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【思想库】氢基能源:全球行业脱碳新选择

发布时间:2024-04-26 作者:

  文/田泽普   孟云龙 

  今年的政府工作报告提出,加快前沿新兴氢能、新材料、创新药等产业发展。在全球绿色低碳发展的背景下,氢、甲醇、氨等氢基能源成为多个行业绿色转型的重要载体。 

    

  各国出台支持政策 

  随着氢的脱碳作用逐渐明晰,2023年全球国家级氢能规划继续增多,补贴开始向制氢端倾斜。据统计,2023年美国等14个国家分别推出了本国首个国家级氢能战略,日本、德国也更新了氢能战略目标,将绿氢或清洁氢产能及利用的目标上调。德国、日本等发达国家基于未来氢能需求预测与自身能源禀赋情况,明确制定了氢能进口规划。 

  2023年,全球多国提出了有关清洁氢或绿氢生产的补贴方案。美国《通胀削减法案》首次公布清洁氢气生产税收抵免方案,将按照制氢的生命周期不同环节排放量给予分级补贴。韩国计划推出与美国类似的“清洁氢认证+税收抵免”补贴方案。欧盟以及澳大利亚、西班牙等国则分别提出了价值相当于数十亿元人民币的制氢项目补贴。 

  适用于氢能各领域的标准体系逐渐形成,推动打通国际氢基能源贸易渠道。一方面,欧盟基于对氢能发展潜力的最新评估,在新能源顶层法规《可再生能源指令》中新增了绿氢评价标准、氢基能源评价标准;另一方面,国际绿氢组织也在其绿氢标准2.0(GHS2.0)中新增了绿色甲醇及绿氨的相关标准。这两份标准是国际上对绿氢、氢基能源制定的系统化权威标准,为各国的绿氢认证及与欧盟的氢基能源贸易打下了标准基础,也是当前我国相关领域协会制定甲醇燃料等标准的重要参考依据。 

  2月22日,国家能源局发布《2024年能源行业标准计划立项指南》,点明了氢能领域的6大标准立项重点方向:基础与安全、氢制备、氢储存和输运、氢加注、燃料电池等氢能应用和其他。 

  多领域减碳政策带动了对绿色氢基能源需求的增加,航运领域率先起量。2023年7月,国际海事组织升级航运业减碳目标为“全球到2040年比2008年碳排放至少降低70%”,并正式开始开展船舶碳排放强度评级。同时,按照国际海事组织的计划,到2030年,国际航运业零碳燃料的应用须达到5%~10%,全球绿色甲醇需求或可达1000万吨/年。进入2024年,欧盟也将开始对欧盟成员国境内停泊的船舶征收碳税。据此,大规模近零排放的氢基能源替代传统燃料成为最具潜力的实现路径。 

    

  绿氢规模加速增长 

  在市场层面,绿色氢基能源需求迅速增长。据新能源产业智库“能景研究”统计,2023年1~12月,全球制氢电解槽新增装机容量约653兆瓦,同比增长达到约176%;到2025年,在全球减碳政策推动及绿氢项目补贴扶持等因素驱动下,全球电解槽新增装机或将继续保持高速增长,年新增容量达到约6吉瓦;2025年至2030年,综合考虑离网制氢、电解槽技术进步、成本下降等因素,全球电解槽新增装机容量或可超过150吉瓦。 

  2023年全球电解槽新增装机主要集中在亚洲,2025年在欧美地区的新增装机占比或将大幅升高。2023年,在欧美地区头部企业等待政府财政补贴、项目开工较少的背景下,亚洲地区以中国石化新疆库车绿氢示范项目、三峡集团纳日松光伏制氢项目等大型项目为支撑,在全球新增装机占比中达到约62%。到2025年,中东地区电解槽新增装机将继续大幅增长;而欧洲、北美、澳大利亚等在补贴到位的推动下,预计项目将密集开工,在全球新增装机中的占比或将提高到40%以上。 

  我国绿氢产能规模拔得头筹。2023年,我国电解水制氢新建成产能及电解槽需求量实现高速增长。2023年1~12月,我国电解水制氢新增产能(建成项目)约3.7万吨/年,同比增长约181%;截至2023年12月底,我国电解水制氢累计产能约达7.2万吨/年。绿氢项目产能的持续建设,推动2023年我国电解槽年需求量进一步扩张。2023年1~12月,我国制氢电解槽需求量约1.42吉瓦(不含出口量),相较上一年度同期增长约128%。 

