全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織：綠氫發(fā)展距離真正意義上的突破尚有多遠？
來源：中國能源新聞網(wǎng) 時間：2025-02-10 17:54
綠氫發(fā)展距離真正意義上的突破尚有多遠？
全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織 劉鐘淇、張瑾軒
氫能被稱為“21世紀終極能源”，近年來備受資本與市場青睞，綠氫產(chǎn)業(yè)鑼鼓喧天，一路狂飆。但在2024年，全球綠氫產(chǎn)業(yè)正經(jīng)受破局前的陣痛，項目叫停、審批收緊、投資遇冷，讓行業(yè)剛剛集聚的熱度驟然降溫。綠氫發(fā)展離真正意義上的突破還有多遠？
“乍暖還寒”
綠氫，作為新能源和動力電池之后的又一全球投資“新寵”，正經(jīng)歷著前所未有的快速發(fā)展。經(jīng)過數(shù)年的產(chǎn)業(yè)鋪墊，綠氫產(chǎn)業(yè)已在全球范圍內(nèi)嶄露頭角。據(jù)統(tǒng)計，目前已有30多個國家推出綠氫戰(zhàn)略及相關(guān)政策。
日本計劃在2030年形成30萬噸/年的供應(yīng)能力，建設(shè)加氫站900座。目前日本氫能和燃料電池技術(shù)專利數(shù)量居全球第一，燃料電池汽車和家用燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)已步入商業(yè)化推廣早期階段。歐盟2020年發(fā)布了《歐盟氫能戰(zhàn)略》和《歐盟能源系統(tǒng)整合策略》，計劃2050年實現(xiàn)碳中和目標，并向法國、德國、意大利、葡萄牙、西班牙和瑞典撥款近7億歐元補貼綠氫項目，計劃到2030年，綠氫規(guī)模擴大到1000萬噸。美國能源部宣布將向15個氫能項目提供近6200萬美元資金，加速下一代清潔氫能技術(shù)研發(fā)，包括氫燃料電池、標準化加氫站等。
自2021年起，中國新能源企業(yè)在政策引導(dǎo)下紛紛布局綠氫業(yè)務(wù)。2022年，國家發(fā)展改革委、國家能源局公布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃》。此后，二十多個省份及城市出臺氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。2024年全國兩會，“加快氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展”首次被寫入政府工作報告，各省市也出臺各類氫能發(fā)展政策。2024年底，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布實施了《加快工業(yè)領(lǐng)域清潔低碳氫應(yīng)用實施方案》，聚焦氫冶金、氫碳制綠色甲醇等多個應(yīng)用場景，系統(tǒng)提出30項具體工作任務(wù)，全力打造產(chǎn)業(yè)升級新增長極。2025年1月，氫能首次納入《能源法》管理范疇，明確推進氫能全鏈條發(fā)展、完善基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)及建立健全氫能標準。近年來，中國綠色氫氨醇項目不斷涌現(xiàn)，已有逾50家央企、40家國企，以及遠景能源、明陽集團、金風科技等民企布局氫能及其裝備。
然而，在看似一片繁榮的背后，綠氫產(chǎn)業(yè)在2024年下半年卻遭遇了寒流。內(nèi)蒙古、遼寧、甘肅等地收緊綠氫項目審批，強化項目落地效率，其原因在于實際落地投產(chǎn)項目不及預(yù)期。截至去年6月，我國規(guī)劃的綠色甲醇項目有109個，累計年產(chǎn)能超過5000萬噸，但真正開工的項目寥寥無幾。
與此同時，歐美綠氫項目也驟然遇冷。普華永道報告顯示，歐盟在制氫項目建設(shè)方面遠未達到預(yù)期，盡管已宣布205吉瓦的項目，但幾乎都處于概念或演示階段。國際能源署署長法提赫·比羅爾強調(diào)應(yīng)加大措施刺激需求，警告當前的需求目標遠遠落后于政府的生產(chǎn)目標。
