IEA发布2023年全球氢能报告
到2030年,低排放氢气产量可能会大幅增长,但成本仍然是最大挑战
宣布的低排放氢气生产项目数量正在迅速扩大。如果所有宣布的项目都得以实现,到2030年,低排放氢气的年产量可能达到3800万吨,尽管1700万吨来自早期开发阶段的项目。迄今为止,已宣布的项目到2030年的潜在产量比国际能源署发布《2022年全球氢气评估》时高出50%。只有4%的潜在产量至少做出了最终投资决定(FID),从绝对值来看,这是去年的两倍(达到近200万吨)。其中,2700万吨基于电解和低排放电力,1000万吨基于具有碳捕获、利用和储存的化石燃料。
在缓慢起步之后,中国在电解槽部署方面处于领先地位。2020年,中国在全球专用氢气生产电解槽装机容量中所占比例不到10%,主要集中在小型示范项目上。2022年,中国的装机容量增长到200兆瓦以上,占全球容量的30%,其中包括世界上最大的电解项目(150兆瓦)。到2023年底,中国的电解槽装机容量预计将达到1.2吉瓦,占全球容量的50%,另一个新的世界纪录规模的电解项目(260兆瓦)将于今年开始运营。中国准备进一步巩固其在电解槽部署方面的领先地位:该国占全球已达到FID的电解项目的40%以上。
设备和财务成本正在增加,使项目面临风险,并降低了政府对部署的支持的影响。通货膨胀正在增加资本和财务成本,威胁到整个氢价值链中高度资本密集型项目的可融资性。例如,对于可再生电力生产的氢气,资本成本增加3个百分点可能会使项目总成本增加近三分之一。多个项目已将其初步成本估算上调了50%。通胀压力与最近天然气价格下跌(尤其是在欧洲)以及影响项目时间表的供应链中断同时发生。这意味着,宣布的政府资金将支持比以前预期的更少的项目,因为需要更多的投资来缩小低排放氢气和有增无减的化石燃料氢气之间的成本差距。
各国政府已开始提供资金支持首批大型项目,但支持计划的缓慢实施正在推迟投资决策。北美和欧洲率先实施了鼓励低排放氢气生产的举措。通过美国氢气生产税收抵免、欧盟共同利益重要项目和英国低碳氢气商业模式等计划,政府提供了大量资金。然而,从宣布这些计划到向项目开发商提供资金之间的漫长时间滞后正在推迟项目执行,甚至使项目面临风险。监管不明确加剧了这一问题,一些司法管辖区最近才解决这一问题。
电解槽制造商宣布了雄心勃勃的扩张计划。制造商宣布,目前约有14GW的制造能力可用,其中一半在中国。2022年电解槽产量估计略高于1吉瓦。制造商已宣布进一步扩张的计划,目标是到2030年达到155吉瓦/年的制造能力,但其中只有8%的产能至少达到了FID。实现制造商雄心勃勃的计划将取决于对电解槽的稳定需求,而目前这种需求具有高度的不确定性。这种不确定性已经导致这些扩张计划的延误,其中一些计划被搁置。
刺激低排放氢气需求的努力落后于实现气候目标所需的努力
2022年,氢气需求达到历史最高水平,但仍集中在传统应用中。2022年,全球氢气使用量达到9500万吨,同比增长近3%,除欧洲外,所有主要消费地区都有强劲增长,欧洲因天然气价格大幅上涨而对工业活动造成打击。这种全球增长并不反映扩大氢气使用的政策努力的成功,而是与全球能源总体趋势有关。需求仍然集中在工业和炼油业,只有不到0.1%来自重工业、运输或发电的新应用。低排放氢气在现有应用中的使用非常缓慢,仅占氢气总需求的0.7%,这意味着2022年的氢气生产和使用与超过9亿吨的二氧化碳排放有关。工业前景较好,特别是氨生产,炼油落后。
刺激低排放氢气使用的措施最近才开始引起政策关注,但仍不足以满足气候目标。政府的行动一直集中在支持低排放氢气生产上,对需求方面的关注较少。目前,所有政府低排放氢气生产目标的总和为2700万至3500万吨,但创造需求的目标仅为1400万吨,其中不到一半集中在现有的氢气用途上。即使这些目标得以实现,到2030年,它们也仅占2050年净零排放情景(NZE情景)中低排放氢气使用量的五分之一。如果没有强劲的需求,低排放氢气的生产商将无法获得足够的承购商来支持大规模投资,从而危及整个低排放氢气行业的生存能力。
私营部门已经开始通过承购协议采用低排放氢气,但努力的规模仍然很小。公司已经签署了高达200万吨低排放氢气的承购协议,尽管其中一半以上是具有非约束性条件的初步协议。一些公司正在开发额外300万吨低排放氢气生产项目,供自己使用,无需签订承购协议。但即使增加了这些数量,低排放氢气的使用仍远未达到实现气候目标所需的水平。
国际合作倡议可以帮助汇总对低排放氢气的需求,但这些倡议的需求信号尚不清楚。政府和公司已经启动了一系列合作倡议,以促进包括氢气在内的低排放技术的部署。根据这些倡议所做的承诺,到2030年,它们可以创造80万至300万吨的低排放氢气需求。然而,他们的承诺的真正影响还有待观察。这些举措主要针对氢气的新应用,没有专门针对化学和炼油行业的联盟,这些行业在短期内更适合大规模采用低排放氢气。
