2023年回顾|全球氢能行业的主要发展和趋势（第1部分：生产）

本文摘要：（由ai生成）2023年，欧盟指令推动绿色氢气需求增长，重点用于难以电气化的行业。氢动力卡车前景看好，但巴士、火车和飞机面临挑战。甲醇在海事部门更受关注。钢铁、化肥和化工公司是绿色氢的重要市场，炼油厂考虑替代灰氢。这些指令为绿色氢及其衍生物创造市场，减少蓝色氢需求，推动绿色能源发展。今年签署的四项欧盟指令将推动欧洲对绿色氢气的需求，各国政府目前优先考虑将其用于无法电气化的行业，随着世界各国政府在2023年完善氢战略，他们更加关注如何使用清洁的H2，并得出结论，应该将其保留给那些不可能或难以大规模实现电气化的部门。爱尔兰气候部长埃蒙·瑞安（EamonRyan）在该国的国家氢战略文件中对目前大多数国家（日本和韩国除外）氢使用所采取的方法进行了最好的总结。他写道：“我们决不能因部署氢技术的可能性而分心，因为直接电气化将带来更好的结果。”“如果它效率不高，如果它不是最佳用途……那么我们就不会这样做。”实际上，这意味着减少对汽车和家庭供暖使用氢气的支持。因此，尽管仍有人看好在汽车和锅炉中使用H2（主要是拥有既得利益的公司和拥有此类成员的贸易机构），但现在很少有西方政府相信这些只是小众解决方案，并且比以往任何时候都更不愿意花钱纳税人的钱花在这些领域。相反，他们主要支持使用清洁氢（或其衍生物）来取代高污染的灰色H2（由未减少的化石气体制成）的现有用途，例如化肥和化学品的生产以及炼油，同时也推动其在钢铁脱碳和长途运输（主要是卡车、船舶和飞机）中的使用。值得注意的是，欧盟最新的可再生能源指令于10月底成为法律，其中包括确保这些部门使用越来越多的绿色氢（或其衍生物）的指令。该指令被称为REDIII，其中要求氨和化学品生产、炼油和钢铁等行业到2030年至少42%的氢气来自可再生能源，到2035年增加到60%。它还要求到2030年，所有运输燃料的1%成为所谓的非生物来源可再生燃料(RFNBO)——欧盟对绿色氢及其衍生物（如氨或甲醇）的术语。今年还签署了其他三项欧盟指令，这些指令将对绿色氢的使用产生重大影响。替代燃料基础设施条例(AFIR)于9月成为欧盟法律，要求27个成员国确保在每个“城市节点”建立可公开使用的H2加气站，能够为重型和轻型车辆提供服务”，以及到2030年规划的跨欧洲交通网络(TEN-T)沿线每200公里。TEN-T核心网络将整个欧洲的“城市节点”（欧盟术语，指的是欧盟内424个主要城市以及港口、机场和铁路终点站）连接起来。另一项指令FuelEU也同时成为法律，要求所有在欧盟水域运营的总吨位超过5,000吨的船舶从2025年初起将温室气体(GHG)排放量减少2%。这一数字将上升至6%从2030年开始，这一数字将增加14.5%，从2040年开始，增加31%，从2045年开始，增加62%，最后从2050年开始，增加80%。到2033年底，船舶在使用RFNBO时将能够重复计算其减排量，以鼓励其使用。此外，成员国于10月签署的一项名为ReFuelEUAviation的单独指令规定，到2030年离开欧盟机场的飞机使用的所有航空燃料中的1.2%必须由合成煤油制成——合成煤油是通过将绿色氢与费托工艺中捕获的CO2—从2032年到2034年将上升至2%，到2050年将上升至35%。这四项欧盟指令相结合，为欧洲的绿色氢及其衍生物创造了一个现成的市场，而为蓝色H2（由化石气体和碳捕获和储存制成）留下的空间很小。汽车和卡车2023年氢汽车的前景直线下降，但氢动力卡车的前景却从未如此美好。今年，燃料电池汽车的驾驶员在加州（美国唯一拥有可公开使用的H2燃油泵的州）和韩国（全球最大的氢汽车市场）等主要市场受到了处罚。在加利福尼亚州，美国最大的H2燃料零售商TrueZero运营着该州53个加氢站中的37个，将其所有泵的H2价格从4月份的13.14美元上涨至36美元/公斤。2021年。竞争对手供应商也将价格提高到类似水平。根据HydrogenInsight的计算，这意味着丰田Mirai在该州的驾驶成本几乎是同类特斯拉电动汽车的14倍。除此之外，自8月份以来，该州近一半的加氢站已暂时关闭，当时该地区的主要H2供应商经历了“重大服务中断”。9月，加州立法者在州当局警告称需求不足以保证进一步投资后，减少了对新加氢站的州资助。