清潔氫一直被吹捧為脫碳的“靈丹妙藥”，但業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)和專業(yè)人士表示，雖然清潔氫確實(shí)可以幫助全球?qū)崿F(xiàn)脫碳，但其發(fā)展還面臨規(guī)模、成本競(jìng)爭(zhēng)力和基礎(chǔ)設(shè)施三大挑戰(zhàn)，能否成為脫碳的“靈丹妙藥”還不得而知。

發(fā)展勢(shì)頭增強(qiáng)

截至目前，全球已有41個(gè)國(guó)家發(fā)布國(guó)家氫戰(zhàn)略。2050年，全球氫需求預(yù)計(jì)增長(zhǎng)3.5倍以上，從2021年的7500萬(wàn)噸/年增至2.55億噸/年。埃克森美孚認(rèn)為，到2050年，全球碳捕集與封存(CCS)和氫能的潛在市場(chǎng)規(guī)模將分別達(dá)到約4萬(wàn)億美元和1.5萬(wàn)億美元。

國(guó)際氫能委員會(huì)發(fā)現(xiàn)，到2050年，氫能將占全球能源需求的22%，從現(xiàn)在起到2050年，每年可減少800億噸二氧化碳排放量，相當(dāng)于將全球氣候變暖限制在1.5攝氏度內(nèi)所需總減排量的11%。

今年的劍橋能源周會(huì)議由標(biāo)普全球于3月7日~11日在美國(guó)得克薩斯州休斯敦舉辦，會(huì)上行業(yè)領(lǐng)袖一致認(rèn)為，雖然清潔氫技術(shù)已成熟，但需求、產(chǎn)能和規(guī)模經(jīng)濟(jì)卻滯后。

標(biāo)普全球大宗商品洞察公司的氫市場(chǎng)監(jiān)測(cè)報(bào)告顯示，目前全球清潔氫產(chǎn)量約為200萬(wàn)噸/年，但到2030年，全球清潔氫的生產(chǎn)能力將接近3000萬(wàn)噸/年。標(biāo)普全球大宗商品洞察公司未來(lái)能源團(tuán)隊(duì)經(jīng)理安妮·羅巴表示，“按照計(jì)劃，2025年前全球有700萬(wàn)噸/年的清潔氫項(xiàng)目將投產(chǎn)。如果按計(jì)劃完工，這些項(xiàng)目將占全球氫供應(yīng)的9%”。

清潔氫的發(fā)展速度很快。僅2021年全球就宣布了130多個(gè)大型清潔氫項(xiàng)目，當(dāng)前全球已宣布的大規(guī)模清潔氫項(xiàng)目總數(shù)接近400個(gè)。據(jù)國(guó)際氫能委員會(huì)估計(jì)，2030年前，全球在氫能方面的總投資將達(dá)到5000億美元。林德公司負(fù)責(zé)清潔氫的副總裁大衛(wèi)·伯恩斯表示，“五六年前，我們考慮的是6兆瓦的生產(chǎn)設(shè)施。現(xiàn)在我們正在建設(shè)24兆瓦的生產(chǎn)設(shè)施。我們的目標(biāo)是到2030年達(dá)到千兆瓦的規(guī)模。這就是我們正在關(guān)注的規(guī)模增長(zhǎng)”。

專家認(rèn)為，未來(lái)8年是實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)的關(guān)鍵時(shí)期，工業(yè)氣體領(lǐng)軍企業(yè)法液空、林德公司和美國(guó)空氣化工產(chǎn)品公司都打算，未來(lái)十年投資100億美元或更多資金用于清潔氫項(xiàng)目。

生產(chǎn)成本是關(guān)鍵

美國(guó)目前的灰氫成本低于1美元/千克。灰氫是最常見(jiàn)的氫形式，也是工業(yè)溫室氣體的重要來(lái)源，因?yàn)樵谥茪溥^(guò)程中產(chǎn)生的溫室氣體排放沒(méi)有被捕集。

即使征收碳稅，綠氫成本也需要十年才能接近灰氫成本。伯恩斯表示，“電力成本是清潔氫生產(chǎn)成本中占比最大的，約75%的清潔氫成本來(lái)自可再生電力”。2021年，美國(guó)能源部宣布了“111”計(jì)劃，即在十年內(nèi)將清潔氫的成本降低80%以上，達(dá)到灰氫的每千克1美元大關(guān)。中東、南非、大洋洲和南美洲國(guó)家的風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電廠將是向清潔氫過(guò)渡的關(guān)鍵，因?yàn)樗麄兊目稍偕娏Τ杀咀畹汀Ｈ欢钦恼摺⒓?lì)措施和懲罰措施能減少前置生產(chǎn)成本或增加需求，否則成本削減將不可能實(shí)現(xiàn)。

法液空美洲公司首席執(zhí)行官邁克·格拉夫表示，“為了充分發(fā)掘氫經(jīng)濟(jì)的潛力，進(jìn)一步加快低碳、綠氫的發(fā)展和部署，美國(guó)政府需要盡快制定新的政策，促進(jìn)市場(chǎng)增長(zhǎng)和滲透，并為在運(yùn)輸和儲(chǔ)存等多個(gè)能源領(lǐng)域使用氫能提供激勵(lì)措施”。

伯恩斯對(duì)此表示贊同，“我們需要將政策、激勵(lì)和懲罰結(jié)合起來(lái)。為碳排放設(shè)定一個(gè)現(xiàn)實(shí)的價(jià)格是很重要的，這樣就會(huì)知道企業(yè)繼續(xù)排放的成本是多少”。

基礎(chǔ)設(shè)施缺乏

雖然清潔氫被譽(yù)為脫碳的“靈丹妙藥”，但其發(fā)展仍處于初期階段，面臨基礎(chǔ)設(shè)施缺乏的挑戰(zhàn)。但是由于氣候和地緣政治問(wèn)題，清潔氫的發(fā)展不能是緩慢和漸進(jìn)的，應(yīng)該是快速和跨越式的。

除了以規(guī)模化降低生產(chǎn)成本，清潔氫行業(yè)還需要電解槽容量的快速發(fā)展。根據(jù)標(biāo)普全球氫生產(chǎn)資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，歐洲在電解槽產(chǎn)能方面遙遙領(lǐng)先，在全球宣布2025年前新建19吉瓦的電解槽產(chǎn)能中，歐洲占了近15吉瓦。這種能力加上歐洲天然氣的“天價(jià)”(超過(guò)350美元/兆瓦時(shí))，使得歐盟的綠氫發(fā)展速度超過(guò)藍(lán)氫。

電解槽是達(dá)到碳中和所需的數(shù)千吉瓦清潔氫產(chǎn)能的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，但目前電解槽產(chǎn)能缺乏，并沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。為了實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)某杀拘б妫约疤岣咛贾泻蜕鐣?huì)所需的清潔氫生產(chǎn)能力，電解槽需要標(biāo)準(zhǔn)化、大規(guī)模生產(chǎn)。電解槽制造將不會(huì)出現(xiàn)瓶頸，但關(guān)鍵材料的供應(yīng)鏈持續(xù)中斷可能給清潔氫供應(yīng)時(shí)間表造成壓力。