賽迪譯叢2024年第38期（總第664期）：打造可持續(xù)的國際氫價值鏈報告-加水印

打造可持續(xù)的國際氫價值鏈報告【譯者按】今年9月，國際可再生能源署發(fā)布《打造可持續(xù)的國際氫價值鏈報告》。報告認為，綠氫是到2050年實現(xiàn)凈零排放目標的關(guān)鍵。由于綠氫的供需存在地域差異，會產(chǎn)生一個橫跨全球的新價值鏈。本報告研究了促進綠氫價值鏈發(fā)展的重要因素，探討了與發(fā)展中國家綠氫生產(chǎn)相關(guān)的環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施、社會經(jīng)濟和治理等各個方面，分析了氫及氫載體的運輸和貿(mào)易。本報告強調(diào)了打造國際氫價值鏈相關(guān)的機遇和潛在風(fēng)險。提出了推動綠氫價值鏈可持續(xù)、降低環(huán)境風(fēng)險、重視氫載體的市場建設(shè)、創(chuàng)造本土價值、推動全球戰(zhàn)略合作五方面的建議。賽迪智庫節(jié)能與環(huán)保研究所對該報告進行了編譯，期望對我國有關(guān)部門有所幫助?！娟P(guān)鍵詞】綠氫價值鏈氫載體運輸和貿(mào)易戰(zhàn)略一、綠氫價值鏈的發(fā)展背景最近的能源危機、地緣政治挑戰(zhàn)和氣候災(zāi)害再次顯示了世界能源基礎(chǔ)設(shè)施和流動的脆弱性。能源（尤其是可再生能源）的運輸和貿(mào)易日益成為脫碳、負擔(dān)能力和供應(yīng)安全道路上的最大挑戰(zhàn)之一。因此，當(dāng)務(wù)之急是創(chuàng)建一個穩(wěn)健、可持續(xù)的國際價值鏈。7國集團（G7）利用多邊合作努力解決這些挑戰(zhàn)。（一）國際合作需求未來，可再生能源豐富、水和土地供應(yīng)充足、融資成本低的地區(qū)在生產(chǎn)以可再生能源為基礎(chǔ)的氫及其衍生物的過程中將具備經(jīng)濟潛力。而氫的需求中心可能不具備大規(guī)模生產(chǎn)的條件。綠氫及其衍生物在能源轉(zhuǎn)型中具有重要作用，其生產(chǎn)和貿(mào)易將可能形成新的全球市場，涉及復(fù)雜的國際價值鏈。打造可持續(xù)的國際氫價值鏈，需要大量的基礎(chǔ)設(shè)施投資，并保障環(huán)境的可持續(xù)性和社會公正性。由于遠距離價值鏈的復(fù)雜性、利益相關(guān)方之間需要密切合作、社會認知提升、長期可持續(xù)性等原因，必須對價值鏈評估采取整體和全面的方法。（二）報告研究范圍本報告探討了偏遠發(fā)展中國家與未來需求中心之間的綠氫價值鏈。重點從經(jīng)濟、治理、環(huán)境以及對發(fā)展中國家的社會經(jīng)濟影響等多維度進行分析。如圖1所示。跡010403治理02經(jīng)濟圖1：可持續(xù)的國際氫價值鏈的選定維度和方面二、氫的生產(chǎn)與需求現(xiàn)狀及趨勢（一）需求現(xiàn)狀與預(yù)測G72050年實現(xiàn)溫室氣體凈零排放。電力行業(yè)以及交通、工業(yè)、建筑等終端用能行業(yè)需要進行全面改造。能源系統(tǒng)脫碳的主要驅(qū)動力包括：提高能源效率、加快部署可再2020 2050（1.5℃情景） 374艾焦最終能源消耗總量最終能源消耗總量（%）4%其他5%6%生物質(zhì)生物質(zhì)的的現(xiàn)代傳統(tǒng)用途使用63%22%化石燃料電力（直接）在電力中的可再生份額資料來源：國際可再生能源署（2023a）。

353艾焦最終能源消耗總量在氫中的可再生份額94%16%生物質(zhì)的現(xiàn)代使用14%氫（直接使用和合成燃料）*7%其他12%化石51%電力（直燃料接）在電力中的可再生份額圖2：按能源載體分列的最終能源消耗總量：國際可再生能源署提出的1.5℃情景根據(jù)國際可再生能源（IRENA）1.5205014%2020年增加五倍以上。2030428GW2050年5722GW32050年綠氫所需的電力與當(dāng)前全球電力消耗量相當(dāng)。總（拍） （千瓦）

