总额从2020年的900亿美元增至2022年的3900亿美元，2024年将达到6800亿美元。
  2020年，处于已宣布阶段的项目占潜在总资本配置的55%，2024年这一比例已降至45%，这反映出当前项目的成熟度正不断提升。近年来，已承诺阶段的项目投资额出现翻倍增长，从2022年的300亿美元增至2024年的750亿美元。
  随着氢能项目储备的不断扩大和成熟，对氢能价值链各阶段投资的比例也发生了变化，其中对氢能供应的关注度日益提高。
  全球清洁氢能项目储备增长了7倍
  清洁氢能项目储备数量从2020年12月的228个增至2024年5月的1572个，其中已承诺阶段的项目数量也从102个增至434个。预计到2030年，已做出最终投资决定的清洁氢能供应将从71.6万吨/年升至460万吨/年。
  与此同时，氢能供应结构也发生了变化，可再生氢占比从2020年的60%转变为如今的75%。这一转变得益于拉美、澳大利亚、非洲和中东等可再生能源丰富的国家和地区宣布的相关项目。2020年，多数氢能项目集中在欧洲开发，占氢能项目储备总量的55%。但近年来这一平衡已发生变化，“全球南方”国家在氢能项目储备中扮演了更重要的角色。欧洲在全球氢能项目储备中的份额已降至40%；北美成为氢能项目储备第二大区域，占20%的份额；随后是中国和拉美，各占10%。
  氢能发展势头依然强劲
  截至2024年5月，全球已宣布1572个清洁氢能项目，其中1125个项目将于2030年前完工。
  从投资额和项目数量来看，多数地区呈现增长态势，但增速相较往年有所放缓。
  欧洲清洁氢能项目数量依然领先，共有617个项目；其次是北美的280个项目。
  在投资额方面，欧洲已宣布的总投资额最高，达到1990亿美元；拉美紧随其后，已宣布的投资额为1070亿美元；北美虽然位居第三，但已宣布投资额的绝对增长值最高，达到280亿美元。此外，日本和韩国的投资额相对增长率比较显著，均达到130%；印度紧随其后，增长率为110%；亚洲其他地区的增长率也达到75%。
  氢能项目各阶段均呈增长态势
  截至2030年的清洁氢能项目总投资额将从5700亿美元增至6800亿美元。这一增长并非均匀分布在项目各个阶段，而是呈现出明显的阶段性特征。其中，已承诺阶段项目资本增长最强劲，增幅达到90%，显示出项目正在加速推进并趋于成熟；前端工程设计（FEED）阶段项目也实现了30%的增长；已宣布阶段项目增长了15%；可行性研究阶段项目增长了2%。
  成熟项目的投资在地区间分布不均。在已承诺阶段，中国（310亿美元）和北美（170亿美元）的投资占比超过60%，且主要集中在生产和供应领域。其他拥有大量已承诺投资的地区，如欧洲、日本、韩国和中东，更注重终端用途的投资。与此同时，印度（280亿美元）和大洋洲（120亿美元）在FEED阶段的项目投资有所增加，拉美（700亿美元）和大洋洲（370亿美元）在可行性研究阶段的项目投资中占比较大。
  欧洲、北美和中国引领已承诺阶段项目数量
  在预计2030年前完成商业运营的1125个清洁氢能项目中，项目进展呈现出明显的阶段性特征。具体而言，40%的项目处于已承诺阶段，10%处于FEED阶段，20%处于可行性研究阶段，30%仍停留在已宣布阶段。
  其中，已承诺阶段的项目数量增长显著，新增了64个项目；随着新项目的不断涌现和其他项目的逐步成熟，FEED阶段的项目数量也实现了适度增长，增加了13个项目；可行性研究阶段的项目数量则减少了6个。
  从项目类型来看，在预计2030年前完成商业运营的项目中，有50%（553个项目）专注于大规模工业用途；紧随其后的是出行项目，占比20%（216个项目）。虽然大规模工业项目在每个阶段均占据数量优势，但出行项目在已承诺阶段的相对数量更突出，占比达到30%。已承诺阶段的项目主要分布在欧洲、北美和中国，其中欧洲和亚洲的出行项目占比较高。
  在地理分布上，其他阶段的项目呈现出更分散的特点。欧洲、北美、中东和印度已宣布阶段项目数量相对较大。具体而言，欧洲、拉美和大洋洲在可行性研究阶段的项目占比较高，而FEED阶段的项目则主要集中在欧洲。
  2030年全球清洁氢产能将增至4800万吨/年
