2023年回顾 全球氢能行业的关键发展和趋势（第2部分：使用）
作者：利柯林斯、波莉·马丁 来源：氢洞察四项绿色欧盟法令《可再生能源法令》《替代燃料基础设施条例》AFIR《欧盟海运燃料法案》FuelEU《欧盟航空燃料法案》ReFuelEU Aviation今年签署的四项欧盟法令将助力欧洲绿氢需求增长，各国政府现已将其列为无法电能化行业的首选。前言 2023年，各国政府不断完善氢能战略，重点在清洁氢（或绿氢）的应用，并得出应将绿氢应用于难度较大或未大规模转化电能领域的结论。爱尔兰气候部长伊蒙·瑞安在国家氢能战略文件中，对当前多数国家（除日本和韩国外，详见下文）在氢能应用方面所采取的策略进行了精辟的论述。 他强调：“不要被氢气转化电能更佳的应用效果迷惑。”他补充说，除非氢气的应用高效实用，否则不会轻易选择这应用路径。
https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/a217623fefe7730af779cd95f305be2b-sz_93523.jpg 这可能会使氢气在汽车和家庭供暖的应用减少，而乐见其成的主要都是一些既得利益集团。当前，西方政府可能普遍将氢气在汽车和供暖锅炉中的应用视为非主流的解决方案。与以往相比，政府在这些领域投入公共资金的意愿不高。相反，政府更倾向于支持使用清洁氢气或其衍生物来替代由化石燃料制成的高污染灰色氢气，特别是在化肥、化工和炼油等行业。此外，政府还推动清洁氢气在钢铁脱碳和长途运输领域的应用，如卡车、船舶和飞机等。
值得关注的是，欧盟最新的《可再生能源法令》已于10月底正式颁布实施，该指令包含了确保以上相关行业逐步增加使用绿氢或其衍生物的条款。该法令即REDIII，规定了氨、化学品、炼油和钢铁等行业必须在2030年前至少有42%的氢气是可再生能源生产的绿氢，计划到2035年将这一比例提升至60%。该法令还规定，到2030年，所有运输燃料中至少1%应为非生物来源的可再生燃料（RFNBO），这是欧盟对绿氢及其衍生物（例如氨或甲醇）的官方称谓。今年还签署了其他三项欧盟法令，这些法令将对绿氢的使用产生重大影响。https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/f7fdc7198a4faf0b6c6d3dd2e16cdf24-sz_97284.jpg 《替代燃料基础设施条例》（AFIR）已于9月正式成为欧盟法律，该条例要求27个成员国确保到2030年，在规划的泛欧运输网络（TEN-T）核心路线上，每隔200公里或在每个“城市节点”都设有对公众开放的加氢站，以服务包括重型和轻型车辆在内的各类车辆。TEN-T核心网络连接欧洲各地的“城市节点”，这是对欧盟424个主要城市的称呼，包括港口、机场、铁路终点站。
《欧盟海运燃料法案》FuelEU法令也在同一时间生效，规定所有在欧盟水域航行、总吨位超过5000吨的船舶，自2025年起必须减少2%的温室气体排放。此后，减排目标将逐年提高：2030年达到6%，2035年达到14.5%，2040年达到31%，2045年达到62%，在2050年实现80%的终极减排目标。为鼓励船只使用（RFNBO），到2033年底，使用（RFNBO）将加倍计算其减排量。 《欧盟航空燃料法案》ReFuelEU Aviation法令在10月颁布实施，规定从2030年起，所有从欧盟机场起飞的飞机必须使用至少1.2%的合成煤油作为航空燃料。这种合成煤油是通过结合绿氢和在费托（FT）过程中捕获的二氧化碳制成。从2032年到2034年，这一比例将提升至2%，并计划到2050年进一步增加至35%。https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/1d681061c9c9f2a8e577c4a99e7f01bd-sz_106854.jpg 四项欧盟法令为欧洲绿氢及其衍生物打下市场基础，而给蓝氢（通过化石气制取并结合碳捕获和储存技术）的市场空间相对很少。