電解槽總?cè)萘浚℅W）清潔氫（PJ）注：1.5-S=1.5℃情景；GW=千兆瓦；PJ=資料來源：（國際可再生能源署，2023a）。圖3：2020年、2030年和2050年全球清潔氫供應(yīng)（二）生產(chǎn)潛力分析慮土地、水資源和基礎(chǔ)設(shè)施等因素。2050年，全球綠氫的開發(fā)潛力將達到全球一次能源需求量的近20倍。隨著成本與可用可再生能力之間的平衡，綠氫的潛力將隨著時間的推移而改變。重要。IRENA1.5205025%的氫55%將以純氫形式運輸，（45%將主要以氨的形式運輸。1注：PJ=拍焦；NH3=氨；H2=氫。資料來源：（國際可再生能源署和世界貿(mào)易組織，2023）。免責(zé)聲明：本地圖僅供參考。本地圖上顯示的邊界和名稱并不意味著國際可再生能源署的認可或接受。圖4：綠氫及其衍生物：1.5℃情景下2050年的貿(mào)易預(yù)測三、綠氫生產(chǎn)的環(huán)境影響（一）排放強度1由于這些數(shù)字是基于成本優(yōu)化模型得出的，因此沒有考慮更多的決定性因素，如政治穩(wěn)定、能源安全和經(jīng)濟發(fā)展等。強度不同。排放強度越低，對實現(xiàn)氣候保護目標的貢獻就越大。通過生命周期評估得知：綠氫的排放強度最低；灰氫的排放強度最高；藍氫的溫室氣體排放量僅比灰氫低9%-12%。（二）電力供應(yīng)零碳排放。盡管現(xiàn)在的電網(wǎng)并非凈零排放，但在過去的十年中，27.2%增加到40.2%。隨著電網(wǎng)的進一步綠化，電制氫的排放強度將得到降低。（三）激勵措施和法規(guī)影響如歐盟的碳邊境調(diào)節(jié)機制旨在為進口氫氣和氫衍生產(chǎn)品的排放定價。美國的《通脹削減法案》則為碳強度較低的氫氣生產(chǎn)提供資金支持。日本正處于設(shè)計本國生產(chǎn)和進口氫氣激勵計劃的早期（四）水資源供應(yīng)水是僅次于電的第二大影響因素。綠氫的水足跡小于藍氫或灰氫的生產(chǎn)，但全球到2050年所需的綠氫產(chǎn)量仍需大量水資源。一些地區(qū)可能因水資源短缺面臨挑戰(zhàn)，需要綜合考慮能源和水資源規(guī)劃。在淡水資源不足的情況下，綠氫生產(chǎn)可能需要采用海水淡化方法。四、氫載體技術(shù)推動綠氫運輸和貿(mào)易（一）氨（Ammonia）可再生氨由可再生氫和氮氣通過哈伯-能源載體或化學(xué)原料。國際上已有一定規(guī)模的氨運輸基礎(chǔ)設(shè)施-1015倍，需要在儲運方面加大投資。但氨是危險化學(xué)品，具有腐蝕性和毒性，在整個運輸鏈需最大限度地降低泄漏風(fēng)險。在風(fēng)光資源豐富的地區(qū)，可再生氨的成本約為720美元/噸。2030480美元/2050310美元/噸。（二）液氫（Liquidhydrogen）氫可通過林德循環(huán)或焦耳-湯姆孫膨脹循環(huán)法液化，在零下253℃儲存。氫通過船舶運輸，成本非常高。目前，世界上只有一艘船2（如液態(tài)有機氫載體）10萬噸時，75%。這種規(guī)模仍不足以實現(xiàn)價值鏈的商業(yè)化。（三）液態(tài)有機氫載體（LOHCS）LOHCSLOHCSLOHCS（四）甲醇（Methanol）可再生甲醇可由生物質(zhì)或二氧化碳與綠氫合成，通常分為兩類：一是生物甲醇，它是以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)的。生物質(zhì)包括農(nóng)林固體廢棄物和副產(chǎn)品、沼氣、城市固體廢物（MSW）、紙漿由生物或空氣捕集的二氧化碳和綠氫制成。目前的石油基礎(chǔ)設(shè)施改造后可用于甲醇的儲運。甲醇易燃且有毒，在標準環(huán)境條件下儲2這艘船是川崎重工的SuisoFrontier號，它曾將煤制氫從澳大利亞運往日本。它可以裝載1250立方米的氫氣。存易實現(xiàn)。250美元500美元/400美元/700美元/噸。