2021年05月23日 16:04 第一财经

打造低碳氢经济有望加速能源行业转型，目前包括蒂森克虏伯、西门子在内的全球能源巨头都在布局制备“绿氢”的技术路线。第一财经记者近日走访了目前全球规模最大的水电解制氢设备制造商之一考克利尔竞立公司。公司高层透露，该公司计划未来三年内打造一座吉瓦级的工厂。

　　过去数十年来，人类一直在考虑将氢气作为燃料源的可能性，但对其开发有限。近年，各国政府和国际组织对减排和实现净零排放的承诺、可再生能源装机容量的不断增长，以及可再生能源成本的不断下降，为大规模应用带来了可能性。

　　然而，整个氢行业和供应链仍处于发展起步阶段。研究机构普华永道思略特预测，低碳氢市场有望在2030年迎来爆发，并在十年内展现出成本竞争力。

　　“绿氢”应用在工业起步

　　根据国际能源署可持续发展情景预测，到2070年，全球对氢气的需求预计将在目前的基础上增长7倍，达到5.2亿吨。如果化石燃料相应减少，叠加氢气的低碳化生产因素，全球能源行业和工业加工领域有望在2070年时实现碳中和。

　　目前，全球氢气的年产量为7000万吨，市场规模约为千亿美元。亚洲是最大氢能市场，占比接近一半达到48%；而工业企业则是最大的使用群体，八成以上的需求来自炼化和化工行业。

　　利用清洁的可再生能源电解水制成“绿氢”，是实现零碳排放最环保的解决方案。由于全球消耗的氢气中目前有95%来自化石燃料，传统的制氢方法会产生二氧化碳（“灰氢”），对环境造成的影响大。为了在氢气生产环节中尽可能减少碳排放，人们已经通过捕捉、利用和封存二氧化碳等方法制成低碳氢（“蓝氢”），但“绿氢”的制备仍是终极目标。

　　随着全球对“绿氢”需求的增长，百兆瓦的制氢项目已陆续出现。德国工业巨头蒂森克虏伯已经开始大规模发展制氢技术。今年年初，蒂森克虏伯与加拿大能源集团魁北克水电公司（Hydro-Qubec）签署了关于建设一座88兆瓦的水电解制氢工厂的工程设计合同；蒂森克虏伯还在沙特启动了一个名为“NEOM”的项目，计划装机4吉瓦，计划日产“绿氢”650吨。

　　面对吉瓦级的绿色制氢需求，大型标准模块已经在中国应运而生。在中国和比利时合资的考克利尔竞立氢能技术公司的苏州工厂内，第一财经记者看到了全球到目前为止规模最大的单机1000立方米/时的水电解制氢设备。考克利尔竞立公司总经理马军向第一财经记者介绍道：“业内认为，未来可能需要吉瓦级的工厂。目前考克利尔竞立的年产能已经达到350兆瓦，预计三年内可以达到吉瓦级。”他预计到2050年，中国的6000万吨氢气产量中，将会有70%是“绿氢”。

　　去年中国在提出碳达峰以及碳中和目标以来，考克利尔竞立公司的水电解制氢设备订单就出现暴增。马军向第一财经记者透露，今年至今签订出售了17套1000立方米/时的制氢设备，总量相当于85兆瓦。

　　第一财经记者了解到，全球工业巨头法国液化空气（Air Liquid）公司正在为某著名半导体厂商提供“绿氢”的解决方案，并以此来替代天然气。为此，法国液化空气订购了25兆瓦的制氢设备。

　　“欧洲已经开始出现绿氢炼钢的项目，在中国，绿氢在钢铁等工业行业的应用也正在酝酿中。”马军对第一财经记者表示，“一些钢铁企业也在与我们积极洽购设备。”

　　大规模制氢有望推动成本下降

　　马军表示，随着风电光伏装机量的增长，人们已经能够获得“绿电”，而从“绿电”到“绿氢”，最重要的环节就是水的电解技术。目前水电解制取氢气主要有两种技术路径，聚合物电解质膜（PEM）技术以及碱性（ALK）技术。尽管现有市场上超过98%的“绿氢”都是由碱性技术制得，并且在近十年内，碱性技术仍将主导市场，但业内认为长远来看，PEM技术仍具有很强的发展潜力。

　　“PEM技术的优点是电流密度高，可再生能源适应波动性的能力要更强，但是缺点是设备的使用寿命比较短，目前只有碱性设备的十分之一，但价格却是碱性的好几倍。”马军对第一财经记者表示，“尽管如此，在规模市场出现后，长远来看两种技术的成本都会下降。”

　　马军还说道，公司拥有PEM技术的储备，中期仍会加大对碱性技术产能的投入。他还透露，目前由于碱性原材料成本的上涨，制氢成本也随之上涨，在国内制氢设备的价格约在每千瓦280美元左右。“但这仍然是全球最具竞争力的价格，这一价格也成为全球行业对标的基准。”马军对第一财经记者表示。

　　研究机构普华永道思略特在最近的一份氢能源行业前景分析报告中指出，电力成本占“绿氢”可变成本的60%-70%。因此，获得成本低廉、供应充足的可再生能源为电解槽提供电力显得至关重要。当可再生能源的成本降至20美元/兆瓦或以下时，“绿氢”将具有成本竞争力。

　　该机构还称，“绿氢”需求的激增将有力推动可再生能源装机容量的增长。以目前生产1公斤氢气约消耗55千瓦时的电力计算，到2030年，以电解方式生产1000万吨氢气将消耗约550太瓦时的可再生能源。随着世界各国加大对可再生能源投资力度，以及平准化能源成本的降低，规模效应有望于2030年实现。

　　目前全球许多国家都制定了雄心勃勃的绿氢计划。比如在德国氢能产业中确立了“绿氢”的优先发展地位。为推行这一战略，德国政府还将在现有基础上再投入70亿欧元用于氢能源市场推广，另外20亿欧元用于相关国际合作。

　　而中国凭借丰富的可再生能源、水资源等独特优势，具备引领低碳氢经济的机会。中国氢能联盟数据显示，2018年中国氢气产量约为2100万吨，占终端能源总量的2.7%；预计到2030年和2050年，需求量分别将达到3500万吨和6000万吨，终端能源占比分别达5%和10%以上。

　　普华永道思略特认为，政府需要为处于起步阶段的绿氢市场提供财政支持，为生产商和用户提供适当的激励，鼓励其转为使用低碳氢技术。

　　“尽管发展前景光明，但氢能的技术路线仍不够成熟，许多技术难题有待解决，离大规模市场化还有很长一段路。”普华永道思略特在报告中建议称，“中国需要借鉴欧洲市场的经验，尽快推出国家层面的氢战略和路线图，引导和鼓励氢能源的广泛应用和可持续发展；提高低碳氢的成本竞争力，实现制氢的规模效益；加大公共资金对氢能技术研发的投入，实现燃料电池、氢燃料、电解槽和配套设备等的降本增效。”