赛迪译丛2024年第38期（总第664期）：打造可持续的国际氢价值链报告-加水印

- 1 -2024 年 12 月 2 日第 38 期总第 664 期打造可持续的国际氢价值链报告【译者按】今年 9 月，国际可再生能源署发布《打造可持续的国际氢价值链报告》。报告认为，绿氢是到 2050 年实现净零排放目标的关键。由于绿氢的供需存在地域差异，会产生一个横跨全球的新价值链。本报告研究了促进绿氢价值链发展的重要因素，探讨了与发展中国家绿氢生产相关的环境、基础设施、社会经济和治理等各个方面，分析了氢及氢载体的运输和贸易。本报告强调了打造国际氢价值链相关的机遇和潜在风险。提出了推动绿氢价值链可持续、降低环境风险、重视氢载体的市场建设、创造本土价值、推动全球战略合作五方面的建议。赛迪智库节能与环保研究所对该报告进行了编译，期望对我国有关部门有所帮助。【关键词】绿氢 价值链 氢载体 运输和贸易 战略- 2 -一、绿氢价值链的发展背景最近的能源危机、地缘政治挑战和气候灾害再次显示了世界能源基础设施和流动的脆弱性。能源（尤其是可再生能源）的运输和贸易日益成为脱碳、负担能力和供应安全道路上的最大挑战之一。因此，当务之急是创建一个稳健、可持续的国际价值链。7 国集团（G7）利用多边合作努力解决这些挑战。（一）国际合作需求未来，可再生能源丰富、水和土地供应充足、融资成本低的地区在生产以可再生能源为基础的氢及其衍生物的过程中将具备经济潜力。而氢的需求中心可能不具备大规模生产的条件。绿氢及其衍生物在能源转型中具有重要作用，其生产和贸易将可能形成新的全球市场，涉及复杂的国际价值链。打造可持续的国际氢价值链，需要大量的基础设施投资，并保障环境的可持续性和社会公正性。由于远距离价值链的复杂性、利益相关方之间需要密切合作、社会认知提升、长期可持续性等原因，必须对价值链评估采取整体和全面的方法。（二）报告研究范围本报告探讨了偏远发展中国家与未来需求中心之间的绿氢价值链。重点从经济、治理、环境以及对发展中国家的社会经济影- 3 -响等多维度进行分析。如图 1 所示。图 1：可持续的国际氢价值链的选定维度和方面二、氢的生产与需求现状及趋势（一）需求现状与预测G7 成员国承诺最迟在 2050 年实现温室气体净零排放。电力行业以及交通、工业、建筑等终端用能行业需要进行全面改造。能源系统脱碳的主要驱动力包括：提高能源效率、加快部署可再生能源和直接电气化。在净零目标下，电将成为主要的能源载体，占全球最终能源消耗的一半以上。经济技术经济潜力激励计划04给发展中国家带来的益处能源获取就业和技能发展工业发展03治理监管框架氢战略和计划0201环境氢气生产的排放强度/温室气体足迹电力供应长途运输氢气载体的能量平衡水的需求和供应- 4 -20202050（1.5℃情景）374 艾焦 最终能源消耗总量最终能源消耗总量（%）353 艾焦 最终能源消耗总量63%化石燃料4% 其他在氢中的可再生份额94%6%生 物 质 的传统用途5%生物质的现代使用12%化石燃料16%生物质的现代使用14%氢（直接使用和合成燃料）*7%其他22%电力（直接）51%电力（直接）28%在电力中的可再生份额91%在电力中的可再生份额资料来源：国际可再生能源署（2023a）。图 2：按能源载体分列的最终能源消耗总量：国际可再生能源署提出的1.5℃情景氢在能源转型中发挥至关重要的作用。根据国际可再生能源署（IRENA）的 1.5℃情景，到 2050 年，氢和氢衍生物将占最终能源消耗总量的 14%。氢气总产量将比 2020 年增加五倍以上。