韩国今年也出现了类似的情况，7月份加氢站的价格上涨了三分之一，随后主要的供应问题导致该国四分之三的加氢站无法运行。2023年全球燃料电池汽车(FCV)销量一直在下降，其中韩国7月份报告同比下降38%。尽管该国的官方目标仍然是到2030年在街道上拥有270,000辆氢动力汽车以及30,000辆公共汽车和卡车，但它已经削减了对H2动力汽车的补贴，但很少有人相信这一目标是现实的。正如韩国汽车移动产业协会主席Nam-hoonKang在9月份对HydrogenInsight表示的那样：“第一个问题是燃料电池汽车正在与更好的电动汽车竞争。电动汽车变得更好、更高效、更经济。因此，大多数环保汽车的购买者更喜欢电动汽车而不是燃料电池汽车。“其次，使用起来很不方便，因为电动汽车充电站比燃料电池充电站更[丰富]。”甚至自2014年以来一直在推广MiraiFCV的丰田公司首席技术官HirokiNakajima在10月份也承认，该车型并未取得成功，商用卡车是未来H2公路运输的最佳选择。但也许最糟糕的氢汽车市场是丹麦，该国唯一的加氢站商业运营商Everfuel以缺乏盈利为由关闭了所有加氢站，自9月份以来，该国的司机一直无法加油。这家丹麦公司在第二季度业绩中表示，“第一代汽车加油站无利可图，已达到技术寿命终结，将被停产”，并将矛头指向了欧盟的AFIR，该法规要求加油站必须能够为重型卡车提供服务。总部位于哥本哈根的出租车运营商Drivr立即面临100辆滞留的丰田Mirai车辆无法加油的情况。更光明的一面是，汽车制造商今年也加大了对氢动力系统的支持，推出了新车型和更长的续航里程。德国的卡车公司戴姆勒和中国的初创公司Hybot，以及客车制造商Irizar和Temsa，今年都推出了能够在需要加油之前行驶超过1000公里的车辆，这使得它们比电池电动车具有明显的优势长途旅行的选择。相比之下，大肆宣传的TeslaSemi电池电动卡车的续航里程仅为500英里（805公里）。然而，尽管根据AFIR指令，未来几年欧洲将开设数百个加氢站，重型氢汽车的续航里程更长，加氢时间更快，但一些批评者表示，它们的运行成本更高，而且氢能的持续改进电池技术很快就会削弱燃料电池汽车目前可能拥有的任何暂时优势。氢支持者反驳说，由于需要大量的可再生电力，几乎不可能在同一地点为多辆电池卡车快速充电。巴士和铁路对于氢动力巴士和火车的支持者来说，今年也不是美好的一年。欧洲和美国的多家运输运营商都报告了其H2巴士和火车的技术和燃料供应问题，或者得出的结论是，未来使用电池电动选项会更便宜、更容易。例如，负责在2022年推出世界上第一条纯氢铁路线的德国国有公共交通公司在8月表示，它将选择全电动未来，因为它已经意识到电池模型“运营成本更低”。同样，2019年率先推出铰接式氢动力公交车的法国城市表示，由于四年来频繁发生故障以及H2燃油费用几乎翻倍，该市未来将选择纯电动公交车。事实上，生产电动和氢动力车型的瑞士火车制造商施塔德勒(Stadler)在8月份表示，电池车型通常会在德国铁路运营商寻求低碳列车的技术中立招标中获胜，并且几乎适用于所有铁路线。斯塔德勒的一位高级管理人员解释说，其他问题是H2列车的维护比电池列车更复杂，而且它们的燃料电池平均需要在三年内更换。一个德国客运团体还抨击氢能列车“浪费纳税人的钱”，只适合“昂贵的拍照”。在加拿大，6月至9月在魁北克省进行了一项耗资300万加元（合230万美元）的为期三个月的氢能列车试验，制造商阿尔斯通认为试验取得了成功，但该试验背后的省政府尚未公开发表任何评论自推出以来一直处于试用状态。然而，一些地方当局今年通过重大新订单增加了氢公交车队，例如德国科隆市和意大利威尼斯市、博洛尼亚市和费拉拉市（后三个城市明确利用新冠疫情后的复苏资金覆盖他们的投资）。加州圣克鲁斯市在试用了顶级电动巴士后，选择购买57辆氢动力巴士，称全电动巴士很难翻越城市周围的山丘，而且电量不足完成其路线并返回基地充电。船运尽管氨经常被贴上未来航运燃料的标签——特别是那些寻求出口大量氢衍生物的项目开发商——但海事部门今年对改用甲醇更感兴趣。在船舶发动机中燃烧甲醇会产生二氧化碳，但绿色甲醇是由绿色氢气和捕获的CO2衍生而来，因此理论上是一种净零排放燃料。