清洁氢发展面临三大挑战

清洁氢一直被吹捧为脱碳的“灵丹妙药”，但业内机构和专业人士表示，虽然清洁氢确实可以帮助全球实现脱碳，但其发展还面临规模、成本竞争力和基础设施三大挑战，能否成为脱碳的“灵丹妙药”还不得而知。

发展势头增强

截至目前，全球已有41个国家发布国家氢战略。2050年，全球氢需求预计增长3.5倍以上，从2021年的7500万吨/年增至2.55亿吨/年。埃克森美孚认为，到2050年，全球碳捕集与封存(CCS)和氢能的潜在市场规模将分别达到约4万亿美元和1.5万亿美元。

国际氢能委员会发现，到2050年，氢能将占全球能源需求的22%，从现在起到2050年，每年可减少800亿吨二氧化碳排放量，相当于将全球气候变暖限制在1.5摄氏度内所需总减排量的11%。

今年的剑桥能源周会议由标普全球于3月7日~11日在美国得克萨斯州休斯敦举办，会上行业领袖一致认为，虽然清洁氢技术已成熟，但需求、产能和规模经济却滞后。

标普全球大宗商品洞察公司的氢市场监测报告显示，目前全球清洁氢产量约为200万吨/年，但到2030年，全球清洁氢的生产能力将接近3000万吨/年。标普全球大宗商品洞察公司未来能源团队经理安妮·罗巴表示，“按照计划，2025年前全球有700万吨/年的清洁氢项目将投产。如果按计划完工，这些项目将占全球氢供应的9%”。

清洁氢的发展速度很快。仅2021年全球就宣布了130多个大型清洁氢项目，当前全球已宣布的大规模清洁氢项目总数接近400个。据国际氢能委员会估计，2030年前，全球在氢能方面的总投资将达到5000亿美元。林德公司负责清洁氢的副总裁大卫·伯恩斯表示，“五六年前，我们考虑的是6兆瓦的生产设施。现在我们正在建设24兆瓦的生产设施。我们的目标是到2030年达到千兆瓦的规模。这就是我们正在关注的规模增长”。

专家认为，未来8年是实现净零排放目标的关键时期，工业气体领军企业法液空、林德公司和美国空气化工产品公司都打算，未来十年投资100亿美元或更多资金用于清洁氢项目。

生产成本是关键

美国目前的灰氢成本低于1美元/千克。灰氢是最常见的氢形式，也是工业温室气体的重要来源，因为在制氢过程中产生的温室气体排放没有被捕集。

即使征收碳税，绿氢成本也需要十年才能接近灰氢成本。伯恩斯表示，“电力成本是清洁氢生产成本中占比最大的，约75%的清洁氢成本来自可再生电力”。2021年，美国能源部宣布了“111”计划，即在十年内将清洁氢的成本降低80%以上，达到灰氢的每千克1美元大关。中东、南非、大洋洲和南美洲国家的风能和太阳能发电厂将是向清洁氢过渡的关键，因为他们的可再生电力成本最低。然而，除非政府的政策、激励措施和惩罚措施能减少前置生产成本或增加需求，否则成本削减将不可能实现。

法液空美洲公司首席执行官迈克·格拉夫表示，“为了充分发掘氢经济的潜力，进一步加快低碳、绿氢的发展和部署，美国政府需要尽快制定新的政策，促进市场增长和渗透，并为在运输和储存等多个能源领域使用氢能提供激励措施”。

伯恩斯对此表示赞同，“我们需要将政策、激励和惩罚结合起来。为碳排放设定一个现实的价格是很重要的，这样就会知道企业继续排放的成本是多少”。

基础设施缺乏

虽然清洁氢被誉为脱碳的“灵丹妙药”，但其发展仍处于初期阶段，面临基础设施缺乏的挑战。但是由于气候和地缘政治问题，清洁氢的发展不能是缓慢和渐进的，应该是快速和跨越式的。

除了以规模化降低生产成本，清洁氢行业还需要电解槽容量的快速发展。根据标普全球氢生产资产数据库，欧洲在电解槽产能方面遥遥领先，在全球宣布2025年前新建19吉瓦的电解槽产能中，欧洲占了近15吉瓦。这种能力加上欧洲天然气的“天价”(超过350美元/兆瓦时)，使得欧盟的绿氢发展速度超过蓝氢。

电解槽是达到碳中和所需的数千吉瓦清洁氢产能的关键基础设施，但目前电解槽产能缺乏，并没有标准化生产。为了实现适当的成本效益，以及提高碳中和社会所需的清洁氢生产能力，电解槽需要标准化、大规模生产。电解槽制造将不会出现瓶颈，但关键材料的供应链持续中断可能给清洁氢供应时间表造成压力。