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近日，世界氢能理事会与麦肯锡公司联合发布《氢能实现净零排放》报告，提出了在实现全球净零排放目标下氢能未来发展趋势。报告指出，到2030年，全球对低碳氢的需求将增长50%，电解槽容量需达到200-250吉瓦；到2050年氢能可为22%的终端能源需求提供最经济的脱碳方案，累计将减少800亿吨碳排放，氢能需求将达6.6亿吨，需部署3-4太瓦的电解槽容量。报告强调，尽管当前全球已宣布520多个大型氢能项目，直接投资达到1600亿美元，但到2030年需要增加4倍投资才能使世界走上净零轨道。关键要点如下：
1、氢对于实现净零排放至关重要，到2050年可以减少800亿吨碳排放
氢能在助力世界到2050年实现净零排放和将全球变暖限制在1.5℃方面发挥着核心作用。氢能是实现脱碳能源系统的关键，促进了可再生能源的整合。就最终用途而言，氢能对于脱碳工业、地面长途运输、国际旅行、供热和发电至关重要。到2050年，清洁氢能可减少碳排放70亿吨/年，2020-2050年将累计减少800亿吨碳排放，约占将全球变暖限制在1.5-1.8℃所需减排量的11%。工业和交通将贡献大部分氢能减排量，2050年减排量将达60亿吨/年，累计减排量为700亿吨；2050年化工和钢铁将占氢能减排量的1/3。
图1 2020-2050年氢能将贡献的累计碳减排量（单位：十亿吨）
2、到2050年全球清洁氢需求将达6.6亿吨
到2050年，清洁氢需求将占全球终端能源需求的22%。氢能的最大终端用途可能是交通和工业，包括原料和供热，共计将占6.6亿吨总需求的90%。大部分需求增长将来自于新用途，这些领域的氢能需求将达到5.5亿吨，包括：①交通运输部门目前约占全球排放的19%，到2050年将成为最大的氢能终端应用部门，需求将达2.85亿吨，重型卡车需求最大，预计将需要1.1亿吨，海运和航空将需要1.1亿吨；②目前氢作为原料在氨、甲醇和炼油等行业发挥重要作用，到2050年将总计占氢需求的15%左右（约1.05亿吨）；③到2050年，钢铁行业脱碳将需要3500万吨的氢需求；④电力领域，到2050年用于电网发电的氢气将达到6500万吨；⑤芳烃生产方面，目前BTX（苯、甲苯和二甲苯）生产的脱碳还处于非常早期阶段，氢制芳烃路线正在开发和测试，预计将在2030年达到商业规模后加速发展，到2050年该行业的清洁氢需求量将达4000万吨；⑥工业供热领域，到2050年氢需求将达到7000万吨，主要用于高温热；⑦建筑供热领域，利用氢为建筑供热需要建立管道输配网络，初期可在现有天然气管网中掺混氢气，到2050年其需求可能达到4000万吨。
图2 到2050年全球氢能需求（单位：百万吨/年）
3、到2050年中国可能会成为清洁氢能的最大市场
中国、欧洲和北美将成为全球最大的氢能消费市场，到2050年合计约占全球需求的60%。中国将成为氢能最大市场，到2050年氢需求约为2亿吨，欧洲和北美紧随其后，均为9500万吨，日本和韩国约需3500万吨。澳大利亚、拉丁美洲和中东可能会成为主要的氢出口国/地区。
图3 2030年和2050年按区域划分的清洁氢能需求（单位：百万吨/年）
4、清洁供应对于氢能成为重要脱碳载体至关重要
要发挥氢作为脱碳载体作用，需要大幅扩大清洁氢供应，以实现净零目标。预计需要6.9亿吨低碳氢和可再生氢，才能满足到2050年6.6亿吨的清洁氢需求。2040-2050年，可再生氢将占氢能产能的最大份额。到2050年，低碳氢将占氢能供应量的20%-40%，可再生氢将占60%-80%。
图4 按生产方式划分的氢能供应情况（单位：百万吨/年）
5、到2030年扩大氢能规模对实现长期目标和经济高效脱碳尤为重要
实现长期净零排放目标需要到2030年加快并加大对氢能的部署，预计到2030年氢需求将达到1.4亿吨，其中7500万吨为清洁氢。现有工业应用的清洁氢需求最多（1300万吨新清洁氢和2500万吨灰氢转为绿氢），其次是交通（1800万吨）、电力（1100万吨）和钢铁（600万吨）。这将取代氨、甲醇和炼油行业2500万吨灰氢需求、道路交通领域500亿升柴油需求、炼钢行业6000万吨煤炭需求。清洁氢能部署的早期增长可能集中在欧洲、日本和韩国，上述地区将占清洁氢需求增量的30%左右；其次是中国和北美。为了以最经济的方式满足这一需求，可再生氢和低碳氢供应将需要200-250吉瓦的电解槽容量和300-400吉瓦的可再生能源发电容量，4500-5000万吨的低碳制氢能力和相关基础设施。政府和企业都需要采取行动以促进清洁氢的部署，到2030年部署清洁氢能将减少7.3亿吨CO2/年。
图5 2020-2030年全球氢能需求增长（单位：百万吨/年）
6、到2030年部署清洁氢能的减碳贡献因用途而异
大部分脱碳将来自于目前氢能在工业部门的用途，每年可避免2.7亿吨二氧化碳排放，特别是炼油和合成氨过程中的脱碳。在道路交通运输部门，到2030年氢能应用可以避免约9000万吨的二氧化碳排放。氢基燃料，如氨、甲醇、液氢等，是除原料有限的生物燃料之外，最有希望的航空和海运脱碳替代燃料。在工业部门，到2030年，炼钢行业可能占氢需求4%左右，届时将可以减少8.8亿吨二氧化碳排放。在电力部门，氢将通过与天然气掺混，取代煤炭和天然气等化石燃料，使现有化石燃料发电的早期脱碳成为可能。
7、尽管氢能目前发展势头强劲，但到2030年投资缺口将达5400亿美元
全球氢能发展势头强劲。2021年宣布的项目超过520个，比2020年增长了100%。这些宣布的项目包括1800万吨清洁氢供应（950亿美元）、基础设施（200亿美元）和最终用途（450亿美元）。考虑到实现政府目标和支持设备价值链的投资，到2030年，预计总投资将增长到6000亿美元以上。虽然项目储备很充足，但需要正确的监管框架将项目从概念转变为实际投资。在目前公布的直接投资中，只有200亿美元（13%）通过了最终投资决定（FID），另外640亿美元（40%）处于可行性研究或前端工程设计（FEED）阶段。这意味着，许多提案都在等待合适的监管框架来释放需求和投资。尽管氢能项目势头强劲，实现2050年净零排放目标需要到2030年实现7500万吨的清洁氢供应，这需要氢能价值链的总投资达到7000亿美元，其中3000亿美元用于制氢，2000亿美元用于基础设施，2000亿美元用于氢能终端用途。目前宣布的项目（1600亿美元）仅占近25%，所需资金缺口达到5400亿美元。
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