汽车和卡车交通领域 2023年，前景不妙的氢能乘用汽车，前景美妙的氢能卡车。 2023年，在美国唯一拥有加氢站的加利福尼亚州以及全球最大的氢能乘用汽车市场韩国，氢能乘用汽车车主苦不堪言。在加利福尼亚州，美国最大的氢气零售商True Zero管理着该州53个加氢站中的37个。该公司自2021年4月开始将其氢气价格从每公斤13.14美元上调至36美元，与此同时，其他竞争对手也相应提高氢气价格。 根据“氢洞察”的测算，氢能车丰田Mirai在该州的使用成本几乎是特斯拉电池电动汽车的14倍。此外，自8月以来，该州近半数的加氢站因氢气供应商中断供应而关闭。在加州政府警告需求不足可能导致未来投资风险后，加州于9月份决定减少对新建加氢站的州政府补贴。 同样，韩国也遭遇了类似状况，7月份加氢站的价格飙升了三分之一，不久，氢气供应出现重大短缺导致该国四分之三的加氢站暂停运营。https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/5f971c2e51e55e8fb5d4afdde10048b0-sz_92627.jpg 在2023年，全球燃料电池汽车（FCV）的销量持续下滑。据报道，韩国7月份的销量同比大幅下降了38%。尽管韩国政府仍在推进其目标，即到2030年在道路上运行27万辆氢燃料汽车以及3万辆公交车和卡车，但该国已经减少了对氢燃料汽车的补贴，然而，许多人已经对能否实现目标持怀疑态度。 韩国汽车移动行业协会主席Nam Hoon Kang在9月份向“氢洞察”透露，“首先，燃料电池汽车正面临来自性能更佳、效率更高、成本更低的电动汽车的激烈竞争。因此，大多数寻求环保汽车的消费者更倾向于选择电动汽车而非燃料电池汽车。”“其次，燃料电池汽车使用起来非常不方便，因充电站比加氢站更多。”
甚至丰田的首席技术官中岛弘树（Hiroki Nakajima）在10月份也公开承认，尽管自2014年起丰田一直在推广其Mirai燃料电池汽车（FCV），但该车型并未达到预期目标。他指出，商用卡车可能才是氢气在公路运输领域未来的最佳应用场景。https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/895365fa63608e90b78354deefb12478-sz_94391.jpg 更严峻的却可能是丹麦的氢能汽车市场。自9月以来，由于盈利能力不足，丹麦唯一的加氢站运营商Everfuel关闭了其所有加氢站，使得车主无法为车辆加氢。Everfuel在其第二季度财报中声明：“第一代汽车加氢站已无法实现盈利，技术已达到淘汰阶段，因此将停止运营。”该公司将这一问题归咎于欧盟的AFIR法规，该法规要求加氢站必须能够同时为重型卡车提供服务。这一变化直接影响了哥本哈根的出租车运营商Drivr，导致其100辆丰田Mirai氢能汽车无法加氢。https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/cb58e0cb0fd7f47e0f512822bb189a3d-sz_90417.jpg 相对振奋的是，整车生产商今年加强了对氢动力系统的研发，推出更长续航里程的新车型。 今年，德国卡车制造商戴姆勒Daimler、中国初创企业海珀特Hybot，以及巴士制造商Irizar和Temsa都推出了续航里程超过1000公里的汽车，这些车型在长途旅行方面相较于电池电动汽车展现出了显著的优势。相比之下，大肆宣传的特斯拉半电池电动卡车的续航里程只有500英里（805公里）。
尽管根据AFIR法令，预计未来几年欧洲将增设数百个加氢站，且重型氢动力车辆具有更长的续航里程和更快的加氢时间，但一些批评者指出，这些车辆较高的运营成本以及电池技术的持续进步可能会迅速削弱燃料电池车辆（FCV）目前可能拥有的任何短期优势。氢能拥护者也反驳，由于需要大量可再生电力，几乎不可能在同一地点为多辆电池卡车快速充电。公交轨道公共交通领域
对氢能公交和氢能轨道，2023年也不是太友好。 欧洲及美国的相关的运营商报告，氢能公交和氢能轨道面临技术和氢气供应方面的困难。并得出结论，从长远来看，采用电池供电可能在经济性和操作便利性方面更具优势。如，德国国有公共交通公司，曾在2022年推出全球首条纯氢动力铁路线，但在2023年8月宣布计划转向全电动运营，这一决策是基于他们认识到电池驱动列车的运营成本相对较低。同样，法国某城市，作为2019年率先推出铰接式氢燃料电池公交车的先行者，由于在过去四年中频繁遇到故障，且氢燃料成本几乎翻倍，该市决定未来将转向电池电动公交车。https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/9a49e2f1f36754cb7cf4b3189b70ff9b-sz_108319.jpg 现实也是如此，瑞士列车制造商Stadler，一家同时生产电动和氢动力列车的公司，在8月份表示，电池驱动的列车每每在德国铁路运营商举办的旨在寻找低碳列车的技术竞标中胜出，并适用于所有铁路线路。Stadler的一位高级管理人员解释称，氢能列车相较于电池列车在维护上更为复杂，且其燃料电池平均需在三年内更换。此外，一个德国乘客团体批评氢能轨道是“对纳税人金钱的浪费”，唯一价值是“昂贵的打卡拍照网红点”。
