氢一直被吹捧为未来的燃料。如今，它终于有可能将其潜力转化为现实。

 

国际能源署（IEA）近日公布了《氢的未来》重磅报告，报告指出，“氢气今天正在赶上前所未有的发展势头。世界不应错过这个独特的机会，让氢气成为清洁和安全的未来能源的重要组成部份。”

 

氢的来源

 

 

纯氢的来源几乎全部来自化石燃料，全球天然气的6％和全球煤的2％用于制氢。因此，氢气的生产导致每年二氧化碳排放量约为8.3亿吨，相当于印度尼西亚和英国的二氧化碳排放总量。就能源而言，全球每年的氢需求总量约为3.3亿吨油当量，大于德国的主要能源供应量。

 

目前生产约7000万吨专用氢气，其中76％来自天然气，其余几乎全部来自煤炭。

 

年度产氢消耗约2050立方米天然气和1.07亿吨煤。

 

电解水目前占全球氢产量的2％，但未来有很大的余地来提供更多的低碳氢。

 

今天的氢生产成本存在巨大的区域差异，其未来的经济性取决于区域内将继续变化的因素，包括化石燃料，电力和碳的价格。

 

目前，用低碳能源生产氢气的成本很高。国际能源署分析发现，由于可再生能源成本的下降和氢气产量的扩大，到2030年，利用可再生能源发电的氢气成本可能下降30%。燃料电池、燃料重整以及电解都可以受益于大规模生产。

 

氢的用途

 

报告特别指出，目前，氢气主要用于炼油和化肥的生产。自1975年以来氢气需求增长超过三倍。

 

今天的氢气使用主要是工业应用。目前氢气的四大单一用途是：炼油（33％），氨生产（27％），甲醇生产（11％）和直接还原铁矿石（3％）生产钢铁。事实上，所有这些氢都是使用化石燃料供应的。

 

目前，炼油厂使用的氢超过60％是使用天然气生产的。到2030年，更严格的空气污染物标准可以将炼油中氢的使用量提高7％至4100万吨 /年。石油对氢需求预计炼油在未来十年仍将保持很高的水平。

 

目前全球炼油能力通常被认为足以满足不断增长的石油需求，这意味着未来的大部分氢需求可能来自已配备氢气生产装置的现有设施。

 

预计氨和甲醇的需求将在短期至中期内增加，新增产能将为扩大低排放氢通道提供重要机遇。提高效率可以降低整体需求水平，但这只会部分抵消需求增长。

 

到2030年，用于供建筑物暖的潜在氢气用量高达400万吨。

 

发电为氢和氢基燃料提供了许多机会。在柔性发电厂低容量因素下，2.5美元/千克以下的氢气成本具有很大的竞争潜力。

 

钢铁和高温热量产生为低排放的氢需求增长提供了巨大的潜力。

 

航运和航空业提供的低碳燃料选择有限，为氢燃料提供了机会。

 

氢燃料电池电动汽车的竞争力取决于燃料电池成本以及加油站的建设和利用。


 

四大机遇和7大关键建议
 

这份报告强调，氢气的应用存在一些挑战——现有的生产技术正在造成污染，而且成本高昂，而氢本身是挥发性和高度易燃的——因为在气候变化的情况下，能源行业应对要求脱碳的呼声日益紧迫。该机构建议，现在就必须出台政策，支持为降低成本和扩大行业规模所需的早期投资。

 

国际能源署提出了推动市场前进的4个关键领域，包括：

 

1.使工业港口成为扩大清洁氢气使用的“神经中枢”。

 

2.在现有基础设施的基础上建设，如数百万公里的天然气管道。

 

3.通过车队、货运和运输走廊扩大氢气运输

 

4.开通氢能行业第一条国际航线。

 

作为未来的路线图，国际能源署提出了7项关键建议：

 

1.在长期能源战略中确立氢能的角色。国家、地方政府应指导未来的预期，公司也应该有明确的长期目标。主要行业包括炼油、化工、钢铁、货运和长途运输、建筑以及发电和存储。

 

2.刺激商业对清洁氢气的需求。清洁氢气技术具有可应用性，但成本仍然具有挑战。需要制定政策，为清洁氢创造可持续的市场，特别是减少化石燃料制氢的排放，以支持供应商、分销商和用户的投资。通过扩大供应链（无论是低碳电力还是化石燃料的碳捕获、利用和储存），这些投资可以降低成本。

 

3.解决“先行者”的投资风险。氢能的新应用，以及清洁氢气供应和基础设施项目，处于部署曲线中最危险的点。有针对性的和有时间限制的贷款、担保和其他工具可以帮助私营部门投资、学习和分担风险和回报。

 

4.支持研发以降低成本。除了规模经济降低成本外，研发对于降低成本和提高性能也至关重要，包括燃料电池、氢基燃料和电解质（水产生氢气的技术）。政府的行动，包括公共资金的使用，对于制定研究议程、承担风险和吸引私人资本进行创新至关重要。

 

5.消除不必要的监管障碍并协调标准。因为法规和许可证要求不明确，不适合用于新用途，或跨部门和国家不一致，项目开发商面临前进的障碍。知识分享和标准的协调是解决问题的关键，这包括设备、安全和不同来源的排放认证。氢系统复杂的供应链意味着政府、公司、社区和民间社会需要定期的咨询。

 

6.参与国际活动并跟踪进展。需要加强全面国际合作，特别是在标准、良好做法分享和跨界基础设施方面。需要定期监测和报告氢气的生产和使用，以便跟踪实现长期目标的进展情况。

 

7.关注4个关键机遇，以进一步增强未来十年的势头。通过建立现有政策、基础设施和技能，这些相互支持的机会有助于扩大基础设施发展、增强投资者信心和降低成本：

 

• 充分利用现有工业港口，将其转变为低成本、低碳氢的集散地。

• 利用现有天然气基础设施刺激新的清洁氢气供应。

• 支持运输车队、货运和走廊，使燃料电池汽车更具竞争力。

• 建立第一条航运路线，启动国际氢气贸易。