目前合成甲醇的生產(chǎn)成本估計在800-1600美元/噸之間。（五）載體比較不同氫載體在基礎(chǔ)設(shè)施要求、技術(shù)特點、能源平衡等方面存在差異，各有優(yōu)缺點，未來可能是多載體共存的局面。表1概述了不同的載體以及在對載體進行比較時最重要的考慮因素。圖5和圖6顯示了各種氫載體長途供應(yīng)鏈主要步驟中的各種能源消耗。）表1：氫載體概述）氨液氫液態(tài)有機氫載體甲醇出口基礎(chǔ)設(shè)施運?？梢岳矛F(xiàn)有的石油甲苯與氫反應(yīng)后會轉(zhuǎn)（MCH）。在運輸過程中，甲苯會被“氫化”——放入化學(xué)罐中——進行“脫氫”以釋放氫（）輸。技術(shù)考慮）液態(tài)有機氫載體氨液氫）液態(tài)有機氫載體氨液氫（）為30%-36%），因此需要更多的能源供應(yīng)。（天0.05%-0.25%。）（。合物（每個周期0.1%）。（）脫氫0MJ/kgH232MJth可被回收無沸騰能源量無沸騰無沸騰能源量的能源含量）36-48總計39-51MJ/kgH2MJ/kgH2氫氣生產(chǎn)轉(zhuǎn)化與合成處理和儲存國際運輸處理和儲存氫氣生產(chǎn)轉(zhuǎn)化與合成處理和儲存國際運輸處理和儲存氫氣回收30-36%36-43.2MJ/kgH2能源+沸騰2.21MJ/kgH2沸騰＜0.1%每天，3.8天+1天0.58MJ/kgH2能源+沸騰2.21MJ/kgH2氣化0總計41-48.2哈伯法11.3-15.1MJ/kgH2能源+沸騰0.74MJ/kgH2沸騰0.04%每天，3.8天 能源+沸騰+1天 0.74MJ/kgH20.23MJ/kgH裂解（4.2-11kWh/kg）15.1-39.6MJ/kgH2總計28.1-56.4MJ/kgH22催化合成0-48/kgH2*能源+沸騰0.02MJ/kgH2可忽視的沸騰能源+沸騰 裂解 總計0.02MJ/kgH2 32MJ/kgH2 35.6MJ/kgH2劣勢微小優(yōu)勢中性特點甲醇不需要額外能源（低端），而在高端，可利用能耗為6.6GJ/t二氧化碳的“液體直接空氣捕集”通過直接空氣捕集獲得二氧化碳（國際能源署，2023b）。MJ/kgH2=兆焦/千克氫氣資料來源：（國際可再生能源署，2022f；國際可再生能源署和氨能源協(xié)會，2022；國際可再生能源署和甲醇研究所，2021；牛津能源研究所，2022）。圖5選定載體路徑的供應(yīng)鏈能耗液氫 氨 液態(tài)有機氫載體 甲醇液化/轉(zhuǎn)化能量（MJ/kgH2）裝載/卸載（MJ/kgH2）脫氫過程中的沸騰（MJ/kg）

儲存沸騰（MJ/kg）MJ/kgH2輸送量脫氫所需能量（MJ/kg2MJ/kgH2輸送量資料來源：（國際可再生能源署，2022f；國際可再生能源署和氨能源協(xié)會，2022；國際可再生能源署和甲醇研究所，2021；牛津能源研究所，2022）。6五、綠氫對發(fā)展中國家的協(xié)同效益發(fā)展中國家與未來進口國之間的雙贏解決方案：工業(yè)化國家獲得綠氫和商品，而發(fā)展中國家則獲得投資、就業(yè)機會和技術(shù)轉(zhuǎn)讓。（一）能源獲取建設(shè)大規(guī)模綠氫生產(chǎn)設(shè)施對當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)和國家能源系統(tǒng)有重大影響，特別是在將電解槽連接到電網(wǎng)時。為確?？沙掷m(xù)性和公平性，必須在能源行業(yè)整體規(guī)劃的背景下考慮這些影響。發(fā)展中國家生產(chǎn)綠氫可能面臨能源獲取的挑戰(zhàn)，應(yīng)平衡出口和國內(nèi)能源需求，可將部分投資用于電網(wǎng)脫碳和擴大能源獲取，同時積累相關(guān)知識和技術(shù)。（二）工業(yè)發(fā)展機遇發(fā)展中國家可通過生產(chǎn)和出口綠氫可促進經(jīng)濟增長，但可能面臨市場不平等問題?？