牛津大学能源研究所：2024欧洲氢能市场现状报告（英文版）

2024年6月 2024年欧洲氢市场状况报告 OIES能源评论 马丁·兰伯特，亚历克斯·巴恩斯，安德烈·马尔库，奥利维尔·伊博· 阿迪蒂亚·巴希亚姆，马丁·滕格勒，奇亚拉·卡瓦莱拉，加布里埃尔·罗密欧 关键收益 发展氢经济是实现2050年净零目标以及考虑2040年中期目标的关键要求之一。 像许多欧盟气候政策一样，氢政策目前在本质上是过度监管的，而不是技术中立的更多市场驱动的方法。 2023年，欧盟和英国在完善低碳氢市场的监管框架方面取得了重要进展。但是，政策的一些重要部分仍然缺失 ，特别是在欧盟。 欧盟和英国的监管方法不同：（1）英国是技术中立的，只要它是可持续的，即只要氢的碳强度低于20gCO2e/MJ，而欧盟要求技术只能是可再生的（根据REDII定义）；（2）英国框架包括一套实施法案和生产支持方法，而欧盟则依赖于成员国的决定，特别是目标和配额的实施。 然而，现在说哪种是成功的方法还为时过早，因为欧盟和英国在2023年的低碳氢市场部署方面没有取得重大进展，而且欧盟和英国2030年的低碳氢生产目标不太可能实现。 欧盟和英国低碳氢市场的滞后增长对环境交付产生了负面影响，这仍然主要取决于当前氢气生产的变化和效率的提高。与已宣布的项目和已设定的雄心勃勃的目标相比，承诺供应水平非常低，这一点得到了证明。 欧洲各国政府在低碳氢的九项关键绩效指标（KPI）上取得了适度的进展。需要更雄心勃勃的政策实施来启动欧洲氢市场。 氢项目中的政府资金和当地含量要求取得了最大进展。欧洲宣布了最大的低碳氢预算之一，一旦资金分配，这将导致更多的最终投资决策。但是，需要进一步的工作将这种意愿转化为实际的项目承诺。国内电解槽制造商目前主导欧洲氢气项目的销售，自2022年以来占销售额的80-90%，远远超过净零行业法案40%的目标。然而，资金似乎集中在欧盟有限的国家。 在实施氢使用配额和扩大国内电解槽制造方面需要取得更多进展。到2030年，欧盟的氢使用配额可能会产生2-380万吨（Mt）的需求，远低于REPowerEU使用20Mt的目标。国家范围内配额的缓慢实施给项目开发商带来了进一步的不确定性，导致投资延迟。 在增加国内供应和需求方面缺乏进展，因为大多数项目都未能超出规划阶段。到2030年，仅有3.6%的计划投产供应已通过最终投资决策或投入运营。满足REPowerEU需求目标所需的供应中只有4.5％签署了具有约束力的承购协议。对于潜在的承购商来说，目前还没有足够的动力来承诺购买大量的低碳氢来支持这些目标。许多提议的氢气供应的最终用途尚不清楚。 在接下来的12个月中，需要寻找的关键事项可能表明取得了重大进展：（a）赢得了第一次欧洲氢能银行拍卖的项目中有多少实际上进展到了FID并开始建设，（b）英国是否采取了重要的FID低碳氢项目 (C)客户和供应商之间签署了多少份公司承购协议。 1.背景 《欧盟氢能状况报告》是一项独立倡议，不打算重复或取代欧盟或其他机构开展的授权工作。 该报告旨在作为“快照”，根据上一年的数据，为政策制定者和利益相关者提供有关欧洲氢气市场每年进展情况的概述。尽管公开数据的可用性存在限制，但报告分析了相关的关键绩效指标（KPI），以评估欧盟氢市场的现状和发展。 本报告是作者组织的利益相关者磋商的主题，不同的利益相关者提供了反馈，包括非政府组织，智囊团，学术界，政策制定者，市场参与者和行业代表。 本报告中表达的观点仅是作者以个人身份的观点，不反映任何相关机构的观点。 2.氢的介绍 作为报告其余部分的背景，本节将介绍氢作为脱碳能源系统一部分的主题，重点介绍（a）低碳氢的需求驱动因素，（b）潜在的生产路线和（c）基础设施要求。它考虑了一些关键挑战和可能的前进道路，这将有助于解释后续各节中提供的数据 。有关本节中提出的许多问题的更多详细信息，可以在OIES最近的出版物“清洁氢路线图”中找到。1. 