根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，全球綠氫的需求不足規(guī)劃產(chǎn)能的10%，許多大型項目被擱淺。2024年，德國、荷蘭、丹麥等國的綠氫項目因技術(shù)、成本及市場需求等問題被推遲或取消。這些消息導(dǎo)致市場情緒低迷，投資人信心受挫，一系列數(shù)據(jù)和言論讓綠氫產(chǎn)業(yè)熱度驟降。
痛定思痛，全球都在關(guān)注綠氫產(chǎn)業(yè)何時能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的突破。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度來看，要實現(xiàn)突破，綠氫產(chǎn)業(yè)必須具備經(jīng)濟競爭力，降低生產(chǎn)成本，使經(jīng)濟性優(yōu)于傳統(tǒng)藍氫。同時，還需要形成規(guī)模效應(yīng)，在工業(yè)、交通、能源等各領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全面應(yīng)用，年消費總量超過1000萬噸。此外，還需要形成較為完整的氫能產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈和產(chǎn)業(yè)體系，產(chǎn)業(yè)布局合理有序，實現(xiàn)由政策和市場雙重驅(qū)動向市場驅(qū)動的轉(zhuǎn)變。
那么，綠氫產(chǎn)業(yè)“乍暖還寒”的困局背后，到底隱藏著哪些難言之隱呢？
困局何在？
在全球綠氫產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展又面臨挑戰(zhàn)的當下，技術(shù)路線與成本效益成為左右其發(fā)展走向的關(guān)鍵因素。目前，商業(yè)化的綠氫項目主要依托堿性電解槽和質(zhì)子交換膜電解槽兩種技術(shù)。
堿性電解槽技術(shù)成熟度高，制氫效率穩(wěn)定在70%左右，成本近年來大幅下降，國內(nèi)招標價格已降至1500元/千瓦左右，制氫系統(tǒng)成本約2000元/千瓦，是當前綠氫項目采用的主流技術(shù)。然而，其短板也十分明顯，調(diào)節(jié)能力有限，在調(diào)節(jié)范圍和速度上難以適應(yīng)新能源發(fā)電的波動性，這為綠氫項目的穩(wěn)定運行埋下隱患。
質(zhì)子交換膜電解槽則有著出色的調(diào)節(jié)性能，能較好地匹配新能源發(fā)電的不穩(wěn)定性，效率可達70%-80%。但美中不足的是，其設(shè)備成本高昂，約6000-7000元/千瓦，是堿性電解槽的3倍以上，這無疑大幅抬高了綠氫的生產(chǎn)成本，限制了其大規(guī)模推廣應(yīng)用。
從成本核算角度來看，若僅依據(jù)全部采用堿性電解槽進行簡單成本計算，綠氫、綠氨似乎已具備經(jīng)濟性。但這種理想測算脫離了實際工況，與新能源實際運行成本相差甚遠，這也是眾多綠氫氨醇項目“紙面盈利，實際虧損”的主因。
以新疆某地規(guī)劃建設(shè)的1.2吉瓦風電制氫氨項目為例，當?shù)仫L資源年利用小時數(shù)可超過3300，若按風電場單位投資2000元/千瓦測算，則風電度電成本已經(jīng)低至0.08元/千瓦時；如簡單采用堿性電解槽（2500元/千瓦）制氫，則綠氫成本約為12元/千克，綠氨成本約為2600元/噸。從2017年至2024年，液氨市場價格在2500元-5000元/噸左右波動，據(jù)此價格測算，該項目經(jīng)濟性似乎較為理想，但這種簡單的理想測算并未考慮實際工況。實際運行中，由于風電波動性極大，制氫、氨設(shè)備均無法適應(yīng)，必須加裝大量新型儲能、PEM電解槽、儲氫罐等配套設(shè)施，或接入大電網(wǎng)進行調(diào)節(jié)。對比電網(wǎng)調(diào)節(jié)、儲能+儲氫以及儲氫+燃料電池三種方案，電網(wǎng)調(diào)節(jié)方案經(jīng)濟性最優(yōu)，但綠氫成本也要增加至近20元/千克，綠氨成本則升至約3800元/噸；如完全脫離電網(wǎng)，僅采用電池儲能來維持工程運行，則綠氫成本要達到超過40元/千克，綠氨成本接近8000元/噸。
