如果說(shuō)1990年代是風(fēng)能的十年，2000年代是太陽(yáng)能的十年，2010年代是電池的十年，那么2020年代可能會(huì)把我們推向能源轉(zhuǎn)型的下一個(gè)前沿：氫。現(xiàn)在，幾乎每周都有新的氫氣項(xiàng)目或重大突破躍入我們眼簾。
僅在過(guò)去五年中，就有30多個(gè)國(guó)家制定或開(kāi)始準(zhǔn)備國(guó)家氫戰(zhàn)略(IEA 2022)。巴黎氣候目標(biāo)是一個(gè)關(guān)鍵推動(dòng)因素，但俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)和天然氣價(jià)格飆升也推動(dòng)了向更綠色燃料的轉(zhuǎn)變。經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)政策也很重要。
正如我們所知，清潔氫有可能顛覆能源的地緣政治。圍繞清潔氫及其衍生品(如氨)可能出現(xiàn)新的貿(mào)易領(lǐng)域。擁有充足太陽(yáng)能和風(fēng)能的國(guó)家可能會(huì)成為綠色燃料的主要出口國(guó)或綠色工業(yè)化的地點(diǎn)。
隨著各國(guó)渴望在氫價(jià)值鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)取得技術(shù)領(lǐng)先地位，工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)可能會(huì)加劇。總的來(lái)說(shuō)，擴(kuò)大清潔氫的使用規(guī)模可以促進(jìn)激烈的地緣經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)，刺激新的聯(lián)盟和合作，并在未來(lái)的氫生產(chǎn)和使用中心產(chǎn)生新的能源節(jié)點(diǎn)。
它是宇宙中最小的分子，但作為全球能源轉(zhuǎn)型的清潔燃料，氫具有巨大的潛力。它是一種可以在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒的氣體，也可以在燃料電池中使用，為車輛提供動(dòng)力、發(fā)電或提供熱量。 它可以作為原料和其他化學(xué)產(chǎn)品的組成部分，如氨(一種關(guān)鍵的肥料元素)和甲醇(用于塑料生產(chǎn))。氫及其衍生物可以無(wú)限期地儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐或鹽穴中，這意味著它們可能是長(zhǎng)期儲(chǔ)存能源的關(guān)鍵解決方案之一。 最關(guān)鍵的是，氫可以取代化石燃料，而不排放二氧化碳。就像電力一樣，它是零碳能源的載體，但當(dāng)涉及到難以用電的脫碳部門(mén)時(shí)——想想重工業(yè)、長(zhǎng)途運(yùn)輸或季節(jié)性儲(chǔ)存——它有優(yōu)勢(shì)。 大多數(shù)脫碳方案都預(yù)計(jì)氫將在本世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)凈零排放方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。例如，國(guó)際能源署(IEA)和國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)(IRENA)預(yù)計(jì)，到2050年，氫氣將滿足12 - 13%的最終能源需求，而目前幾乎為零。 氫已經(jīng)是一個(gè)主要的工業(yè)，但目前的氫市場(chǎng)有三個(gè)特征即將發(fā)生根本的轉(zhuǎn)變：今天的氫仍然主要由化石燃料制成，幾乎完全用作原料而非燃料，而且主要是在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)和消費(fèi)。 如果氫氣要發(fā)揮其潛力，成為清潔能源拼圖中缺失的一塊，價(jià)值鏈上的每一個(gè)步驟都必須進(jìn)行大規(guī)模改革。