國際可再生能源署：《氫：一種可再生能源視角》

      執(zhí)行摘要

—清潔氫正享受著前所未有的政治和商業(yè)勢頭，世界各地的政策和項目數(shù)量迅速擴大。對于確保氫能能夠在未來幾十年內(nèi)的能源系統(tǒng)中占據(jù)較大份額，努力的進一步加速至關(guān)重要。

氫氣使用趨勢，1980～2018

電力轉(zhuǎn)換氫項目的時間線，按電解槽技術(shù)和項目規(guī)模劃分

石油煉化制氫—氫化裂解

—近年來，有兩個主要因素促成了氫的增長：可再生能源制氫成本的下降，并保持繼續(xù)下降，而與此同時減少溫室氣體排放的緊迫性增加，許多國家已開始采取行動，推進經(jīng)濟發(fā)展中實現(xiàn)脫碳，特別是在能源供需層面。過去二十年來，氫的爭論逐漸演變，人們的注意力從汽車行業(yè)的應(yīng)用轉(zhuǎn)向卡車、航空、航運和供暖應(yīng)用等難以脫碳的能源密集型行業(yè)。

—確保低碳、清潔的氫供應(yīng)至關(guān)重要。目前和未來的采購選擇包括：以化石燃料為基礎(chǔ)的氫氣生產(chǎn)（灰氫）；化石燃料制氫生產(chǎn)與碳捕獲、利用和儲存相結(jié)合（CCUS；藍氫）；和來可再生能源的氫（綠氫）。

—預(yù)計在未來幾年，使用可再生電力生產(chǎn)的綠氫將快速增長。許多正在進行的和計劃中的項目都指向該方向。來自可再生能源的氫在技術(shù)上是可行的，并且正在迅速接近具有經(jīng)濟競爭性。人們對這種供應(yīng)方案的興趣日益濃厚，其原因是可再生能源成本的下降以及間歇性可再生能源電源占比上升帶來的系統(tǒng)整合挑戰(zhàn)。重點是部署和邊做邊學(xué)，以降低電解槽成本和供應(yīng)鏈物流。這將需要資金。決策者還應(yīng)考慮如何建立立法框架以便于氫基部門的耦合。

總能源消費中的電力（艾焦耳／年）

—氫和可再生能源之間存在重要的協(xié)同效應(yīng)。氫氣可以大大增加可再生電力市場的增長潛力，并擴大可再生能源解決方案的覆蓋范圍，例如在工業(yè)領(lǐng)域。電解槽可以增加需求端的靈活性。例如，荷蘭和德國等歐洲國家在最終使用氫的終端部門面臨未來的電氣化限制。氫氣也可用于季節(jié)性儲能。低成本的氫氣是將這些協(xié)同效應(yīng)付諸實踐的先決條件。

電解槽的啟動次數(shù)

—隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，電解槽正在迅速擴展，從兆瓦（MW）到吉瓦（GW）級。進展是漸進的，預(yù)計不會取得根本性的突破。預(yù)計到2040～2050年，電解槽成本或?qū)p半，目前840美元／千瓦，而可再生電力成本也將繼續(xù)下降。對于許多綠地項目而言，可再生制氫或?qū)⒑芸斐蔀樽畋阋说那鍧崥涔?yīng)選擇。

不同電價和電解質(zhì)槽資本開支的制氫成本

—藍氫有一些吸引人的特征，但它本身并不是無碳的。具有CCUS的化石燃料需要二氧化碳（CO2）監(jiān)測、驗證和認證，以說明未捕獲儲存的二氧化碳的排放和保留。這種透明度對全球氫商品貿(mào)易至關(guān)重要。

—開發(fā)藍氫作為過渡解決方案，在生產(chǎn)升級和供應(yīng)物流方面也面臨挑戰(zhàn)。與在過去十年中設(shè)定的目標，CCUS的發(fā)展已經(jīng)嚴重滯后。額外的費用構(gòu)成的挑戰(zhàn)與大型項目規(guī)模經(jīng)濟的優(yōu)勢并存。公眾接受可能也是一個問題。綠氫和藍氫的部署之間可能存在協(xié)同效應(yīng)，例如氫的使用或氫物流的規(guī)模經(jīng)濟。

—氫基能源轉(zhuǎn)換不會在一夜之間發(fā)生。氫可能會落后于其他戰(zhàn)略，如在終端部門的電氣化中，氫的使用將針對特定應(yīng)用。對于專用的新建供氫基礎(chǔ)設(shè)施的需求可能會限制氫氣的使用（對某些決定采用氫氣戰(zhàn)略的國家）。因此，氫的努力不應(yīng)被視為萬能藥。相反，氫是一種互補性的解決方案，對于制訂雄心勃勃的氣候目標的國家來說尤其相關(guān)。

—按每單位能源計算，氫氣供應(yīng)成本是天然氣的1．5～5倍。低成本和高效率的氫氣應(yīng)用保證這種價差。此外，全球二氧化碳排放量中實現(xiàn)顯著脫碳或?qū)⑿枰鍧崥浠驓溲苌剂?。目前，氫的生產(chǎn)、運輸和轉(zhuǎn)化都面臨嚴重的能源損失。減少這些損失對于降低氫氣供應(yīng)成本至關(guān)重要。

—專用氫氣管道已經(jīng)運行了幾十年。正在探索通過現(xiàn)有和翻新的天然氣管道運輸氫氣。這可能會減少新的基礎(chǔ)設(shè)施投資需求并有助于加速過渡。但是，設(shè)備標準需要調(diào)整，這可能需要時間。今后的道路是徹底更換天然氣，還是逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粴夂蜌錃獾幕旌衔?，目前還不清楚，需要更深入的研究。

—在發(fā)展國際氫商品運輸?shù)耐瑫r，另一個值得更多關(guān)注的機會是用氫生產(chǎn)能源密集型商品的貿(mào)易。氨生產(chǎn)、鋼鐵制造以及航空、船用掩體或合成有機材料生產(chǎn)原料的液體（即所謂的電燃料或電子燃料，作為電力到X戰(zhàn)略的一部分）似乎是主要市場，但成本和需要克服效率障礙。這可能為加快全球可再生能源部署提供一個機會，并帶來經(jīng)濟效益。