渡向绿色能源时代的楫—绿氢的市场布局和发展思考
“人类有识之士在上世纪就提出氢能利用和氢能时代的大目标，然而研发道路上种种困难，始终使人们感到氢能的利用若隐若现，氢能时代如同一幅美丽的海市蜃楼离我们还很遥远！”是的，很多人看氢都是雾里看花，而他当时就到具体的企业去调研，看到“氢能利用的成本中，有90%来自于氢的压缩、储存和运输”，看到科学家探索氢能应用的实践。
—2015年徐锭明《中国有可能率先跨入氢能时代》
一、渡向绿色能源时代的楫
身处巨变时代洪流中，有人致力于探索虚拟现实，相信未来隐藏在《头号玩家》中，虚拟和现实世界将会实现融合发展；有人致力于智能数字化的技术变革，互联网模型的快速更新迭代，不断探索精彩的网络世界；有人致力于太空探索，航天飞机、长征火箭的升空，载着人们的想象走向星际时代。
环境意识和环境质量，是衡量一个国家和民族文明程度的重要标志；工业革命和环境资源，成为一个国家和民族伟大复兴的根本基石。当我们从仰望星空回到现实世界，不管是怎么样的未来，离不开的还是这颗蓝色星球的资源和环境。然而随着人类社会的迅猛发展，世界正走向一条不可持续发展的道路之上，中国亦是如此。在这个过程中，加速化石能源替代过程，推广使用清洁能源，构建新型国家能源体系，是值得长期关注和坚持的未来。
氢能在能源体系中并不是一个新东西，从1785年英国化学家、物理学家亨利·卡文迪许发现了氢之后，人类以各种方式用氢已经过去了100多年，也争论了50多年。随着气候变化问题的日益严重，全球正加速推进能源转型和寻找永续能源。绿氢作为清洁、高效的能源载体，在全球新能源转型中的地位日益凸显。
全球绿氢产业正处于飞速发展之中，各国政府、企业纷纷提出了一系列发展目标和战略规划，以推动绿氢产业的创新和发展。随着技术进步、成本降低和政策支持，绿氢产业有望将在能源领域、工业生产和交通运输等多个领域发挥重要作用，为全球实现碳中和提供强有力的支持。
1、绿氢时代：筚路蓝缕，繁花方兴未艾
全球绿氢产业蓬勃发展，基于国际能源署IEA全球氢能项目统计数据库分析，全球规划2024/25年投产且当前已进入最终投资决策/建设阶段的绿氢项目总规模达到295万吨，主要分布于亚洲和中东（53%）、北美（29%）、欧洲（16%），具体来看：
中国方向，发改委、能源局于《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》中提出到2025年可再生能源制氢量达到10-20万吨/年的产业目标，结合项目规划，预计2024-2025年国内电解水制氢产能建设将继续加速。其中， 2023年已招标的项目如吉电股份吉林大安18万吨风光制绿氢合成氨一体化项目、中能建松原绿色氢氨醇一体化项目一期年产4.5万吨绿氢/20万吨绿氨/2万吨绿色甲醇、中石化鄂尔多斯2万吨风光融合绿氢化工示范项目有望于2024年推进建设和落成。
中东方向，已进入最终投资决策阶段的两个项目系沙特NEOM Green Hydrogen Project 和阿曼Green Hydrogen and Chemicals SPC，phase I（former ACME-Scatec Oman），均为绿电制氢转氨项目，对应制氢规模为33.9万吨/年、5.54万吨/年，项目单体规模全球领先。其中，由ACWA Power 和Air Products合资的沙特NEOM项目计划于2026年底投入生产，届时将实现600吨/天制氢能力，将项目生产的绿氨销往全球各地用于工业和交通领域脱碳；ACME/Scatec合资的阿曼Duqumu特许经济区制氨项目已落实，首期全部氨产出（2027年实现10万吨/年产能，远期潜力为120万吨/年制氨能力）用于绿色尿素生产以及向全球船运、电力、钢铁行业脱碳提供绿氨产品。