三種策略成本分析
總體而言，綠氫產(chǎn)業(yè)在發(fā)展進程中主要面臨三大難題。
經(jīng)濟性方面，實際運行電解水制氫成本達30元/千克，遠高于灰氫（天然氣制氫或煤制氫）7-10元/千克的制氫成本，與藍氫（化石能源制氫+CCS）約20元/千克的成本也還有差距。從成本構(gòu)成分析，綠氫中電耗成本最高，占到74%，折舊成本占18%，這兩項就占到了總成本的90%以上。
需求方面，目前94%的氫氣和70%的綠氫消費集中在化工領(lǐng)域，氫主要作為原材料使用；而在能源領(lǐng)域消費需求微乎其微。因此，氫能消費規(guī)模的不足，限制了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
政策支持方面，我國將氫氣列為危化品管理，制氫項目審批嚴格，限制了綠氫的生產(chǎn)和應(yīng)用。同時，我國尚未出臺綠氫補貼政策，僅有內(nèi)蒙古、新疆等部分地區(qū)實施補貼。與歐盟4.5歐元/千克和美國最高3美元/千克的補貼相比，支持力度明顯不足。
此外，我國碳市場目前僅覆蓋電力行業(yè)，而鋼鐵、化工等高排放行業(yè)尚未納入，降低了這些高碳排放行業(yè)實施綠氫改造的積極性。并且，我國碳價平均在60-100元/噸，遠低于歐洲的600-800元/噸的水平，低廉的碳價仍無法改變綠氫過于“高貴”的現(xiàn)實。
破局之路
2024年，全球綠氫氨醇產(chǎn)業(yè)邁出了市場化的關(guān)鍵一步，阿布扎比化肥制造商Fertiglobe中標國際組織H2 Global Foundation在德國的綠氫衍生物項目，獲得3.97億歐元資金支持，用于生產(chǎn)綠氨并銷售到歐洲。此次中標首次確定了綠氨定價，每噸約為811歐元，加上運輸成本后進口價約為每噸1000歐元，較傳統(tǒng)合成氨高出約1.9倍，為未來可再生氨交易提供了重要價格基準。
同時，綠色甲醇作為船用燃料也被看好。2023年底，航運巨頭馬士基與金風科技簽訂年產(chǎn)50萬噸綠色甲醇長期采購協(xié)議，支持其首批甲醇雙動力船舶低碳運營，有效期至2030年后。截至2024年6月底，全球新建和改造甲醇動力船約400余艘，預(yù)計4-5年后綠色甲醇需求量約為1100萬噸/年。目前，綠色甲醇采購價格超7000元/噸以上，但規(guī)模化后可能降至4000-5500元/噸左右。
從0到1固然難得，但從1到N卻仍是挑戰(zhàn)。當下，如何讓綠氫從馬士基等行業(yè)巨頭的專屬資源，轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉础⒒さ雀黝I(lǐng)域普遍可用的消費品，成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵命題。
首先，要讓綠氫“用得起”。
具體來看，一方面要“降成本”。電費成本是綠氫生產(chǎn)中的絕對大頭，占比超70%。據(jù)測算，當電價為0.3元/千瓦時，堿性電解水制氫、PEM電解水制氫成本分別為19元/千克、28元/千克；電價下降到0.2元/千瓦時，成本分別下降到13和23元/千克。隨著風光新能源發(fā)電成本的快速下降，預(yù)計到2030年，我國西部、北部地區(qū)的風、光發(fā)電成本將降至0.1-0.13元/千瓦時，這將使得綠氫成本有望降至15元/千克以下，相較于藍氫（17-20元/千克）更具經(jīng)濟性。此外，電解槽是另一個降本主體。據(jù)研究機構(gòu)香橙會研究院統(tǒng)計，國內(nèi)堿性電解槽公開招投標均價已從2021年的300萬/兆瓦降至當前140萬/兆瓦的成本線，PEM電解槽中標均價也從2021年的1000萬/兆瓦降至當前約600萬/兆瓦的成本線，但仍存在巨大的技術(shù)進步和成本下降空間。
數(shù)據(jù)來源：H2PlusData
