氢能竞赛打响

编译 ｜ 杨玉科

编辑 ｜ Jane

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出品 ｜ 帮宁工作室（gbngzs）

10年前，全球太阳能电池板需求开始飙升，中国凭借低廉的价格击败西方竞争对手，主导了太阳能制造业。10年后，在氢能领域，美国和欧洲决心不再重蹈覆辙。

随着全世界都在加速脱碳，下一轮竞赛将围绕一种名为电解槽的设备展开。将电解槽接入太阳能等清洁电力，就可以从水中提取氢气，而且不产生任何温室气体。要创造一种能为钢铁、水泥或航运等行业脱碳的绿色燃料，这是关键一步。

世界各地的公司已经加快电解槽的生产，绿氢工厂也在筹建中，氢能行业终于实现从试点项目到工业规模的飞跃。清洁能源研究集团BloombergNEF估计，到2030年，全球电解槽产量需要增长91倍才能满足需求。但是，许多西方清洁技术老手，还在以一种似曾相识的嫌恶态度看待新兴的竞争。据BNEF数据，目前全球40％以上的电解槽来自中国。

虽然中国生产的电解槽效率不及欧美，但成本却低得多，约为西方企业价格的四分之一。中国电解槽企业仍主要服务于中国国内市场，但已经开始扩大海外销售。

BNEF氢能分析师王晓亭（音译）表示：“我听过太多政府官员说，我们不能再重复太阳能的经历。”

在中国占据太阳能制造业领先地位的关键年份，乔·拜登（Joe Biden）当时担任美国副总统。当选总统之后，他把中国视为竞争对手，而不是供应商，他准备把清洁技术制造业带回美国，作为他气候政策的一个支柱。美国决心不让中国控制这一新的能源热潮，拜登去年签署的《削减通胀法案》（IRA）将大量资金用于鼓励美国国内的氢气生产。

“美国将提供非常慷慨的补贴，以确保当地供应商生存下去。”王晓亭说。

欧洲当然也要在这个新兴产业中分一杯羹。

俄乌战争爆发以来，欧洲生产的燃料价值缩水，也加大了欧洲大陆对氢能的雄心。然而，一些氢能倡导者认为，欧盟没有将雄心贯彻到底，这使它在与美国和中国的竞争中处于不利地位。欧盟已经设定了绿氢生产的目标——到2030年每年1000万吨，但尚未决定哪种方法符合“绿色”标准。这使得企业很难致力于推动电解槽订单的大型制氢项目。

作为游说组织氢能欧洲（Hydrogen Europe）首席执行官，约尔戈·查齐马卡基斯（Jorgo Chatzimarkakis）表示：“我担心电解槽业务的市场份额将从欧洲转移到其他地区。欧盟这是在搬起石头砸自己的脚——不，不是脚，而是头。”

与此同时，许多分析师预计中国电解槽的效率将会提高，继而削弱欧美企业目前拥有的技术优势。“我毫不怀疑中国正在研发更好的电解槽，”伍德麦肯兹研究咨询公司（Wood Mackenzie）高级氢气分析师布里吉特·范·多斯滕（Bridget van Dorsten）说，“中国决定不再当落后者的那一天，就是他们不再落后的开端。”

一些中国公司已经领先一步。中国的化学设备制造商多年来一直在生产电解槽，为太阳能电池多晶硅生产等各种制造业安装大型水电解系统。

电解槽利用电力将水分解成氢气和氧气，自1920年代以来，各种电解槽就已经上市了。对于那些不容易依靠电力运行的行业来说，氢能成为许多国家脱碳的最佳选择。如果电解槽的电力来自太阳能或风能设施，或核反应堆，那么生产氢能的过程也是无碳的。

电解槽有好几个种类，各有优缺点。中国企业大多生产碱性电解槽，这种电解槽的前期成本较低，但生产每公斤氢气所需的电力比其他技术更多。美国和欧洲的公司专注于固体氧化物电解槽和质子交换膜（PEM）电解槽，这两种电解槽的初始成本较高，但用电量较少——这在电力昂贵的地区是一大卖点。

目前，中国制造商正在开发PEM电解槽并精炼其碱性电解槽。他们正着眼于海外市场以寻求增长。

总部位于西安的隆基绿能是世界上最大的太阳能设备制造商，该公司于2021年3月建立了一个氢能装置，并已在中国建造了1．5吉瓦的电解槽制造能力。隆基绿能副总裁王英歌表示，该公司正在开发PEM电解槽，但预计碱性电解槽将在未来5年主导行业。该公司预计在3年内，海外市场将占其销售额的一半以上。

“欧洲和美国对氢能产业有最积极的激励政策，而中东和非洲拥有规模最大、最经济的可再生能源，”王英歌分析道，“因此上述区域的绿色氢能项目具有良好的盈利能力。”