低碳氢的需求驱动因素 在本报告中，我们将低碳氢定义为氢，无论生产过程如何，其碳足迹明显低于传统化石燃料衍生的氢。 潜在和最重要的观察是，目前，低碳氢需求的驱动力是政府的脱碳政策。目前使用的绝大多数氢气用于炼油，基于氨的化肥和其他石化产品。几乎所有的氢都是“高碳”化石燃料衍生的氢（当从天然气生产时，1吨氢产生约10吨CO。2），并且根据目前的预测，任何形式的低碳氢都将以明显更高的成本。 同样，氢的潜在新用途（例如Procedre铁矿石的减少、航空脱碳和国际航运)的成本也高于目前的替代方案。因此，在没有政府政策的情况下，对低碳氢的大量需求将不会存在，因为客户倾向于选择成本较低的替代品。因此，本报告包含有关欧盟和英国支持氢开发的监管和政策框架的部分。 假设基本的脱碳政策驱动因素已经到位，氢并不是所有行业的通用解决方案，其适用性因最终用途而异。随着技术的发展，这些优先事项可能会随着时间的推移而演变，与其他脱碳替代方案相比，这可能会影响氢气的竞争力。一个似乎不太可能改变的基本原则是，在可行的情况下，直接电气化可能更有效，成本更低，因此比使用氢气更可取。 目前全球氢需求估计为9500万吨,其中约800万吨在欧洲。2目前全球对氢的需求不到100万吨来自低碳来源。 1https://www.oxfordenergy.org/publications/clean-hydroadmap-is-more-realism-leading-to-more-credible-path-forward/2IEA全球氢审查2023https://www.iea.org/reports/global-hydrogen-review-2023 氢也应用于其他一些工业应用的脱碳，特别是在钢铁工业中。由于需要放弃在高炉中使用煤，最有前途的低碳替代品之一是在直接还原铁（DRI）过程中使用氢。一些重要的示范项目正在建设中，特别是在瑞典3其他欧洲钢铁制造商也正在制定将DRI引入其工艺的计划。在未来几年中，追踪一个重要的不确定性是向低碳氢的过渡可能导致一些工业重新定位的程度：在世界范围内进行DRI工艺的逻辑成本最低的可再生能源和合适的铁矿石（例如Procedre澳大利亚，南美），而不是在欧洲进口用于DRI工艺的低碳氢。 使用氢的第三个领域将是生产氢衍生物，如氨和“电子燃料” -衍生自可再生氢与碳源(优选生物碳或非化石碳)的合成烃。随着时间的推移,一些现有的炼油厂可能会发展成电子燃料生产设施,可能具有集成的低碳氢生产。 在所有这些前三种用途中，值得注意的是，氢被用作工业过程的原料，而不是直接用作能量载体。氢的其余潜在用途是作为能量载体，但在这里将存在来自其他替代品的更大竞争。 氢气可能在长期储能中发挥一定作用，以便在风能和太阳能发电不足，电池和其他灵活性来源已经耗尽的情况下平衡电网。最近一份考虑未来英国电力系统的报告得出结论，地下盐穴中可能需要60至100TWh（2至300万吨）的氢气储存-或目前天然气储存能力的两倍英国的储存能力-为低风和低阳光时期提供供应安全。4 最后，氢气可能会在公路和铁路运输，太空供暖和工业供热等领域发挥一定作用，以支持直接电气化。然而，近年来，随着电池和热泵技术的发展和成本的降低，氢在这些领域的作用似乎仅限于越来越小的利基应用（例如玻璃制造和非常长距离的公路运输，其中直接电气化特别具有挑战性）。 低碳制氢路线 低碳氢生产的两个主要竞争者是（a）使用零碳电力的电解氢，例如可再生能源或核能（如果使用可再生能源，则称为“ 绿色”氢）和（b）来自天然气的氢碳捕获和储存（CCS）（有时称为“蓝色”氢）。两种路线都有明显的优势和挑战 。 电解氢具有潜在零碳的优势，但除了即时电力需求外，还需要大量的发电。例如，REPowerEU目标5到2030年，欧盟内部的1000万吨可再生氢气生产将需要500TWh的额外发电量-或2021年欧盟发电量的18％6-超过125吉瓦的电解槽容量，因此不太可能实现。 