在傳統(tǒng)化工行業(yè)，灰氫轉(zhuǎn)綠氫的生產(chǎn)流程改動小，部分基礎(chǔ)設(shè)施可通用。化工行業(yè)有望率先實現(xiàn)綠氫的推廣應(yīng)用，成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展突破口。預(yù)計到2030年，化工行業(yè)綠氫用量將達300萬噸，占綠氫總消費量的60%。到2035年，隨著新能源發(fā)電成本下降和制氫技術(shù)成熟，綠氫成本有望降至10元/千克，與灰氫相當。
另一方面要“提技術(shù)”。以制氫環(huán)節(jié)作為突破口，聚焦各領(lǐng)域用氫以及大規(guī)模儲輸氫需求，力求實現(xiàn)新能源的構(gòu)網(wǎng)型電解水制氫技術(shù)，攻克寬負荷波動下柔性合成氨、甲醇工藝等關(guān)鍵技術(shù)，以此引領(lǐng)全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的全面技術(shù)升級。具體而言，如堿性電解槽需要提升靈活性，以更好適應(yīng)風光發(fā)電的波動性；PEM電解槽要降低貴金屬催化劑負載量，同時開發(fā)性能更優(yōu)異的隔膜、雙極板等關(guān)鍵材料，從而有效降低成本；高溫固體氧化物電解槽則需提高材料耐久性，實現(xiàn)從試驗示范向商業(yè)化的跨越；還需優(yōu)化新能源與多種制氫設(shè)備的協(xié)同控制技術(shù)，實現(xiàn)二者更高效的匹配。
為了“增收益”，政策引導(dǎo)是為關(guān)鍵。將綠氫移出危化品范疇，列為常規(guī)能源消費品，出臺稅收優(yōu)惠、補貼等激勵措施，完善碳市場建設(shè)。因地制宜對綠氫提供補貼，根據(jù)風光資源、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)條件，提供1-3美元/千克的補貼。推動綠氫化工、氫能交通以及綠氨、綠甲醇等綠色氫基能源的商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化，加快構(gòu)建綠色氫能制儲輸用全產(chǎn)業(yè)鏈的良性生態(tài)圈。
在“用的足”方面，近期以化工產(chǎn)業(yè)為突破口，實現(xiàn)綠氫替代藍氫、灰氫，擴大綠氫消費量，從而吸引投資，帶動技術(shù)、產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。隨著能源、交通行業(yè)脫碳進程的深入，氣電摻氫、煤電摻氨、船用綠色甲醇燃料、綠色航煤等新應(yīng)用得到開發(fā)，有望成為拉動綠氫需求的主要增長點。到2030年后，綠氫應(yīng)用將進一步在工業(yè)、發(fā)電等領(lǐng)域全面爆發(fā)，綠氫產(chǎn)能全面釋放，屆時，綠氫產(chǎn)業(yè)可逐步脫離政策性補貼，實現(xiàn)全面商業(yè)化。
在“用的好”方面，實現(xiàn)電氫協(xié)同、規(guī)模化發(fā)展是目標。盡早規(guī)劃綠氫管道網(wǎng)絡(luò)，做好頂層設(shè)計。近期可利用現(xiàn)有天然氣管道摻氫運輸，遠期依靠綠氫管網(wǎng)高效運輸。對于長距離輸氫成本高的地區(qū)，考慮輸氫輸電協(xié)同。到2035年后，綠氫產(chǎn)業(yè)將全面成熟，將與新能源有效配合，應(yīng)用日益廣泛，并推動構(gòu)建全國范圍的電氫協(xié)同能源配置網(wǎng)絡(luò)。
總體來看，我國綠氫產(chǎn)業(yè)正處于產(chǎn)業(yè)培育向全面突破邁進的關(guān)鍵階段。隨著新能源發(fā)電成本的下降和技術(shù)成熟，綠氫經(jīng)濟優(yōu)勢將逐漸凸顯。在政策推動、示范效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)降本三重驅(qū)動下，預(yù)計到2030年至2035年，綠氫產(chǎn)業(yè)將實現(xiàn)真正意義上的突破。若政策支持力度持續(xù)加大，這一突破有望更早實現(xiàn)。
責任編輯：沈馨蕊