绿氢电解槽的累计装机容量到 2030 年将达 428 GW；到 2050 年达 5722 GW，如图 3 所示。预计 2050 年绿氢所需的电力与当前- 5 -全球电力消耗量相当。总计（拍焦）（千兆瓦）电解槽总容量（GW）清洁氢（PJ）注：1.5-S=1.5℃情景；GW= 千兆瓦；PJ=拍焦资料来源：（国际可再生能源署，2023a）。图 3：2020 年、2030 年和 2050 年全球清洁氢供应（二）生产潜力分析绿氢生产的关键在于获取丰富且廉价的可再生能源，同时考虑土地、水资源和基础设施等因素。预计到 2050 年，全球绿氢的开发潜力将达到全球一次能源需求量的近 20 倍。随着成本与可用可再生能力之间的平衡，绿氢的潜力将随着时间的推移而改变。- 6 -贸易形式可能包括纯氢和氢衍生物，且氢衍生物贸易可能更重要。根据 IRENA 的 1.5℃情景，到 2050 年，全球约 25%的氢气需求将通过国际贸易实现。其中，约 55%将以纯氢形式运输，主要集中在两个区域市场：欧洲（占 85%）和拉丁美洲。其余 45%将主要以氨的形式运输。1注：PJ=拍焦；NH3=氨；H2=氢。资料来源：（国际可再生能源署和世界贸易组织，2023）。免责声明：本地图仅供参考。本地图上显示的边界和名称并不意味着国际可再生能源署的认可或接受。图 4：绿氢及其衍生物：1.5℃情景下 2050 年的贸易预测三、绿氢生产的环境影响（一）排放强度1由于这些数字是基于成本优化模型得出的，因此没有考虑更多的决定性因素，如政治稳定、能源安全和经济发展等。- 7 -氢价值链的可持续性取决于排放强度，不同生产途径的排放强度不同。排放强度越低，对实现气候保护目标的贡献就越大。通过生命周期评估得知：绿氢的排放强度最低；灰氢的排放强度最高；蓝氢的温室气体排放量仅比灰氢低 9%-12%。（二）电力供应电解制氢的碳排放取决于电力来源，使用可再生电力可确保零碳排放。尽管现在的电网并非净零排放，但在过去的十年中，全球可再生能源在电力容量中所占的比例一直在增加，从 27.2%增加到 40.2%。随着电网的进一步绿化，电制氢的排放强度将得到降低。（三）激励措施和法规影响近年来 ，各国出台了一系列的激励计划、监管框架和机制等，如欧盟的碳边境调节机制旨在为进口氢气和氢衍生产品的排放定价。美国的《通胀削减法案》则为碳强度较低的氢气生产提供资金支持。日本正处于设计本国生产和进口氢气激励计划的早期阶段，计划采用差价合约方法。还有拍卖系统和税收抵免等措施。这些将对氢的生产和消费产生重大影响。（四）水资源供应水是仅次于电的第二大影响因素。绿氢的水足迹小于蓝氢或灰氢的生产，但全球到 2050 年所需的绿氢产量仍需大量水资源。- 8 -一些地区可能因水资源短缺面临挑战，需要综合考虑能源和水资源规划。在淡水资源不足的情况下，绿氢生产可能需要采用海水淡化方法。四、氢载体技术推动绿氢运输和贸易氢的运输形式多样。长距离运输可以气体形式通过管道运输，也可以冷却液体形式船上运输。氢还可以转化为氨、甲醇、液态有机载氢体以液态形式运输。（一）氨（Ammonia）可再生氨由可再生氢和氮气通过哈伯-博世过程制成，可作为能源载体或化学原料。国际上已有一定规模的氨运输基础设施-航运和港口，未来产能将扩大 10 到 15 倍，需要在储运方面加大投资。但氨是危险化学品，具有腐蚀性和毒性，在整个运输链需最大限度地降低泄漏风险。在风光资源丰富的地区，可再生氨的成本约为 720 美元/吨。预计到 2030 年，成本将降至 480 美元/吨，到 2050 年降至 310 美元/吨。（二）液氢（Liquid hydrogen）氢可