中国储能网讯：近日，世界氢能理事会（Hydrogen Council）与麦肯锡公司（McKinsey & Company）联合发布《氢能洞察2021：氢能投资、部署和成本竞争力展望》报告，全面分析了氢能在全球各地市场的部署情况、投资驱动力以及成本竞争力。报告指出，当前全球对氢能项目的投资规模和力度正在加速扩大，清洁氢成本下降速度可能超出预期，预计到2028年具有最佳可再生能源资源地区的可再生能源制氢（亦称为“绿氢”）供应成本可能与灰氢相当。报告关键要点如下：

1、为响应政府深度脱碳承诺，氢能项目投资正加快速度

目前，全球氢能价值链相关项目已超过200个，80%位于欧洲、亚洲和澳大利亚。而美洲、中东和北非地区的部署速度也在加快。约有800亿美元的氢能投资已经处于规划阶段或通过了最终投资决定（FID），或是在建、已投运等。如果所有氢能项目都能最终得到部署，预计到2030年氢能项目总投资将超过3000亿美元，相当于全球能源投资的1.4%。全球脱碳转型推动了氢能投资势头，占全球GDP一半以上的75个国家以净零排放为目标，30多个国家针对氢能发展制定了战略。为支持氢能发展战略，各国政府已经承诺投入700多亿美元资金，并明确了新的产能目标和部门级的监管措施。例如，欧盟宣布到2030年实现40吉瓦的电解槽产能目标，而目前产能不足0.1吉瓦；20多个国家宣布2035年前禁止销售内燃机车辆；美国联邦政府新车排放标准落后于欧盟，但加州等15个州制定了到2035年实现零排放乘用车和卡车的目标。

图片图1 氢能价值链相关项目全球分布      

2、如果在适当监管框架下扩大规模，清洁氢成本下降速度可能快于预期

随着氢能项目向吉瓦级规模发展，氢气生产成本将继续下降。可再生能源制氢成本下降的最大驱动力是可再生能源成本，得益于大规模部署和低融资成本，预计可再生能源成本将更快下降，到2030年的可再生能源成本将比去年预测值低15%。澳大利亚、智利、北非和中东等资源最丰富地区的降幅将最大。除降低可再生能源成本以外，还需进一步增加公共支持，开发低成本可再生能源装机并扩大碳输运和封存设施规模，以弥补清洁氢的成本差距。本报告根据国际氢能理事会的愿景，假设到2030年全球将部署90吉瓦的电解制氢装置。规模化将使电解槽价值链快速工业化，产业界已经宣布的电解槽产能将每年增长3吉瓦，还需加速扩大规模，这将使电解系统（包括堆栈及辅助系统）成本下降快于预期，到2025年达到480-620美元/千瓦，到2030年达到230-380美元/千瓦。大规模部署绿氢将需要开发吉瓦级制氢项目，这些项目可综合利用多种可再生能源（如陆上风电和光伏），并消耗过剩的可再生能源供应以提高利用率。综合考虑上述因素，预计到2030年可再生能源制氢成本可能降至1.4-2.3美元/千克。预计到2028年，具有最佳可再生能源资源的地区的绿氢成本可能与灰氢相当，而其他地区将在2032-2034年期间实现。此外，天然气制低碳氢技术将继续发展，随着碳捕集效率的提高和资本支出的降低，如果碳输送和封存设施大规模开发，预计到2020年代末期，在碳价为35-50美元/吨的情况下，低碳氢成本将与灰氢相当。

图2 不同生产途径的制氢成本趋势比较

4、实现氢能广泛应用需要经济高效的氢能输送和分配

长远来看，管道输氢提供了最具成本效益的氢气分配方式。管道输氢能够以相当于输电线路1/8的成本输送10倍能量，并可利用现有天然气基础设施，即使是新建管道成本也不会过高（假设泄漏等安全风险得到合理解决）。例如，预计通过管道将氢气从北非输送至德国中部的成本约为0.5美元/千克，低于两地绿氢的生产成本差距。短、中期内，大规模氢气应用最具成本竞争力的供应方式是在氢能用户地区或其附近直接生产氢气，同时还可利用这种规模化生产向其他用户提供氢气，如卡车或列车加氢站，以及小型工业用户，向上述用户输送氢气的成本可能低于1美元/千克。船舶运输氢气需要对氢气进行转换以增加能量密度，目前最具潜力的三种碳中性载体是液氢、液态有机氢载体（LOHC）和氨，最优解决方案取决于最终用途，决定因素包括集中供应还是分布式供应，以及氢的转换需求和纯度要求。从规模上看，到2030年氢气国际输运成本将达到2-3美元/千克（不包括生产成本），大部分成本来自氢的转换和再转换。