与此同时，据BNEF报道，中船派瑞氢能科技有限公司在2022年收到了来自澳大利亚、美国和韩国等7个国家的订单。山东赛克赛斯氢能是少数几家专门从事PEM技术的中国制造商之一，其项目总监黄方表示，该公司目前约有10％至15％的销售额来自海外。公司目标是增加欧洲和澳大利亚的需求，从而提高海外销售比例。

虽然电解槽对于绿色氢能的重要性，就像太阳能电池对于太阳能的重要性一样，但两者之间存在一些关键的区别。

太阳能电池板本质上是一种成品技术。无论它们是安装在屋顶上，还是组装在巨大的沙漠阵列上，面板以及连接到它们的系统都没有太大的变化。但氢能的生产却不是这样。电解槽只是制氢装置的一部分，其规格和设计将由其能源来源和客户需求决定。普拉格能源（Plug Power）首席执行官安迪·马什（Andy Marsh）透露，该公司正在美国建造一批绿色氢气生产工厂，每个工厂都是独一无二的。

马什说：“德克萨斯州的工厂不同于纽约州的工厂，纽约州的工厂又不同于佐治亚州的工厂。这一切都非常本地化。”普拉格能源总部位于纽约莱瑟姆，也生产和销售PEM电解槽。

本地化生产电解槽是有优势的。比利时John Cockerill集团在中国成立了一家合资企业考克利尔竞立，为中国市场生产电解槽，而非为其他国家。该公司还在欧洲以及美国和印度投资了两家工厂。

John Cockerill的氢主管拉斐尔·泰乐特（Raphaël Tilot）表示，该设备复杂且笨重，需要为每个客户进行大量的现场定制。“把这些东西从中国运到世界其他地方并不是那么简单，现场工作水平与客户的诉求相融合，是非常重要的。”

尽管中国太阳能行业多年来一直享受着政府的慷慨补贴，帮助太阳能设备制造商主导了全球供应链，但氢能尚未得到同样水平的政策支持。2022年年初，中国首次出台了氢能开发国家计划，但没有出台补贴等财政支持政策。

与此同时，丹麦Topsoe A／S的首席执行官Roeland Baan指出，美国的激励制度现在比欧盟的更容易操作。他的公司正在开发一个500兆瓦的工厂，生产固体氧化物电解槽，这种电解槽在高温下工作，比碱性电解槽或PEM电解槽效率更高。“我们决定把工厂建在丹麦，至于第二家工厂，我们得走着看，估计是在美国。”Baan说。

▍欧洲倒退？

乌克兰是天然气的主要出口国，乌克兰战争给欧洲能源市场造成了严重破坏。面对迫在眉睫的能源短缺，各国政府增加了煤炭使用量，并扩大了从其他国家进口液化天然气的规模。国际能源署估计，欧洲的煤炭使用量在2021年增长14％后，到2022年可能增加7％。

这是一个问题。正当欧洲需要大步前进的时候，它却在气候目标上倒退。

2019年，欧盟宣布了到2050年成为第一个气候中和大陆的雄心。这就需要迅速淘汰化石燃料。2020年代是能源转型的决定性十年。然而现在却是增加肮脏煤炭的最糟糕时刻。对能源系统的任何投资，都必须与完全脱碳经济的目标相一致。

欧洲将如何做到这一点？从家庭取暖到汽车，来自可再生能源的电力可以很容易地取代燃料。好消息是，风能和太阳能发电的成本已经大幅下降：自2010年以来，太阳能光伏发电的价格下降了惊人的88％，陆上风能下降了68％。目前，全球三分之二的人口生活在太阳能或风能是最便宜电力来源的国家。

然而，有些东西——比如飞机、货船和炼钢等一些工业过程——很难实现电气化，有时需要化石资源作为原料。

对于这些领域来说，绿色氢气提供了一个很有前途的替代方案：用可再生电力分解水来制氢。绿色氢气可以直接使用，也可以作为氨等替代燃料的基础。

与化石资源不同的是，绿色氢气可以在任何拥有大量土地和水，加上风能或阳光的国家生产，同时拥有完善的基础设施和稳定的投资环境。欧洲国家通常不会排在榜单前列，人口密度较低的国家情况较好，包括智利、澳大利亚、加拿大和肯尼亚。欧洲可能需要进口大约四分之三的氢，但扩大供应商名单仍能增加其能源安全。

2020年5月之前，欧盟还没有独立的氢战略。在欧盟委员会的“绿色协议”计划中，氢气只是作为推广可再生能源和更好的电网连接的补充。

氢能欧洲的约尔戈·查齐马卡基斯表示，直到2020年初，当新冠疫情有可能破坏其绿色梦想时，欧盟委员会才迅速采取行动，把氢能作为优先考虑项。

查齐马卡基斯回忆说：“危机爆发后，政策制定者面临压力，要求他们立即采取行动，动员绿色复苏所需的资金。我们对欧盟委员会的需求做出了非常、非常快的反应……我们在（2020年）5月份带着一个具体的计划给到他们。”