  到2030年，全球每年将生产4800万吨清洁氢能，其中9%的产能已确定，50%处于规划阶段。虽然2024年可再生氢与低碳氢的已宣布投资总额比例相对均衡（可再生氢占60%，低碳氢占40%），但天平正逐渐向可再生氢倾斜。到2030年，75%的产能将来自可再生氢（每年3600万吨），其余为低碳氢（每年1200万吨）。
  到2030年，在已宣布的投资中，有65%将投向欧洲（每年1300万吨）、北美（每年1000万吨）和拉美（每年800万吨）。其中，欧洲和拉美更倾向于发展可再生氢（分别为每年1100万吨和700万吨），北美则倾向于发展低碳氢（每年700万吨）。在北美已宣布的每年700万吨低碳氢产能中，有200万吨计划2025年投产，将占2025年全球低碳氢产能的70%以上。
  2030年全球清洁氢能供应将达到1200万~1800万吨
  到2030年，全球清洁氢能供应预计达到1200万~1800万吨/年，占已宣布的2030年总产能4800万吨/年的30%。
  从供应类型来看，可再生氢在供应中占主导地位，将达到2/3，即700万~1100万吨/年；低碳氢占比为1/3，即500万~700万吨/年。
  在地理分布上，北美在2030年清洁氢能供应中占30%的份额，供应量将为400万~600万吨/年。其中，低碳氢占主导地位，为75%；可再生氢为25%。欧洲是另一个重要的清洁氢能供应地区，供应量将为300万~500万吨/年，且大多为可再生氢。
  2030年全球将部署375吉瓦的电解产能
  到2030年，全球将部署375吉瓦的电解产能。其中，一半产能（185吉瓦）已超越“仅宣布”阶段。在这185吉瓦中，159吉瓦正在进行可行性研究或FEED，26吉瓦已做出最终投资决定。
  做出最终投资决定的电解产能大部分位于中国，其次是北美（约占10%）、中东（约占10%）和欧洲（约占5%）。中国的电解产能部署继续领先于世界其他地区，承诺的电解槽容量已从占全球容量的40%增至55%。
  氢能价值链的部署稳步推进
  供应情况：全球范围内，清洁氢能供应量稳步增长，现已达到89.5万吨/年。其中，71万吨/年为低碳氢（主要产自北美），其余为可再生氢。此外，460万吨/年的项目已做出最终投资决定，其中约半数涉及可再生氢生产。
  基础设施：目前氢能基础设施的已承诺投资额为65亿美元，其中45%投向了中东地区。当前，全球已建成5000公里的氢气管道，主要分布在现有的灰氢中心和工业区。但过去一年，氢燃料移动基础设施的部署速度有所放缓，特别是在欧洲和北美。尽管如此，全球范围内现已部署超过1150座加氢站。
  制造能力：电解槽和燃料电池制造商正准备扩大生产规模。根据原始设备制造商的声明，电解槽制造能力已接近17吉瓦，较之前增加了6吉瓦。全球燃料电池制造总产能已达到16吉瓦，其中韩国、中国和日本是最大的供应市场。
  终端应用：终端应用的已承诺投资额超过290亿美元，其中，中国和北美的投资额最大（各约70亿美元）。从行业分布来看，钢铁行业获得的投资额最高（约90亿美元），其次是化工、海运和公路运输行业（各约40亿美元）。在移动出行领域，截至2024年5月，燃料电池电动汽车累计销量约9万辆，较2023年10月增长了14%。
  全球大部分新增电解产能位于中国
  全球电解产能实现了60%的增长，从1.1吉瓦升至1.75吉瓦。目前，中国拥有已部署的最大电解产能，达到1150兆瓦，其中包括两个世界最大的运营项目，产能分别为260兆瓦和150兆瓦。紧随中国之后的是美国（110兆瓦）、德国（80兆瓦），以及印度、西班牙、中国台湾地区、瑞典、加拿大和日本（各拥有25兆瓦的产能）。
  在已部署的1.75吉瓦电解产能中，60%已明确了技术类型。其中，75%采用的是碱性电解技术，25%采用了质子交换膜（PEM）电解技术。这一数据表明，PEM技术的市场份额相对稳定。与上次发布数据相比，大部分电解产能增长出现在中国。在中国已部署的电解产能中，95%基于碱性技术；PEM技术在欧洲和北美洲更流行，占已安装总产能的60%。
  中国、日本和韩国加氢站最多
  截至目前，全球已有超过1150座加氢站投运，与2021年相比，增长了65%。其中，中国、日本和韩国加氢站最多，总数超过850座；欧洲紧随其后，约250座加氢站。值得注意的是，过去一年，欧洲和北美加氢站数量出现下滑趋势，分别减少了10%和40%。
