RMI突破性技术高级负责人：绿色氢能的憧憬_新浪财经

　　作者：托马斯·科赫·布兰科（Thomas Koch Blank）

　　我们已经拥有了可以在经济中的许多领域替代化石燃料的成熟技术，但也有一些领域，消除碳污染要困难得多。例如，钢铁、航运、航空和卡车运输占了我们全球碳足迹的 40%，照现有趋势，它们的消耗的碳量将是保持变暖幅度低于 1.5 摄氏度所剩碳预算量的两倍。

　　幸运的是，“绿色”氢气——用可再生能源通过电解产生的氢气——为这些行业带来了巨大的希望。通过各种应用，这种微小的分子可以提供取代化石燃料所需的热量、还原性、燃料和其他服务。事实上，考虑到让这些“难以缩减”的部门达到碳中和状态所面临技术挑战，在没有它的情况下实现 2050 年净零目标几乎是不可能的。

　　除脱碳之外，制取氢气还可用于其他目标。例如，氢气在许多应用中替代天然气的能力允许一定程度的能源独立并减少对液化天然气或从俄罗斯进口的管道的依赖。虽然太阳能和风能等可再生能源受到电网范围的限制，但氢气可以通过管道或轮船运输。这意味着它可能成为一种可出口的可再生能源，最终取代石油成为主要的全球能源商品。

　　制取氢气可以通过迥然不同的各种方法，这取决于市场。在欧洲和东南亚，政治和市场激励已经完全符合氢气基础设施的部署。但在大型石油和天然气出口经济体，激励往往相互矛盾。值得注意的是，美国存在重大错位，天然气满足了氢气可以为其他市场提供的所有政治优先级。

　　作为实现 2050 年净零排放目标的关键因素，氢的生产、储存和运输是一个数万亿美元的机会，不仅对现有能源企业而言是如此，对投资者而言也是如此。虽然氢目前相比化石燃料等竞争对手更昂贵（按每单位输送能量计算），但电解槽生产规模的扩大正在降低成本。未来十年内，我们就能预期氢气在不同应用中达到相对化石燃料的盈亏平衡点，之后，制取氢气能节约成本。

　　绿色氢对发展中经济体特别有吸引力。可再生能源生产成本最低的国家和地区，与人均 GDP 较低的国家和地区之间存在很大的地理重合度。因此，这些国家可以通过成为氢生产国和出口国来确保全球竞争优势。这样做也有助于他们吸引零碳重工业，例如化肥制造或氢基直接还原法炼钢。当然，这些部门的发展将创造大量就业机会。

　　氢气对富裕的工业化国家也很有吸引力，它们目前在氢电解槽的制造方面处于世界领先地位。然而，如果光伏（太阳能电池板）行业的近期历史可以作为指导，那么富裕国家可能需要更强有力的产业政策来确保生产不会迁移到中国和其他地区。

　　在氢充分发挥其脱碳潜力之前，还有更多工作要做。就目前情况而言，绿色氢只占现有氢产量的很小一部分。相反，大多数氢是“灰色”的，用蒸汽甲烷重整（SMR）工艺，使用化石燃料制成。尽管有可能捕获和储存一些相关的二氧化碳排放物，制造略微清洁的化石基的“蓝色”氢，但这一选项并非零排放。因此，目前氢气的二氧化碳足迹相当复杂。

　　此外，要使氢兑现憧憬，必须同时实现电网脱碳。但与电动汽车（EV）一样，我们不能等到有了 100% 清洁的电网再开始部署电解槽；我们必须现在就开始。

　　这并不像听起来那样财务风险很高。不可否认，存在一个门槛，只有跨过去，绿色氢才能成为总体成本最低的氢源。值得注意的是，美国能源部最近宣布了将“清洁氢”成本降低到每公斤 1 美元的目标，如果通过 SMR 工艺，以可持续的天然气价格水平生产氢的话，这一目标几乎不可能实现。这意味着美国的政策已经与绿色氢保持一致。

　　尽管如此，使用绿色氢实现重工业脱碳需要大量的电力。生产必要数量的氢气需要当前全球总发电量几乎翻倍。满足这一需求的唯一方法是更快地建设可再生能源。

　　这反过来将导致至关重要的基础设施设计问题，例如是否优先考虑氢气管道或电力线。该部门的增长将产生大量监管影响。为了确保氢基础设施的快速建设，重要的是要实现货币化，建立鼓励资本支出递延的费率结构，并提供横跨各种基础设施类型的全系统规划。

　　同样，转向氢气将加快众多基于化石燃料的资产的淘汰。为了使大量搁浅资产不会产生负面影响，需要加以重新利用或通过各种财务激励措施促使提前退出。

　　重新利用基础设施的一个高潜力领域是天然气管道网络，在某些情况下，可以对其进行改造用于氢运输。一些火力发电厂也有可能被重新利用；但是，在这里，电-氢-电的端到端效率很低，因此可盈利用途有限。对钢铁行业来说，情况更加严峻，因为现有的高炉产能可能需要用直接还原法代替。同样，汽油和柴油燃料基础设施也需要替换。但是，由于电池电动汽车的市场不断增长，这种基础设施的未来值得怀疑。

　　氢带来了巨大的机遇，但也带来了艰巨的规模挑战。在全球范围内，该行业目前每年只能生产约 1 吉瓦的氢电解槽，而根据国际能源署对 1.5°C 路径所需条件的分析，绿色氢产量需要从今天到 2030 年之间增长 1000 倍。

　　可以而且必须采取一些行动来应对这一挑战。一是要有政策确保上规模的稳定需求，让电解企业跃入工业化制造。其次，政府必须提供补贴以支付最初的“绿色溢价”，直到学习曲线效应开始发挥作用。最后，我们必须解决当前的资产位置（asset location）与脱碳行业成本最低的清洁足迹位置之间的紧张。

　　在直接和间接政治优先安排的支持下，氢市场已经获得了动力并跨越了没有回头路的临界点。因此，它们正在迅速将更清洁的工业和脱碳经济纳入可及的距离。