蓮漠a(chǎn)業(yè)鏈上下游創(chuàng)造價值，如上游發(fā)展電解槽、壓縮機、閥門和計量設(shè)備等部件的本地制造。下游將綠氫加工成附加值更高的產(chǎn)品，如綠氨、綠甲醇和綠色鋼鐵。能源轉(zhuǎn)型為許多行業(yè)提供了發(fā)展空間，氨和鋼鐵就是與綠氫有關(guān)的兩個例子。氨：IRENA1.520506.885.66（源自綠氫和可再生能源電力）時，氨的脫碳將實現(xiàn)。此外，還將結(jié)合碳捕集與封存技術(shù)（CCS）對化石氨生產(chǎn)進行補充。20億萬噸/年增205025億萬噸/跨大洲運輸綠色產(chǎn)品可能比運輸任何形式的綠氫都要便宜。能源密集型產(chǎn)業(yè)有機會在低成本可再生能源過剩的國家建立新設(shè)施，出口半成品（如還原鐵）或成品（如汽車）。（三）就業(yè)和勞動力發(fā)展IRENA的測算，全球的電解槽和其他綠氫基礎(chǔ)設(shè)施投20303802050年可創(chuàng)造650萬個工作崗位。發(fā)展中國家需考慮自身能力，通過技能培訓(xùn)和發(fā)展本地產(chǎn)業(yè)，利用的工業(yè)和勞動力，來滿足新興氫經(jīng)濟的需求。六、潛在綠氫供應(yīng)商的戰(zhàn)略為了實現(xiàn)凈零排放的目標，越來越多的國家開始制定氫能戰(zhàn)2070年代、9021世紀初之后的第四次氫能熱潮。與前幾輪相比，氫能戰(zhàn)略發(fā)布頻率增加；戰(zhàn)略中提出了明確的政策目標；能源轉(zhuǎn)型成為綠氫投資的主要驅(qū)動力；戰(zhàn)略重點是針對“難減排”行業(yè)。為促進全球南北方國家之間的氫貿(mào)易，發(fā)達國家簽署了許多諒解備忘錄、貿(mào)易協(xié)定并積極開展外交2023107。出口國 進口國澳大利亞剛果民主共和國新西蘭俄羅斯聯(lián)邦沙特阿拉伯阿拉伯聯(lián)合酋長國阿聯(lián)酋

圖7：截至2023年10月的氫能諒解備忘錄

比利時德國日本荷蘭英國歐盟中國印度（一）戰(zhàn)略案例分析為掌握全球的發(fā)展動態(tài)，并評估全球北方國家和全球南方國家在氫能行業(yè)發(fā)展方面的不同立場。本報告從全球南方國家發(fā)布的戰(zhàn)略中選擇了六個國家的氫能戰(zhàn)略進行比較。分別是新加坡、特立尼達和多巴哥、摩洛哥、阿曼以及潛在的氫中心-納米比亞、南非。除新加坡外，這些國家的一個共同特點是可再生能源發(fā)電潛力巨大，因此非常適合生產(chǎn)和出口綠氫。））表2））數(shù)字目標/指標摩洛哥納米比亞阿曼南非特立尼達和多巴哥氫氣生產(chǎn)（百萬噸/1.0-2.0（2030）1.0-1.5（2030）0.5（2030）1.5（2052）年）5.0-7.0（2040）4.0（2065）電解（千兆瓦）8.0-15.0（2030）0.001（2024）35.0-40.0（204095.0-100.0（2050氫氣消耗（百萬噸0.09-0.2（2030）1.5（2052）0.42-0.59（2040）0.62-0.64（2050）氫氣出口（百萬噸）0.22-0.46（2030）預(yù)期國際氫當(dāng)量貿(mào)1.0（2050）2.5（2065）1.0-2.0（2040）易量的5.0-8.02.5-5.0（2050）電轉(zhuǎn)液（GWh）3.0-6.3（2030）13.3-26.7（2040）33.33-66.7（2050）資料來源：（數(shù)據(jù)存儲研究所，2021；摩洛哥能源礦產(chǎn)部，2021；數(shù)據(jù)存儲研究所和國家能源，2022；納米比亞礦業(yè)和能源部，2022年；MTI，2022；Hydrom，2024）2提供了所選戰(zhàn)略的出口導(dǎo)向。但是各國關(guān)注不同的氫氣生產(chǎn)和消費方南非計劃通過短期項目刺激當(dāng)?shù)貙錃獾男枨螅哉故旧虡I(yè)潛力并為進入全球市場做好準備。藍氫能被認為是南非轉(zhuǎn)型的結(jié)構(gòu)性組成部分。