马士基第一艘能够使用甲醇的双燃料船LauraMaersk于今年首航，该公司目前还订购了25艘此类船舶，将于明年交付。虽然其甲醇供应商OCI已向HydrogenInsight确认，第一批产量来自生物原料，而不是绿色氢气和捕获的CO2，但随着越来越多的绿色甲醇工厂（例如马士基埃及子公司C2X正在开发的工厂），这种情况可能会发生变化。和西班牙，或瑞典的Orsted—上线。负责监管全球航运业的联合国机构国际海事组织今年也更加认真地对待脱碳问题，同意“增强共同目标，在或接近（即接近）时实现国际航运温室气体净零排放”。2050”。但国际海事组织关于使用氨（一种剧毒化学品）作为燃料的规定要到2024年底才会获得批准。尽管如此，澳大利亚铁矿石亿万富翁AndrewForrest的Fortescue已经推出了第一艘能够使用氨水的船舶GreenPioneer，尽管由于IMO尚未批准NH3作为运输燃料，该船仍在燃烧柴油。当然，上述FuelEU指令也将推动绿色氨或甲醇作为运输燃料的使用——就像ReFuelEUAviation将用于飞机一样。航空氢动力飞机今年首次升空，多家开发商进行了试飞，制造商竞相成为第一个提供商业H2飞行的飞机。英国的ZeroAvia和美国的UniversalHydrogen成功测试了改装了一台以气体H2运行的燃料电池发动机（以及一台以喷气燃料运行的传统发动机）的客机，而德国的H2Fly在2017年进行了世界上首次100%氢动力飞行。9月，在建造了自己的配备低温液氢储存罐的HY4验证机之后。7月，英国第一家纯可再生能源供应商Ecotricity的创始人戴尔·文斯(DaleVince)宣布，计划于2024年初推出世界上第一家氢动力航空公司，但第一年将使用煤油运营，而其选择的H2发动机将继续运行通过监管检查。Vince表示，新的“Ecojet”航空公司将运营爱丁堡和南安普顿之间的19座航班，最终将使用ZeroAvia提供的H2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飞向天空——据称是为了研究飞机的尾迹——该公司的目标是到2035年让H2驱动的客机升空。虽然空中客车公司的滑翔机无法依靠自身动力起飞，但劳斯莱斯和Easyjet在9月份证明，大型飞机发动机可以以最大推力燃烧100%H2。然而，11月，罗尔斯·罗伊斯首席执行官还表示，直接由氢提供动力的飞机可能在未来15-20年内不会出现，而是预计在此期间将使用生物质衍生的可持续航空燃料（SAF），此外到由绿色氢制成的合成煤油。加热与此同时，使用氢气来为房屋供暖——长期以来被分析人士嘲笑为“死气沉沉”，因为与电动热泵相比效率损失巨大——在英国已经严重失去了政治支持。虽然威斯敏斯特最初计划对2,000个家庭进行氢供暖试验，但由于公众的强烈反对，仅有的两项拟议的“村庄”试验（位于惠特比和雷德卡）均在最后一刻被取消。英国部长们还宣称氢供暖不太可能成为主流，时任能源大臣格兰特·沙普斯(GrantShapps)在6月表示，这“不太可能成为英国的前进方向”，而副大臣卡拉南勋爵(LordCallanan)在11月承认“没有”“这样一来，大规模氢气加热就可以实际实现。”在德国，执政政府的两个主要政党——社会民主党和绿党——试图在其备受争议的新清洁供暖法案中排除氢作为一个选项，但此举被红绿灯联盟中的小党否决，自由民主党。随后达成了妥协立场，即到2035年天然气网络改用纯氢气运行，但全国天然气网络运营商协会表示，天然气分销商不可能实现这一目标，因此公司将停止所有工作。在H2加热上。一位初级气候部长后来承认，氢“可能是清洁供暖最昂贵的途径”，德国议会上议院联邦参议院的委员会试图修改该法案，禁止使用氢为建筑物供暖——尽管这一举措并没有被证明是成功的。最重要的是，得出结论认为氢气在供暖中不会发挥重要作用的独立研究数量现已上升至54项，但没有一个研究得出相反的结论。然而，今年对于氢加热支持者来说有一些好消息。1月，韩国公布了创建六个“氢城市”的计划，将使用H2为建筑物供暖，7月，荷兰小城Stadaan'tHaringvliet投票赞成将其燃气供暖系统改为绿色供暖系统利用过剩的风能和太阳能生产氢气，并提供补贴来弥补成本差额。绿钢今年，钢铁已成为主要的H2承购商，因为炼钢过程的一个重要部分（从矿石中提取铁）需要绿色氢气来脱碳。