加拿大魁北克省在6月至9月期间进行了一项为期三个月、投资300万加元（约合230万美元）的氢能轨道试验。制造商阿尔斯通宣告试验取得成功，但自试验开始以来，支持该试验的省级政府尚未对试验结果公开发表任何评论。https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/7920feeeca46571abca9f160b8cfbb1e-sz_92368.jpg 然而，一些城市今年购置了不少氢能公交，如德国科隆、意大利威尼斯、博洛尼亚、费拉拉（后三个城市明确利用新冠疫情后的复苏资金来采购）。在测试了一款顶级氢能公交后，加利福尼亚州的圣克鲁斯市决定购买57辆氢能公交。这一决策是基于电动公交车在翻越城市周边山丘时面临电量不足的问题，无法支持完成整个路线并返回基地进行充电。
航运领域 尽管氨普遍被认为是未来交通运输领域最具潜力的燃料，颇受那些寻求大规模出口氢衍生物的投资商的青睐，但今年航运行业对甲醇的兴趣似乎更为浓厚。 在船舶发动机中燃烧甲醇确实会产生二氧化碳，但如果甲醇来源于绿色氢气和捕获的二氧化碳，理论上它也可以被视为一种净零排放燃料。马士基的首艘双燃料甲醇动力船“劳拉·马士基”号今年已经完成了首航。目前，该公司还有25艘同类型船只订单，预计明年交付。尽管马士基的甲醇供应商OCI向“氢洞察”确认，目前供应的甲醇源自生物原料，而非绿氢和捕获的二氧化碳生产，但随着更多绿色甲醇生产设施的建立，这一状况有望有所改变。例如，马士基在埃及和西班牙的子公司C2X，以及瑞典的Orsted正在开发的工厂，都可能成为绿色甲醇的供应商。https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/f3565bf363dd9bd3f215fe2eb667d937-sz_103505.jpg 负责全球航运业监管的联合国机构国际海事组织（IMO）今年开始更加重视航运业的脱碳问题，并达成力争在2050年左右实现国际航运温室气体零排放的目标。然而，IMO关于将氨（有毒危化品）作为燃料的规定预计将在2024年底才能获得批准。尽管国际海事组织（IMO）尚未批准氨作为航运燃料，澳大利亚铁矿石巨头安德鲁·福雷斯特的Fortescue公司已经推出了首艘使用氨作为燃料的船只“绿色先锋”号。目前，该船仍以柴油为动力，等待IMO的相关批准。同时，欧盟的FuelEU法令预计将推动绿氨或绿甲醇在运输燃料领域的应用，与ReFuelEU Aviation法令在航空领域的推动作用相似。https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/ad81b9fd8f82c5974ff6dda45d0af36a-sz_105011.jpg航空领域 今年，氢动力飞机首次成功试飞，多家投资商参与了这一里程碑式的飞行。制造商们正争相成为首家提供商业氢动力飞行服务的公司。 英国的ZeroAvia和美国公司Universal Hydrogen成功测试了一款客机，该客机配备了使用气态氢气的燃料电池发动机（以及一台传统的喷气燃料发动机）。与此同时，德国的H2Fly在建造了配备低温液态氢储罐的HY4演示机后，于9月实现了世界上首次100%氢动力飞行。https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/ecae3c41ebe7726d84be0d6c077ad40a-sz_84952.jpg 7月，英国首家纯可再生能源供应商Ecotricity的创始人Dale Vince宣布了一项计划，即在2024年初推出全球首家氢动力航空公司。然而，在选定的氢气发动机完成监管审批期间，该公司将在首年运营中使用煤油。Vince表示，新的“Ecojet”航空公司将在爱丁堡和南安普顿之间运营19个航班，ZeroAvia为其提供氢动力燃料电池发动机。