  如果各国政府能成功实现其设定的宏伟目标，加氢站数量有望迎来大幅增长。韩国和日本计划，到2030年，将各自加氢站网络扩展至600座以上，将使亚洲地区的加氢站数量翻倍。欧盟最近通过的《替代燃料基础设施法规》（AFIR）明确要求，在泛欧交通网络沿线每200公里部署一座加氢站。这将使欧洲到2030年拥有超过400座加氢站。
  氢能汽车的销售情况与加氢基础设施的推广在地理分布上紧密相关。韩国和日本在轻型氢能汽车领域持续保持领先地位，占当前轻型汽车65%的份额；中国在全球氢能卡车和公交车市场占主导地位，分别占95%和85%。重型氢能汽车，尤其是卡车，正逐渐获得市场青睐。随着氢能汽车市场逐渐向重车型拓展，对加氢站容量的要求也将不断提升，因此现有加氢站可能需要进行扩建和改造。此外，铁路和内陆航运等非公路运输方式也可能需要建设额外的加氢基础设施。
  中国石化氢能产业高质量发展实践
  ●李家强
  自2020年9月我国提出“双碳”目标以来，中国石化加快能源绿色低碳转型，大力发展绿氢炼化和氢能交通业务，积极打造“中国第一氢能公司”，逐步建立涵盖“制储运加用研”的全产业链条，努力以氢能产业高质量发展助力实现“双碳”目标。
  推动绿氢产能建设，探索炼化等难脱碳行业减排路径。2023年8月，在新疆库车全面建成投产2万吨/年绿电制绿氢示范工程，这是全球首个规模最大的光伏发电直接制绿氢项目，攻克了波动电源大规模柔性制氢、绿氢稳定供应炼化企业等行业难题，形成了一整套绿氢工业化创新成果。启动建设内蒙古鄂尔多斯3万吨/年风光制绿氢一体化项目，所产氢气将服务于煤化工绿色降碳升级改造。谋划推进内蒙古乌兰察布10万吨/年风光制绿氢一体化项目，依托该项目将建设中国首条跨省区、大规模、长距离的纯氢输送管道。这3个项目建成后预计每年可减排二氧化碳630万吨。
  加强基础设施布局，助力交通运输绿色低碳转型。依托炼化企业生产优势、加油站网络优势，建成11座氢燃料电池供氢中心、140座加氢站，成为全球最大加氢站运营单一企业，初步打通成渝万、京津唐、沪嘉甬、济青、汉宜和京沪等6条氢走廊，2023年加氢站氢气加注量占中国的40%左右。
  加快科技创新步伐，积极打破氢能商业化瓶颈。成立氢能装备公司，加强与高校院所、氢能企业创新合作，成功投用兆瓦级质子交换膜电解水制氢装置、撬装式甲醇站内制氢和氨站内制氢装置，实现燃料电池铂基催化剂公斤级工业生产。在中国石化氢能产业布局和创新突破的带动下，越来越多中国企业加入了氢能装备制造、科技研发领域，其中碱性电解槽供应商由最初的几家发展到300余家，电解槽等制造成本下降20%~30%。
  作者单位：发展计划部（新能源办公室）氢能项目室
  世界“清洁氢能热”来袭
  ?美国资助7个区域清洁氢能中心
  2023年，美国能源部启动了耗资70亿美元的区域清洁氢能中心计划，承诺扩大国内氢能供应链，并使之多样化。能源部选择了7个资助中心，其中5个已得到确认，包括11月20日宣布的两个中心。其中之一是墨西哥湾沿岸氢能中心，目标是成为全美最大的氢能生产中心。
  ?法国和德国建立清洁氢能综合网络
  与此同时，清洁氢能中心已在世界其他地区兴起，特别是在欧洲。法国正在开展区域性“氢谷”计划，“氢谷”一般是指包括多个氢能应用场景的特定地理区域。长远来看，“氢谷”将使当地氢经济加速进入新发展阶段。“氢谷”大多覆盖单个城市或地区，但爱沙尼亚利用可观的可再生能源资产，正在开发世界上第一个全国性的氢能中心。
  德国也不甘落后。11月18日，能源巨头Uniper宣布，在德国北部小镇威廉港的燃煤电厂旧址上建一座200兆瓦的水电解设施，由当地风电场供电，而新的氨进口码头也将位于附近。氨是一种高效的储氢介质，有望解决传统高压储运氢的难题。Uniper表示，公司的目标是将威廉港打造为德国绿氢的中心枢纽，通过管道连接德国氢能骨干网络和北部的地下储存设施，从而满足德国对绿氢的大量需求。
  ?加拿大和比利时推进氢能中心计划
  比利时一直在推进氢能中心计划，9月26日~27日其向加拿大纽芬兰与拉布拉多省派遣了互惠贸易代表团，成员包括比利时氢能委员会，以及能源行业的氢能公司和服务提供商的代表。纽芬兰与拉布拉多省政府表示，“比利时代表团的目标是增强我们与该国在氢能生产和通过比利时港口向欧洲出口氢能的联系，并为未来风能合作找到共同点”。（李忠东）