布鲁盖尔研究所-氢气专题报告（英文）-2021.4-24页_606kb

总结：Navigating through Hydrogen

核心内容

氢气被视为实现欧盟2050年净零排放目标的重要工具，其应用范围包括难以减排的行业、能源存储以及应对化石燃料进口中断导致的能源短缺。尽管氢气在燃烧或用于燃料电池时不会排放二氧化碳，但目前其生产过程仍高度依赖化石燃料，导致碳排放严重。因此，实现氢气的脱碳化是关键。

主要观点

• 氢气在未来可能成为重要的清洁能源载体，但其经济性和环境效益高度依赖于生产方式。
• 氢气的生产方式主要包括电解水（使用可再生能源）和甲烷蒸汽重整（结合碳捕集与封存技术）。
• 目前欧盟氢气生产成本高，主要作为化工原料用于氨和甲醇生产，以及石油精炼。
• 氢气的未来需求存在显著不确定性，范围可能从当前水平（约3%的最终能源需求）到20%。
• 氢气在交通、工业和建筑供暖等领域的应用潜力不同，需根据具体场景评估。

关键信息

1. 氢气的生产与脱碳潜力

• 欧盟目前的氢气年供应量约为339 TWh，其中95%来自化石燃料，5%来自电解水。
• 电解水生产的氢气若使用可再生能源，理论上可实现碳中和，但当前电价仍较高，导致氢气成本不具竞争力。
• 氢气的生产成本将随可再生能源成本下降和电解槽技术进步而降低。
• 碳捕集与封存（CCS）技术可减少甲烷重整制氢的碳排放，但不是长期优先选项。
• 电解水制氢成本若降至约€20/MWh，将具备与甲烷重整制氢竞争的潜力。

2. 氢气的进口潜力

• 氢气进口在某些情况下可能成为欧盟的重要补充，特别是在可再生能源资源丰富的地区。
• 氢气的经济性取决于出口国的可再生能源成本、资本投入和运输成本。
• 氢气可以转化为液态氨进行运输，这降低了运输成本和复杂性。

3. 氢气的需求分析

• 氢气在不同行业的应用潜力不同，主要分为运输、工业和建筑供暖三大领域。
• 运输领域：
  • 乘用车：氢气应用潜力较低，主要受电动车技术优势影响，预计需求为0-140 TWh。
  • 重载车辆：氢气具有较高应用潜力，因其能量密度和重量优势，预计需求为10-200 TWh，占欧盟温室气体排放的5.2%。
  • 轻型商用车：氢气应用潜力中等，预计需求为0-60 TWh，占排放的2.3%。
  • 铁路：氢气需求较低，目前约有50%的轨道已电气化，氢气主要用于未电气化的轨道，预计需求接近于零。
  • 航运：氢气具有较高应用潜力，特别是通过氨作为燃料，预计需求为20-120 TWh，占排放的6.6%。
  • 航空：氢气应用潜力中等，预计需求为0-340 TWh，占排放的4%。

4. 政策建议

• 政策制定者应推动氢气生产成本的降低，特别是在电解水制氢方面。
• 应加快氢气技术的初期部署，以测试其经济可行性并积累经验。
• 应加强气候政策，如欧盟碳排放交易体系（ETS），以促进氢气在适用领域的发展。
• 需要确保氢气进口不会导致生产国排放增加，应建立国际协调机制。

未来展望

• 氢气在欧盟2050年的最终能源需求中可能占3%至20%，具体取决于技术成熟度、政策支持和市场条件。
• 氢气将在某些特定领域（如重载运输、航运）发挥重要作用，而在其他领域（如乘用车）则可能被电动车取代。
• 电解水制氢的竞争力将随着可再生能源成本的下降和基础设施的完善而提升，同时可能成为电力系统的灵活调节工具。