扩大低排放氢气的使用也是促进新兴氢气贸易的关键。氢和氢基燃料的国际贸易预计将成为净零未来的一个重要特征。在新西兰情景中,到2030年,商用氢和氢基燃料需求的20%以上将进行国际贸易。根据已宣布的出口导向型项目,到2030年,全球可出口1600万吨氢当量,但只有三个项目达到FID。这些已宣布的贸易项目的实现将取决于长期的承购商,以及认证计划的实施和必要基础设施的部署。基础设施建设进展缓慢。已经宣布了大约50个氢气和氢基燃料码头和港口基础设施,以及高达5TWh的地下储存容量,目标是到2030年投入使用,但这些都没有达到FID。基础设施项目的交付周期通常很长,因此现在开始开发至关重要,以便有机会在2030年之前投入使用。
氢气的开发和利用仍然是一场艰巨的挑战
低排放氢气背后的政治势头仍然强劲,但部署并没有起飞。目前共有41个政府制定了氢气战略,一些早期推动者正在更新其最初的战略,提高了雄心壮志。人们一致认为,低排放氢气是脱碳行业的一个关键机会,因为这些行业的排放很难减少。俄罗斯入侵乌克兰引发的能源危机也使人们关注低排放氢气在加强能源安全方面可以发挥的作用。此外,几个主要经济体最近采取了新的工业战略,其中氢技术起着关键作用。政府政策和私营部门计划正在转化为不断扩大的资本流入低排放氢行业。然而,尽管有这种势头,低排放氢气仍占全球氢气生产和使用的不到1%,到2030年需要增长100倍以上才能符合NZE情景。
监管和认证仍然是采用的主要障碍,但强有力的国际合作对于找到解决方案至关重要。一些国家已经开始制定关于氢气环境属性的法规,并制定相关的认证计划。这些有一些共同点,但也有显著的差异,这可能会导致市场碎片化。七国集团和二十国集团等政府间论坛已经认识到这一风险,并承诺努力实现证书的相互承认,这可以促进市场和监管的互操作性。在监管和认证中提及氢气生产的排放强度——基于商定的方法——可以实现相互承认。
各国政府需要在多个方面采取更强有力的政策行动,以利用低排放氢气提供的机会。低排放氢可以成为各国通过在氢技术供应链上创建产业来促进未来经济发展的机会。在既定政策情景中,到2030年,低排放氢行业的市场规模将从今天的14亿美元增加到120亿美元,相当于2022年欧洲海上风电的支出。根据NZE情景,不断增长的雄心可能会将市场规模扩大到1120亿美元,大致相当于2022年亚太地区屋顶太阳能光伏装置的市场规模。然而,在技术制造业的扩张以及创造需求和确保低排放氢气生产的承购商方面存在挑战。在一个需要建立复杂价值链但因通货膨胀、化石燃料价格下跌和政策执行不力而加剧的行业,这些挑战是意料之中的。克服这些挑战需要政府在整个价值链中采取行动,否则进展将脱节,导致取消和挫折。
建议
尽快实施低排放氢气生产和使用的支持方案
各国政府已经宣布了许多支持先行者的方案,但在大多数情况下,这些方案尚未实施,或者资金尚未到位。这阻碍了对经济可行性取决于公众支持的计划项目的投资决策,由于通货膨胀的影响,这种情况已经恶化。各国政府需要尽快实施这些计划,并提供资金,以实现与脱碳目标相一致的扩大规模。
采取更大胆的行动,刺激对低排放氢气的需求创造,特别是在现有的氢气用途中
政府必须带头实施鼓励私营部门采取行动的政策,将支持措施与法规(如配额或授权)相结合,要求在现有应用中采用低排放氢气。这些措施可以与存在替代缓解方案的优先部门(如钢铁、航运、航空和长途公路运输)的技术中立法规以及低排放和接近零排放材料和产品的公共采购相补充。需要采取协调一致的行动来释放必要的需求水平,同时促进公平的竞争环境,避免行业搬迁和碳泄漏。私营部门还可以通过建立一项国际合作倡议做出贡献,该倡议侧重于化学品或炼油的需求聚合,这最适合在短期内扩大需求。
促进国际合作,加快氢认证和证书互认的解决方案
各国政府应继续推进氢气环境属性的明确法规和相关认证计划的实施。需要加强国际合作,以防止这些努力之间缺乏一致性,这可能会导致市场碎片化。在短期内,完全协调似乎是不可能的,但各国政府应该共同努力,实现证书的相互承认,这将允许一定程度的市场互操作性。根据国际能源署为2023年七国集团气候、能源和环境部长级会议提交的报告《基于排放强度的氢气定义》的建议,在法规和认证中提及氢气生产的排放强度,可以促进证书的相互承认。
快速解决监管障碍,特别是项目许可和批准方面的障碍
明确稳定的监管框架的存在必须与动态方法相平衡,与定期的市场监测相协调,努力使监管原则可行,不阻碍投资。政府应努力使许可和批准程序尽可能高效,并改善参与该过程的不同当局之间的协调,以尽量减少其对项目交付周期的重大影响,特别是对于某些基础设施开发,如新管道、地下储存和进出口码头。
支持项目开发商在通货膨胀期间保持势头,并扩大区域范围
政府可以采取干预措施应对短期金融风险,包括贷款担保、出口信贷或项目公共股权投资,以帮助正在努力应对设备和资本成本增加的项目开发商。此外,发达经济体需要筹集优惠融资——超出其最近的承诺——并加强合作,以促进新兴市场和发展中经济体的一流项目的发展,包括通过合同模板的快速标准化,以克服各方对这一新部门的不熟悉。