  2023年,我国电解水制氢项目主要由国有企业及地方政府推动,同时民营能源、化工企业的布局也开始增多。2023年,中国石化、国电投、国家能源集团、中国能建等能源央企,旗下均有一项或多项万吨级产能的绿氢项目在建,中煤、中国石油等央企也展开了大型电解水制氢项目筹划。同时,我国部分民营企业也开始推动绿氢项目建设,如赤峰市能源物联网零碳氢氨一体化示范项目等。这些民营企业多为能源及化工领域的上市公司,还有部分是来自新疆、陕西等地的传统油气、氯碱企业。 

    

  “绿色氢氨醇”项目上量 

  2023年,在财政支持下,世界多国都在推动氢基能源项目建设落地。最典型的如瑞典钢铁龙头企业Ovako建成的绿氢冶金项目,以绿氢燃料替代传统燃料用于回收钢材的熔炼,项目建设过程中,瑞典能源署提供了30%以上的建设资金。各国能源、化工及交通领域的龙头企业是直接推动方,它们大多基于自身传统业务的绿色转型展开探索。如国际航运龙头马士基推动的丹麦Aabenraa港口绿氢制甲醇项目,为马士基旗下的甲醇船舶提供零碳甲醇燃料;中国石化新疆库车绿氢项目,主要用于其子公司塔河炼化生产流程。 

  氢基燃料船舶进入应用阶段,推动绿色甲醇、绿氨需求起量。一方面,2023年甲醇船舶已成为国际航运领域主流替代燃料船舶路线之一。根据国际海工咨询机构克拉克森的数据,2023年1~12月,全球共下单甲醇燃料船130艘,同比增长202.3%。2023年,全部燃料船型新增订单中,甲醇船舶按船舶吨位约占到13%;在替代燃料船型的新增订单中,甲醇船舶按船舶吨位约占28%,仅次于液化天然气(LNG)燃料船的56%。另一方面,2023年国际氨燃料船舶也开始进入订造阶段。如2023年比利时海事集团向中船集团旗下北海造船订造了8艘氨燃料动力21万吨散货船,为全球大型氨燃料动力船舶领域首个订单,计划于2025年起陆续交付。 

  2023年我国氢基低碳甲醇产业化正式开启。截至2023年12月,国内已建成及在建的氢基低碳甲醇项目约有11项,绿色低碳甲醇总产能约为36.6万吨/年。这些项目的规模,多处于10万吨级以下水平,且正处于技术及商业示范阶段。国内氢基绿色低碳甲醇呈现多技术路径并行发展的格局,有煤化工耦合绿氢、二氧化碳加氢、绿氢耦合生物质制甲醇等3种技术路线。 

  煤化工耦合绿氢制甲醇方面,到2023年12月底,我国以绿氢产能折算产能约达15万吨/年。2023年期间至少有3个新开工项目,如中国石化乌审旗风光融合绿氢化工示范一期项目等,折算产能约12万吨/年。二氧化碳加氢制甲醇方面,2023年我国建成了两项10万吨/年产能的项目,分别为吉利集团河南安阳10万吨级绿色低碳甲醇项目、江苏斯尔邦10万吨二氧化碳加氢制甲醇项目。绿氢耦合生物质制甲醇方面,2023年进入产业化落地阶段。2023年松原绿色氢氨醇一体化项目开工,这是我国首项万吨级绿氢耦合生物质制甲醇项目,另有数项10万吨级项目已完成备案。 

  2023年我国多项绿氨项目开工建设,聚集在各大风电光伏基地展开。截至2023年12月底,我国至少已有13项绿氨项目开工,大多计划于2024年和2025年建成。项目规模以中小型为主,产能多为20万吨/年以下,如1.6万吨/年的中国能建张掖绿氢合成氨一体化示范项目。另外,从在建及规划的项目地区分布来看,位于黄河几字弯清洁能源基地、松辽清洁能源基地的项目产能占到全国项目总规划产能的近7成,在2024~2025年有望形成我国绿氨生产中心。 

  (作者分别系中咨公司氢能产业发展中心副主任、能景研究分析师。编辑:王伟)