图3 氢输送价值链细分环节成本比较

5、绿氢成本的下降和特定应用将提升氢能终端应用成本竞争力

从总成本（包括氢气生产、分配和零售成本）角度来看，氢能有望成为包括长途卡车、航运和钢铁在内的22种终端应用最具竞争力的低碳解决方案，但环境法规、用户需求、投资成本等都将影响投资和购买决策。对于工业部门，较低的氢气生产和分配成本对于成本竞争力尤为重要。预计未来十年炼油行业将转向使用低碳氢；在碳成本低于50美元/吨情况下，预计2030年欧洲使用绿氢生产的绿氨将具备与灰氨同等竞争力；通过使用废铁和基于氢气的直接还原铁（DRI），绿钢成本将低于515美元/吨的粗钢。对于交通部门，较低的氢气成本将使大多数公路运输到2030年足以与传统运输方式竞争。虽然电池技术发展迅速，但燃料电池汽车正成为一种补充解决方案，尤其是用于重型卡车（重卡）和远程公路运输等细分领域。对于长途重卡，到2028年如果氢气价格达到4.5美元/千克（综合考虑生产、分配和加氢站成本之后），燃料电池重卡能够与柴油重卡竞争力相当。此外，氢内燃机为重型采矿卡车等对动力和运行时间要求较高的细分市场提供了可行的低碳替代方案。对于其他交通方式，到2030年以清洁氨为燃料将是集装箱船运最经济高效的脱碳方案，其成本将与以重油为燃料相当（CO2成本85美元/吨时）。航空领域可通过氢或氢基燃料实现具备竞争力的脱碳，如通过液氢实现短、中程飞机脱碳（CO2成本90-150美元/吨时），远程飞机可使用合成燃料实现最优脱碳成本（CO2成本200-250美元/吨）。建筑、电力等部门实现具备竞争力的脱碳需在更高CO2成本下实现，天然气管网的大规模、长期脱碳将促进氢能发展，如英国正部署多个项目将氢气混合至天然气管网中用于供暖。氢能作为备用电源用于数据中心等场景也将越来越受到重视。

图4 到2030年氢能不同应用的竞争力比较

6、促进氢能发展的措施建议

在财政支持、监管和明确的氢能战略及目标支持下，政府对深度脱碳的坚定承诺引发了氢能行业的空前发展热潮，需持续这一势头并建立长期监管框架。当前，应将发展战略转化为具体措施。各国政府应考虑企业和投资者的投入，制定部门层面战略（例如钢铁脱碳）和长期目标，并通过短期里程碑和必要的监管框架以实现过渡。行业必须建立完备的价值链，扩大制造规模，吸引人才，加速产品和解决方案的开发。扩大规模需要资金投入，投资者将在其中发挥巨大作用。上述都将需要建立新的伙伴关系和生态系统，政府和企业都将在上述工作中扮演重要角色。在理想条件下，电解槽装机容量须达到65吉瓦才能使绿氢成本降至灰氢水平，部署上述设备的资金缺口约为500亿美元。此外，还需要支持措施以扩大CO2输运和封存设施的部署，氢气运输、分配和零售基础设施，以及促进氢能的终端应用。推进氢能部署的另一方面工作是构建以大规模氢气用户为核心的集群，这有助于推动价值链的规模化发展，并降低制氢成本。有潜力的氢能用户集群包括：用于燃料装载、货物运输的港口区域；炼油、发电、化肥和钢铁生产的工业中心；资源丰富国家的出口枢纽。