它的生產(chǎn)必須轉(zhuǎn)向更清潔的能源，它的消費(fèi)必須擴(kuò)大到新的領(lǐng)域——氫及其衍生品可以成為國(guó)際交易的能源商品。 然而，清潔氫氣發(fā)展的途徑仍然存在爭(zhēng)議。兩個(gè)主要的斷層線出現(xiàn)了：如何生產(chǎn)它，以及在哪些行業(yè)部署它。 在生產(chǎn)方面，清潔氫的兩條主要途徑是“綠色”氫來(lái)自可再生電力，“藍(lán)色”氫來(lái)自天然氣，并配備了碳捕獲技術(shù)。 綠色氫曾經(jīng)比藍(lán)色氫貴兩到三倍，但那是在天然氣價(jià)格危機(jī)之前。此外，綠色氫氣在降低成本方面潛力最大。現(xiàn)在，越來(lái)越多的預(yù)測(cè)顯示，在本十年結(jié)束之前，綠色氫將比藍(lán)色氫和“灰色”氫(來(lái)自化石燃料)更便宜。 這兩種途徑都引發(fā)了各自的爭(zhēng)論。綠色氫氣的生產(chǎn)可以從其他終端用途轉(zhuǎn)移可再生電力，這引發(fā)了關(guān)于是否應(yīng)該適用“附加性”標(biāo)準(zhǔn)的爭(zhēng)論——也就是說(shuō)，是否只有當(dāng)氫氣是由可再生能源生產(chǎn)時(shí)才可以被稱為綠色的。 它還可能加劇一些地區(qū)的水資源壓力。畢竟，陽(yáng)光最充足的地方往往也是最干燥的地方。就藍(lán)氫而言，它引發(fā)了人們對(duì)潛在甲烷泄漏、二氧化碳捕獲不足和化石天然氣基礎(chǔ)設(shè)施鎖定的擔(dān)憂。其他生產(chǎn)途徑，如核能或生物質(zhì)來(lái)源，也同樣存在爭(zhēng)議。 在消費(fèi)方面，類似的爭(zhēng)論也很激烈。氫有時(shí)被稱為能源轉(zhuǎn)型中的瑞士軍刀，因?yàn)槟憧梢杂盟鰩缀跛械氖虑椋M管它可能并不總是最好的工具。 使用氫氣通常不是一種比直接通電更節(jié)能的方式。例如，要用氫燃料汽車行駛同樣的距離，你需要比電動(dòng)汽車多兩到三倍的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)(Transport&Environment 2020)。某些難以減排的行業(yè)，如鋼鐵、海運(yùn)和航空，將需要?dú)浠驓涞难苌?mdash;—這是毋庸置疑的。 然而，不加選擇地使用氫可能會(huì)減緩能源轉(zhuǎn)型。
技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)
近年來(lái)，受新冠疫情后恢復(fù)支出和俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)的推動(dòng)，對(duì)清潔氫的政策支持有所增加。根據(jù)國(guó)際能源署的數(shù)據(jù)，專注于清潔氫能源的公司籌集到的資金比以往任何時(shí)候都要多，目前每年在清潔氫能源方面的投資達(dá)到5億美元。在未來(lái)的一二十年里，這將成為一個(gè)價(jià)值數(shù)十億美元的國(guó)際產(chǎn)業(yè)。 這種地緣經(jīng)濟(jì)考量已經(jīng)影響到了氫氣政策。例如，在歐洲，有人擔(dān)心中國(guó)可能會(huì)像主導(dǎo)太陽(yáng)能光伏(PV)制造、電池生產(chǎn)和稀土開(kāi)采一樣，主導(dǎo)氫工業(yè)。 因此，許多國(guó)家的氫戰(zhàn)略既是工業(yè)政策的工具，也是脫碳的工具。在能源轉(zhuǎn)型的這些關(guān)鍵領(lǐng)域，各國(guó)的戰(zhàn)略利益在于成為技術(shù)創(chuàng)造者，而不是技術(shù)接受者。 氫價(jià)值鏈中最大的獎(jiǎng)勵(lì)可能是生產(chǎn)綠色氫所需的電解槽。像太陽(yáng)能光伏一樣，電解槽是一種非常模塊化的技術(shù)，需要陡峭的學(xué)習(xí)曲線。電解槽今天可能就像10-15年前的太陽(yáng)能光伏技術(shù)一樣，處于從小眾向主流轉(zhuǎn)變的風(fēng)口浪尖上。 據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)報(bào)道，盡管這個(gè)新興行業(yè)仍處于很大的變化之中，但中國(guó)制造的電解槽比西方制造的便宜75%。 