在欧洲的一些地区，核电是低碳电力的替代来源，以电力电解槽：这两者都将在我们的分析中考虑。除了规模挑战之外,估计电解氢也比现有的高碳氢昂贵得多。虽然实际成本因情况而异，但指示性数据表明，目前的氢气成本在1至3欧元/g的范围内，电解氢气可能远远超过5欧元/g。 3Hybrithttps://www.hybritdevelopment.se/en/andH2GreenSteelhttps://www.h2greensteel.com/ 4https://royalsociety.org/-/media/policy/projects/large-scale-electricity-storage/large-electricity-storage-report.pdf5https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:52022SC0230 6https://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php?title=electricity_production,_consumption_and_market_overview CCS-enabledhydrogenhadamixedacceptionindifferentEuropeancountries.TheUKhasincludeditinitslow-carbonhydrogenpoliciesfromthefollowing,andtheNetherlandshasdevelopedplansforCCS(includingthePorthosprojectwhichhash7）。最初，欧盟的政策几乎完全集中在电解氢气上，但在2023年，一些政策公告表明，人们越来越多地接受CCS将在脱碳中发挥重要作用。8虽然与电解氢相比,具有CCS功能的氢的成本可能更低,但以足够规模开发所需的基础设施仍将具有挑战性。 该报告将跟踪电解和CCS启用的氢气的状态。 中游基础设施要求 为了让氢气接触到客户，重要的是要考虑整个供应链，中游基础设施是该链的重要组成部分。 当今大多数氢气的使用非常接近其生产点,认识到氢气的运输增加了显著的额外成本。但是，为了平衡需求，将需要一些运输 ，尽管在行业发展的早期阶段很难预测其程度。管道可能是在长达2000公里9的距离内运输氢气的最具成本效益的方式，足以满足大多数欧洲内部的要求。一个困难的困境是将管道基础设施的投资与利用基础设施的生产和需求的时机联系起来。如果在可能的需求之前很好地建立了大型管道容量，则投资可能会成为遗憾，而管道可能会成为搁浅的资产。在此阶段，最初的氢运输很可能会在工业集群内进行，随后在这些集群之间建立联系。 中游基础设施的另一个关键部分是开发足够的储氢能力。随着潜在的间歇性生产（与可再生能源发电相关）和更稳定的客户需求（例如在工业过程中），存储将发挥至关重要的作用。如前所述，在低可再生能源发电时使用氢气来平衡电网也可能需要大量储存。英国和美国的地下盐穴已经证明了大规模的储氢，荷兰和美国正在开发进一步的项目。在没有合适的地质储存结构的地方，储存将特别具有挑战性-最关键的是适合盐穴开发的盐矿床。 从长远来看，中游基础设施的第三部分可能是开发甲醇和氨等低碳氢衍生物的进口终端。这些衍生物可以用作最终产物(例如在化学工业中),或者终端可以与氨裂化或甲醇重整设备组合以回收氢气。每个额外的流程步骤都会增加成本和复杂性，并降低整个供应链的效率，因此竞争格局将是这些设施发展速度的重要决定因素。 主要挑战和前进道路 正如上面的讨论所示，氢供应链的所有方面都存在挑战，特别是围绕创建商业案例来证明投资的合理性。商业结构、政策支持和监管框架对于帮助创建商业案例都很重要。补贴拍卖（如H2Global和欧洲氢能银行）将是提供所需支持的关键推动者 ，因此本