欧洲方向，根据统计有66个（合计 45.9万吨）绿氢项目将会于2024/2025年投产。欧洲是全球绿氢投资的领跑者，已公布的规划项目数超过400个，总装机近150GW。欧洲拥有较强的技术基础和产业优势，也制定了相应的政策措施和行动计划，以支持绿氢的研发、生产、储运、应用和市场化，旨在实现能源转型，提高能源安全和竞争力，促进经济增长和就业创造。
展望中长期，2023年全球已投产氢项目总产能为1530万吨/年，2030年预计产能将提升至3700万吨/年，增长136%。从项目区域分布看，2030年欧洲规划低排放氢项目产能最大，预计欧洲总量将达1200万吨/年，澳洲与新西兰计划产能几乎均为电解水项目，而美国则以结合碳捕捉技术的化石燃料制蓝氢为主。
2、绿氢时代：技术与设备产能的相辅相成
电解技术持续创新，不同路线边界趋向模糊，未来技术路线取决于电解设备的成本与场景适配两个主要因素。
氢气是通过电解水来制备，该技术是利用水在电场作用下分解为氧气和氢气的原理，将电能转化为化学能。目前绿氢制备主要有四种技术：水电解技术（AWE，Alkaline Water Electrolysis）、质子交换膜电解槽（PEM，Proton Exchange Membrane Electrolysis）、固体氧化物电解槽（SOE，Solid Oxide Electrolysis）、阴离子交换膜电解槽（AEM，Anion Exchange Membrane Electrolysis）。相比其他电解技术，水电解技术（AWE）的成本较低，而且非常适合长期稳定运行的项目。
得益于全球更大规模的绿氢项目，电解槽装机规模迎来前所未有的增长。根据国际能源署的净零排放情景、已公布的绿氢项目装机总量以及各国政府设定目标，项目总体需要的电解槽装机规模约为1400GW。然而，目前在运行的项目电解槽容量尚不足1GW，与发展目标尚存在较大差距。
3、绿氢时代：困难重重，却势在必行
全球绿氢需求中心目前尚无法实现自给自足，因此运输成为解锁全球绿氢经济的关键环节。尽管绿氢运输困难且成本高昂，但随着技术的突破相信绿氢必将扮演更加重要的角色。目前氢气运输主要有现场生产、区域供应链和全球供应链三种不同的氢气供应链模式，各具特点和优势。
现场生产模式主要适用于小规模项目，主要集中在产业或交通领域。由于现场生产，运输成本较低。项目规模通常在10-100 MW，每年可生产数百吨氢气。该模式的主要应用场景为区域清洁氢气中心或氢气谷，不仅能成为区域能源核心，同时可驱动各地从清洁能源投资、高薪工作和改善能源安全中受益，刺激绿氢的商业需求，并为氢燃料创造可持续的市场。
区域供应链模式主要适用于中等规模的项目，多个氢气谷链接共享或建设区域管道网络。项目规模通常在100 MW - 2 GW，每年可生产数万吨氢气。该模式主要应用场景为连接多个氢谷并建立区域管道网络，形成链接共享的区域能源核心。
全球供应链模式主要适用于大规模项目，项目规模通常在千兆瓦，每年可生产数十万吨氢气。该模式应用场景建设能源氢气仓，为氢气谷或氢气能源中 心输送源源不断的氢气，同时可作为可再生能源的储能介质。
在大规模、长距离的氢气运输中，技术选项包括管道和灵活载体，具有不同的运营和成本特点。为了促进氢能产业的发展，需要通过优化并进行技术创新，降低氢气运输的难度和成本。此外，政策支持和国际合作也将在推动氢气产业发展中发挥关键作用，例如制定有利于氢气运输和应用的政策、鼓励跨国合作以及推动全球氢气市场的整合和发展。