許多國(guó)家和地區(qū)都有支持清潔氫的措施，但美國(guó)最近通過(guò)了《降低通貨膨脹法》，加大了賭注。其慷慨的稅收抵免(每公斤3美元)將使美國(guó)的可再生氫成為世界上最便宜的氫氣。 美國(guó)的這項(xiàng)法律可能影響了歐洲議會(huì)9月份的決定，即放松對(duì)綠色氫氣的附加規(guī)定，當(dāng)時(shí)業(yè)內(nèi)人士警告稱，該行業(yè)將大規(guī)模向美國(guó)轉(zhuǎn)移。 氫及其衍生品可能導(dǎo)致能源貿(mào)易關(guān)系的重構(gòu)。一些地區(qū)，尤其是歐洲和東北亞，正準(zhǔn)備成為氫氣的主要進(jìn)口國(guó)；其他國(guó)家則夢(mèng)想成為主要出口國(guó)，甚至像澳大利亞那樣成為可再生能源超級(jí)大國(guó)。 澳大利亞、中東和北非等化石燃料出口國(guó)有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：它們可以利用現(xiàn)有的能源貿(mào)易關(guān)系、熟練的勞動(dòng)力和已建立的基礎(chǔ)設(shè)施，成為清潔氫的出口國(guó)。對(duì)這些國(guó)家來(lái)說(shuō)，這是一種頗具吸引力的方式，既能使經(jīng)濟(jì)多元化，又能保持能源出口國(guó)的地位。 然而，認(rèn)為氫氣將取代化石燃料給予這些國(guó)家同樣的地緣政治影響力是愚蠢的。與石油和天然氣不同，氫是一種人造產(chǎn)品。只要有電和水，它就可以生產(chǎn)。即使是用天然氣生產(chǎn)，也屬于轉(zhuǎn)換業(yè)務(wù)，而不是開(kāi)采業(yè)務(wù)。因此，氫并不是石油的零碳版本。 對(duì)于那些目前依賴化石燃料進(jìn)口但擁有豐富可再生能源潛力的國(guó)家，例如智利、摩洛哥和納米比亞，氫可能更多地會(huì)成為地緣政治游戲規(guī)則的改變者。一個(gè)德國(guó)企業(yè)聯(lián)盟正在納米比亞開(kāi)發(fā)一個(gè)價(jià)值94億美元的綠色氫氣項(xiàng)目，這幾乎相當(dāng)于該國(guó)的GDP。 COP27聯(lián)合國(guó)氣候變化峰會(huì)的主辦國(guó)埃及，僅今年就吸引了超過(guò)400億美元的投資承諾，用于綠色氫和綠色氨項(xiàng)目。在生產(chǎn)廉價(jià)綠色氫方面，沒(méi)有哪個(gè)大陸比非洲更有技術(shù)潛力。 要實(shí)現(xiàn)清潔氫的規(guī)模化需要克服許多障礙，而這些障礙需要國(guó)際治理。我們只強(qiáng)調(diào)其中三個(gè)。 首先，必須進(jìn)一步降低成本，提高產(chǎn)量。政府可以通過(guò)公共采購(gòu)和碳“差價(jià)合約”等政策工具，在相關(guān)行業(yè)創(chuàng)造持久需求，從而幫助降低清潔氫供應(yīng)投資的風(fēng)險(xiǎn)。 其次，需要建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證和監(jiān)控流程，以確保整個(gè)清潔氫價(jià)值鏈的安全性、互操作性和可持續(xù)性。這些措施不應(yīng)只關(guān)注防止氫氣泄漏或減少排放，還應(yīng)關(guān)注其他領(lǐng)域，如對(duì)水安全的影響。 第三，發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體應(yīng)該獲得財(cái)政和技術(shù)援助，以便從綠色氫氣熱潮中受益。一個(gè)陷阱是，擁有豐富風(fēng)能和太陽(yáng)能的發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體被單純視為這種綠色能源分子的供應(yīng)者，服務(wù)于全球北方的工業(yè)需求中心，而無(wú)視自身具有綠色工業(yè)化的潛在地點(diǎn)。 氫一直被視為未來(lái)的燃料。在這十年里，它可能最終會(huì)變成當(dāng)前的主流燃料。仍有許多重大挑戰(zhàn)需要克服，但如果處理得當(dāng)，清潔氫革命將獲得三重獎(jiǎng)勵(lì)：更加穩(wěn)定的氣候、能源安全和全球公平。