11月，法国空中客车公司驾驶一架配备100%氢燃烧发动机的滑翔机升空，据称是为了研究飞机的续航航程，该公司的目标是到2035年让氢动力客机升空。虽然空中客车的滑翔机无法依靠自己的动力起飞，但罗尔斯·罗伊斯和易捷航空在9月证明，在最大推力下，100%的氢可以在大型飞机发动机中燃烧。然而，在11月，罗尔斯·罗伊斯的首席执行官同时也指出，直接由氢气驱动的飞机可能在未来15至20年内还不会出现。相反，在这段时间内，更大可能使用由绿氢制成的合成煤油和生物质衍生的可持续航空燃料（SAF）。供暖领域
在英国，使用氢气为家庭供暖的行政主导的推广热度大减，氢气供暖在效率上明显不如电动热泵，分析人士一直对氢供暖方案持批评态度，认为其效率低下。尽管威斯敏斯特最初计划在2000年进行家庭氢供暖试验，但由于公众的强烈反对，仅有的两个计划中的“乡村”试验地点——惠特比和雷德卡尔——最终在最后关头也被取消。英国政府官员已经宣布，氢气供暖不太可能成为主流选择。时任能源大臣格兰特·沙普斯在6月份也表示，氢供暖“不太可能成为英国的发展方向”，而官员卡拉南勋爵在11月也承认，实际上“实现大规模氢供暖几乎是不可能的”。 在德国，执政联盟中的两大主要政党——社会民主党和绿党——试图在他们新的、备受争议的清洁供暖法案中排除氢气供暖，但这一提议被联盟中的小党派自由民主党所否决。随后，各方达成了一个妥协方案，即计划到2035年将天然气网络转换为使用纯氢气。然而，全国性的天然气网络运营商协会表示，天然气分销商无法实现这一目标，因此相关公司决定停止所有与氢气供暖相关的工作。气候部长后来也承认，氢气可能是实现清洁供暖方案中最昂贵的。德国联邦议院的委员会试图修改法案，禁止氢气应用于建筑物供暖，法案最终未通过。https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/2f82452c225fe862e051e6cd8b9bcc4e-sz_107546.jpg 此外，现已有54项独立研究得出结论，认为氢气在供暖领域应用前景不大，且暂时没有任何研究持反对意见。尽管如此，对氢气供暖拥护者来说，今年还是有几个积极信息的。
今年1月，韩国公布了创建六个“氢能城市”的计划，这些城市将使用氢气为建筑物供暖。7月，荷兰的小城市Stad aan 't Haringvliet投票决定将其天然气供暖系统转变为利用过剩的风能和太阳能生产的绿氢，并计划提供补贴以弥补成本上的差异。绿色钢材领域
今年，钢铁行业已成为氢气的主要采购商，因为在炼钢过程中，从矿石中提取铁的关键步骤需要使用绿氢来实现脱碳。钢铁生产目前依赖于焦煤，它不仅提供高温热量，还通过与焦炭中的碳反应化学去除氧化铁矿石中的氧气（生成CO2）。然而，绿氢也能执行相同的去氧过程，只是氧气与氢气反应生成的是水蒸气（而非CO2）。尽管钢铁行业贡献了全球7-11%的二氧化碳排放量，但钢铁是能源转型过程中的关键材料，风力涡轮机、输电塔以及电解槽等设备大多由钢铁合金制造。鉴于钢铁行业在国家经济中占据重要地位，各国政府对本国的钢铁产业脱碳甚为积极。灰钢向绿钢的转型涉及替换现有设备，包括氢基直接铁还原设施和电弧炉，这要求巨额的前期投资以及更高的运营成本。为实现这一转变，政府不得不向企业提供数十亿美元的补贴。https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/0be3ba7c3715dcb26da968dcc4ac2ca4-sz_81333.jpg 上周，欧盟批准了德国政府26亿欧元的资金申请，用于部分脱碳改造Stahl Holding Saar（SHS）旗下的钢铁厂。这是继五个月前批准向蒂森克虏伯提供20亿欧元国家援助之后的又一支持举措，后者旨在杜伊斯堡建设一座新型“氢能”钢铁厂。本月，欧盟从其创新基金中向瑞典北部的H2 Green Steel提供了7亿欧元的资金。今年夏天，欧盟批准法国和比利时政府分别向总部位于卢森堡的钢铁巨头安赛乐米塔尔提供2.8亿欧元和8.5亿欧元的国家援助。4月，德国钢铁制造商萨尔茨吉特表示，在获得近10亿欧元的补贴（德国政府7亿欧元，下萨克森州地区政府3亿欧元）后，将在2025年底前开始将其所有生产设施改造为使用绿氢和电弧炉。https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/f27cf9b8d597fdb991df83b43a4cd3dc-sz_61479.jpg 非洲（纳米比亚）、阿拉伯联合酋长国和阿曼的第一座绿色钢铁厂今年开始施工。投资者、政客、资本家对绿色钢铁的兴趣之一在于，其额外成本较容易被产品价格所吸收。如，在汽车制造中，用绿氢替代灰氢，仅会导致车辆售价增加约300欧元，对于一款售价数万欧元的汽车来说，这一成本几乎可以忽略不计。绿色钢铁公司已经与包括保时捷在内的汽车公司签订了多份具有约束力的供应合同，瑞典钢铁公司SSAB将从2026年起向卡车制造商斯堪尼亚供应绿色钢铁。