政策赋予氢能产业新起点，成本是绿氢产业的核心驱动因素。目前氢能产业的发展逻辑尚未完全明确，政策对于绿氢的定义将会直接影响绿氢技术路线的发展和绿氢市场应用规模。虽然市场上出现了相对成熟的大型电解设备产品，项目也在持续推动中，但由于成本偏高、商业化应用难，整体市场规模仍然较为有限。
4、绿氢时代：工业先导，航运和航空燃料不分伯仲
液氢作为氢能利用的中间储运环节解决方案，以能源介质使用是其首要的应用场景。
绿氢在能源储存领城，可作为储能介质，解决可再生能源的问歇性和波动性问题，提高电网的稳定性和灵活性，促进能源结构的优化。绿氢可为氢燃料电池车供应氢气，适用于行驶里程长和比储氢重量要求高的重型卡车、大巴 车、无人飞行器、火车等应用场合。
绿氢在工业领域如钢铁生产，可以作为合成氨、甲醇、甲烷等燃料或原材料的气源，替代传统工艺中的灰气，降低工业过程巾的碳足迹，提高产品的附加值。绿氢在建筑领域，可以作为供暖、制冷、热水等的能源，替代天然气或电力，降低建筑物的能耗和碳排放，提高建筑物的舒适度和节能性。
绿氢可为半导体、电真空材料、电子元器件、硅晶片、光导纤维等工业企业生产提供超纯氢气作为保护气，替代目前的高压氢气供氢方式，可确保氢气纯度要求，同时可减少供氢系统切换次数，保障氢气供应量。
绿氢在航运和航空领域逐渐受到关注，特别是氢基合成燃料。氢基合成染料是利用捕获的二氧化碳或一氧化碳与低碳氢气生产的合成燃料。此种合成染料可以帮助减少交通运输的温室气体排放，而交通运输是全球碳排放的重要来源之一。
绿氢是是未来零碳能源主要组成部分，作为能源互联媒介和储能媒介，为构建现代能源互联网，发挥重要的作用。未来绿氢将会逐步构建氢能生态，数字能源技术是解决中国经济诸多问题的必由之路，改变生产关系，塑造新生产力，改变社会结构，打造数字经济，而数字能源是数字经济的基础。能源数字化将全面优化资源体系、提高整体效率、创新商业模式、重构能源市场，实现价值最大化，助推新时代的数字经济，为新智慧经济奠定基础。
二、越不可越之山，则登其巅
纵观社会文明发展史，文明的每次进步，都伴随着能源的改进更替，人类文明得益于能源环境，又受制于能源环境，气候变化、能源战争、地质灾害、城市发展使得千百年来的化石能源成为文明进化的火种也成为可持续发展的掣肘。近百年来，人类致力于摆脱碳基能源与有限资源的约束，寻求清洁可持续能源的解决方案。
能源的发展与转换过程中，人经历了从无意识到有意识、被动到主动的思考过程，我们可以清晰地看到，能源正沿着高碳到低碳、低效到高效、污染到清洁的轨迹转变，一步一步向前发展。当今世界氢能的利用和发展，充分展示科学视野无尽的前沿，人的认知在逐步进化。
绿氢商业化应用目前最大的阻力来源于政策、标准、技术的前瞻性，氢能是否作为能源体系的核心底层犹未可知。氢能的发展路径取决于一系列的选择，供应技术、政府倾向、生产技术、消纳路径、能源贸易路线等都存在很大不确定性。因此，制定前瞻性的国家和区域战略以提高氢能发展前景的可信度，建立稳定的共享清洁氢认证程序，保持氢能发展的长期韧性。
氢能帝国的构建必然是可再生能源必定要替代化石能源，在可再生能源主导下，能源走向分布式和微电网模式。分布式能源并不是孤立的能源，而是要通过能源与信息等领域新技术深度融合，统筹能源与通信、交通等基础设施，建设协调发展、集成互补的能源互联网，使得智能化能源系统可以满足多元化 需求，提高供需之间的交互响应能力。
“科学无尽的前沿，视野无尽的扩展，人类的进化，认识无尽的未来与氢能的明天，我们不要说不可能，昨天的不可思议，今天的理所当然；今天的不可思议，明天的理所当然。”未来真正改变世界的不是某项技术，而是拥抱氢能时代的人，可以预见的是，我们最终会到达那个理想中的氢能帝国。