目前，钢铁依靠炼焦煤来同时提供高温热量和从氧化铁矿石中化学去除氧气的方法（氧气与焦炭中的碳反应形成CO2）。但绿氢也可以进行相同的过程，即氧气与H2反应形成水蒸气（蒸汽），而不是CO2。虽然钢铁工业产生的CO2排放量占全球的7-11%，但它也是能源转型的重要材料，风力涡轮机、输电塔甚至电解槽均主要由该合金制成。由于钢铁行业在许多国家都是一个庞大的产业，政治家们一直热衷于支持其钢铁行业，同时希望使其脱碳。由于灰钢厂向绿色钢厂的转变需要更换现有设备——即氢基直接铁还原设施和电弧炉——生产绿色钢需要大量的前期投资，以及更高的持续成本。这一切都导致各国政府向企业提供数十亿美元的补贴来实现这一转变。就在上周，欧盟批准了德国政府提供的26亿欧元拨款，用于对Stahl-Holding-Saar(SHS)旗下一家现有钢厂进行“部分脱碳”——这一举措是在欧盟签署20亿欧元的拨款五个月后做出的。德国政府向钢铁制造商蒂森克虏伯提供国家援助，在其位于杜伊斯堡的大型综合设施中建设一座新的“氢能”工厂。本月早些时候，欧盟从其创新基金向瑞典北部的H2GreenSteel提供了7亿欧元的资金。今年夏天，欧盟分别批准了法国和比利时政府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(Salzgitter)表示，在获得近10亿欧元的补贴（德国政府提供7亿欧元，地区地方政府提供3亿欧元）后，到2025年底，将开始将其所有生产设施改造为使用绿色氢气和电弧炉。下萨克森州政府）。在其他地方，非洲（纳米比亚）、阿拉伯联合酋长国和阿曼的第一座绿色炼铁厂今年开始建设。开发商、政治家和投资者对绿色钢铁如此感兴趣的原因之一是因为其增加的成本更容易被产品吸收。例如，在汽车中用绿色钢材代替灰色钢材只会使该车型的购买价格增加约300欧元——对于价值数万欧元的产品来说，这只是沧海一粟。H2GreenSteel已与包括保时捷在内的汽车公司签署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材。在世界部分地区用廉价的绿色氢生产绿色铁，然后出口铁（而不是H2）的想法越来越受到关注。纳米比亚的奥希韦拉绿色炼铁厂正计划实现这一目标；出口直接还原铁（DRI）的前景被纳入乌拉圭新的国家氢战略；澳大利亚LibertySteel正计划出口DRI；美国电解槽制造商PlugPower提议在芬兰建设一个1GW绿色氢项目，该项目将出口DRI，而不是H2或氨。肥料和化学品使用灰氢作为其产品基础的化肥和化工公司显然是使用绿色H2的起点，因为它们没有其他可能的脱碳途径。由于我们需要化肥来生产粮食，因此该领域可以说是可再生H2最重要的最终用途，至少在短期内如此。但化肥和化工公司大多不愿意做出转变。部分原因是绿色氢是更昂贵的选择，这将推高其产品成本——可能会使食品价格超出客户愿意支付的水平——部分原因是担心被锁定在长期合同中。今天签署的任何绿色氢供应协议的价格可能会高于未来几年签署的协议，因为生产可再生氢的成本预计会下降。然而，化肥制造商Fertiberia、Yara和OCI早在一月份就被RystadEnergy列为全球前九名清洁氢承购商。炼油炼油厂越来越看好放弃灰氢——灰氢用于从原油中脱硫和加氢裂化（将重质瓦斯油转化为较轻的分子，如柴油和喷气燃料）。9月，法国石油巨头TotalEnergies发起了大规模招标，每年采购50万吨绿色氢气，以取代目前在欧洲炼油厂使用的所有灰色H2。这样的容量将需要约5GW的电解槽和10GW的专用可再生能源，投资额约为140亿欧元。几天后，葡萄牙石油和天然气公司Galp对其位于锡尼什炼油厂的100MW绿色氢项目做出了最终投资决定(FID)，锡尼什炼油厂是葡萄牙最大的化石天然气灰H2消费国。鹿特丹港近几个月进行最终投资决定的两个蓝色氢项目均将其H2用于炼油。一月份，壳牌还被Rystad列为全球顶级清洁氢承购商之一。壳牌的六项氢气承购交易将用于替代现有炼油厂使用的灰色H2，其中最值得关注的项目是该石油巨头在鹿特丹自己的Holland1氢气工厂，该工厂将利用海上风电生产绿色H2。该公司于2022年7月对这座200MW设施做出了最终投资决定，计划于2025年开始运营。来源：气瓶设计的小工程师