https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/d44bd0a44ee8126b2ca0b0bb327a2a47-sz_94244.jpg 在世界某些地区，用廉价绿氢生产绿铁，出口绿铁而非氢气的策略更可行和有着更受欢迎趋势。纳米比亚的奥希韦拉绿色钢铁厂正计划采用这一策略，乌拉圭的新国家氢能战略中包含了出口直接还原铁（DRI）的愿景，澳大利亚的自由钢铁公司也在规划出口DRI，美国的电解槽制造商Plug Power在芬兰提出了一个1GW的绿氢项目，该项目旨在出口DRI，而非氢气或氨。化肥和化工领域 https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/ecb2b87682e75129fc5ac1bd710cf1fa-sz_85447.jpg 对依赖灰氢的化肥和化工行业而言，因缺少其他有效脱碳方案，采用绿氢脱碳尤为关键。鉴于化肥行业对粮食生产的重要性，短期内，化肥行业是可再生氢急需攻坚的应用领域。然而，大部分公司在再生氢应用方面犹豫不决，原因是担心绿氢成本较高可能会推高下游产品价格，进而传递到食品价格，超出消费者接受能力而影响采购意愿。此外，还有长期供应合同可能带来的价格锁定风险，考虑到可再生氢生产成本趋势向下，当前锁定的绿氢供应协议价格可能会高于未来几年的实际市场价格。 可喜的是，早在今年1月，多个化肥生产商Fertiberia、Yara、OCI还是被Rystad Energy列为全球前九大清洁氢供应商。石化炼油领域
炼油行业正越来越倾向于放弃使用灰氢，灰氢通常用于原油脱硫和加氢裂化过程，即将重质瓦斯油转化为轻质分子，如柴油和汽油等燃料。在9月，法国石油巨头TotalEnergies启动了一项大规模招标，计划每年采购50万吨绿氢，以替代其在欧洲炼油厂目前使用的灰氢。为满足这样的产能需求，将需要大约5GW的电解槽容量和10GW的专用可再生能源，预计总投资约为140亿欧元。几天后，葡萄牙石油和天然气公司Galp在其位于Sines的炼油厂对一个100MW的绿氢项目作出最终投资决定（FID），Sines是葡萄牙最大的石化灰氢消费国。近几个月来，鹿特丹港的两个蓝氢项目都作出投资决定，它们的氢都将用于炼油。https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/50f7a3fad6015f743cb096abdbdd09dd-sz_82596.jpg 今年1月，壳牌还被Rystad列为世界顶级清洁氢供应商之一。壳牌的六项氢气购买协议旨在替换其炼油厂目前使用的灰氢。其中最引人注目的项目是位于鹿特丹的荷兰1号氢工厂，该工厂计划利用海上风电生产绿氢。壳牌于2022年7月对这座200兆瓦的项目作出投资决定，项目计划于2025年开始运营。日本和韩国
日本和韩国均面临可再生电力资源不足的问题，无法满足其电力需求。因此，两国均计划大量进口清洁氢气或其衍生物，以用于发电、交通运输和供暖。由于这两个国家人口密集，缺乏适宜的土地建设大型风电场或太阳能发电站，且地理位置较为偏远，而进口其他地区的清洁电力成本奇高又困难重重。两国与近邻国家朝鲜、中国、俄罗斯的国家政治关系不密切也不稳定，均不足以提供支持两国经济发展所需的清洁电力。https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/820762439f25783311d70e80d197250e-sz_104880.jpg 海上风电或许是这两国清洁电力的最佳选择，但目前两国在这一领域的开发进展缓慢。正如SK Ecoplant的高级执行官Woojin Jang最近向氢洞察透露，要解决困境，韩日需加大加快投入建设足够的海上风电设施，因而两国短期内氢气仍需依赖大量进口。https://img.xiumi.us/xmi/ua/1tx9e/i/b6bcc0bdd34303967bc7a865e82086fe-sz_27343.jpg微信号｜氢能安全长按关注天下氢能第一，古今易燃无双。
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