特立尼達和多巴哥的戰(zhàn)略重點是綠氫，計劃到20655.7千兆瓦的海上風(fēng)電，為2.5千兆瓦的電解槽提供電力。這些項目包括運輸，摩洛哥還包括管道改造。擁有必要的資源、能力和市場條件的發(fā)展中國家可以在不影響國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的情況下有效地實施出口導(dǎo)向型戰(zhàn)略。3概述了最終用途在不同國家戰(zhàn)略中的作用。已經(jīng)是氨和甲醇生產(chǎn)國的特立尼達和多巴哥明確表示，希望在出口氫氣之前實現(xiàn)化工行業(yè)的脫碳。南非的煉鋼、水泥、采礦、煉油和化工生產(chǎn)等“難減排”行業(yè)將得到優(yōu)先考慮。非“難減排”行業(yè)對氫戰(zhàn)略的興趣較小。輕型燃料電池電動汽車（FCEV）、發(fā)電和住宅供暖用氫是目前少數(shù)擁有化石燃料儲備的國家支持的領(lǐng)域。生產(chǎn)分部（上游）運輸部分（中游））類別摩洛哥納米比亞阿曼新加坡南非特立尼達和多巴哥可再生/綠色+++++++++++藍色+++·氫氣管道+++公路/鐵路分布++船運++++++++++存儲方案++++化學(xué)工業(yè)++++++++++++煉鋼++++++水泥++++高溫加熱++++其他行業(yè)++++++長途航空++++·長途船運+++++長途卡車+++++火車++++巴士+++渡輪+燃料電池電動汽車··其他流動（請注明）+發(fā)電（燃料電池/渦輪機）++++++·住宅+出口+++++++++進口++注：++=高優(yōu)先級；+=低優(yōu)先級；·=提及所選國家戰(zhàn)略僅在少數(shù)情況下投入資金用于直接激勵措施，（通常是外國）資金。表4評估了各國為支持綠氫部門發(fā)展而選擇的政策工具。表4：選定戰(zhàn)略的政策工具比較類別摩洛哥納米比亞阿曼新加坡南非特立尼達和多巴哥補助金++++籌集資金+++++++稅收+++++創(chuàng)建氫能和非氫能基礎(chǔ)設(shè)施++++++++生產(chǎn)支持機制需求方支持+++監(jiān)管、標準和認證++++++++土地許可證+++++技能++++++本地內(nèi)容制造++++知識創(chuàng)造++++++注：++=提及包括治理和時間表等細節(jié)的政策；+=提及的政策分階段的戰(zhàn)略目標反映氫能部門的預(yù)期發(fā)展、政策需求和綠氫部署。進口導(dǎo)向的七國集團中五個成員在其戰(zhàn)略中明確提到了這種分階段的方法，并對氫的市場增長提出了明確的中期目標和預(yù)測，將2030年左右視為最后階段。案例中出口導(dǎo)向的三個國家戰(zhàn)略中也提到了類似的分階段方案（見表5）。特立尼達和多巴哥以及摩洛哥分別預(yù)測2045年和2040年為成熟階段。表5：三項選定戰(zhàn)略的類似分階段方法。類別摩洛哥南非特立尼達和多巴哥階段階段12020-20302021-20242022-2028階段22030-20402025-20302029-2044階段32040-20502030-20402045-2065關(guān)注社會經(jīng)濟和環(huán)境方面的影響。能源規(guī)劃不能忽視經(jīng)濟、社會以及環(huán)境承載力，加強與社會經(jīng)濟和環(huán)境方面結(jié)合，關(guān)注創(chuàng)造就業(yè)機會、環(huán)境保護和脫碳等方面。另外，南非明確將能源密集型產(chǎn)業(yè)的脫碳作為優(yōu)先事項，將吸引可持續(xù)航空燃料產(chǎn)業(yè)。納米比亞部署氫能項目，可再生能源電網(wǎng)的發(fā)展有可能吸引新的能源密集型產(chǎn)業(yè)，包括鋁和玻璃生產(chǎn)。此外，納米比亞正在考慮出口還原鐵塊。（二）潛在進出口國的戰(zhàn)略目標若在全球能源轉(zhuǎn)型中充分發(fā)揮氫能的潛力，潛在的進出口國必須進行戰(zhàn)略規(guī)劃布局、開展國際合作，并注重可持續(xù)和包容性