这份行业路线图要求，到2030年，整个欧盟将建设40吉瓦的电解能力，利用可再生电力从水中提取氢气。另外，还有40吉瓦的产能将在国外建设，届时将进口到欧盟。这些计划在未来10年将耗资4300亿欧元。

“但是，当我们把这个数字提交给欧盟委员会时，你没看到他们的眼睛，他们的反应。‘这太疯狂了。’问题是，‘你怎么分解，你怎么计算？’”查齐马卡基斯描述道。

一直到2020年7月，欧盟委员会创立了一项氢战略、一个行业联盟，并制定了未来10年在该地区生产1000万吨可再生氢的目标。

2021年，氢能占世界最终能源需求的2．5％，占全球二氧化碳排放量的2．5％。

欧盟委员会的目标是到2050年将氢在欧盟最终能源需求中的份额提高到14％，并出资用新兴的二氧化碳捕获技术，缓解现有的污染生产方法，然后再用水电解法取代。这是一个有争议的选择。

针对最近的能源供应危机，欧盟委员会采取了更多的行业计划：2022年早些时候发布的REPowerEU战略提出，到2030年，欧盟不仅要自己生产氢，还要从全球“可靠的供应商”那里再进口1000万吨氢，从而摆脱对俄罗斯石油和天然气的依赖。

此外，氢的绿色气候认证面临一个新的威胁：欧盟委员会正在考虑立法草案，该草案在2027年之前，不要求严格证明用于从水中提取氢的机器完全由新的可再生能源设施提供动力。

这意味着，在阴天或没有风的时候，接入当地电网的电解设备可能会使用来自天然气或煤炭的电力。

国际能源署在2022年9月的《全球氢评估》报告中写道：“根据目前的项目情况，到2030年，欧洲电解槽的低排放制氢产量可能达到近500万吨。”

氢的国际市场才刚刚开始形成。2022年2月，第一艘液氢油轮将氢从澳大利亚运往日本。咨询公司麦肯锡（McKinsey）估计，到本世纪中叶，全球氢气需求可能会增加7倍以上，达到6．6亿吨，其中4亿吨可能会在国际上进行交易。目前，很多氢是“灰色的”，由煤制成。未来大部分或全部都是“绿色”的。

作为未来的主要买家，欧洲完全有能力发挥带头作用，现在就开始为这个新兴市场制定规章制度。

在过去的几个月里，目前化石能源系统的缺点已经非常明显。现在我们有机会——也有挑战——从一开始就建立一个新的市场。

绿色氢可以是一个好消息：有了它，气候雄心和能源安全可以结合起来，并以合理的成本实现。如果处理得当，新的绿色氢市场将服务于大多数人而不是少数人的利益。

▍美国IRA为氢能铺路

随着拜登政府试图结束化石燃料污染导致的气候变化，提高氢燃料的产量现在是拜登政府的一项高度优先事项。根据2022年9月发布的国家清洁氢战略和路线图草案，美国能源部希望到2030年生产1000万吨“绿色”氢。

美国每年已经生产大约1000万吨氢气，但其中大部分是由肮脏的天然气制成的“灰色”氢气，并排放温室气体。

为了制造灰色氢气，甲烷气体在高压下与高温蒸汽反应，在制造氢气的过程中释放二氧化碳。现在，拜登政府希望依靠从烟囱排放物中去除二氧化碳的技术，试图使灰色的氢变得干净。

这是一个有争议的主张，因为批评人士认为，这将延长而不是逐步淘汰化石燃料的统治地位。捕获二氧化碳并不能解决甲烷泄漏问题，而甲烷泄漏对天然气基础设施来说是一个巨大的问题。还有人担心，一个新的氢工业可能会产生其他意料之外的问题。

尽管如此，拜登政府似乎准备大力推进其氢燃料计划。2022年9月发布的路线图包括，随着时间的推移而增长的清洁氢生产目标：到2040年清洁氢生产2000万吨，到2050年清洁氢生产5000万吨。美国能源部认为，到2050年，这将最终使美国的温室气体排放量减少10％。

清洁氢能源经济是一个梦想。而《削减通胀法案》可能会在十年内助其成为现实。

美国去年夏天出台的《削减通胀法案》，明确而简单地为清洁氢生产规定了最高每公斤3美元的补贴。

《削减通胀法案》的税收抵免有效期为10年，规模取决于氢气生产的清洁程度。如果生产氢气时不排放任何碳，那么每生产一公斤氢气，税收抵免的上限为3美元。然后，它会根据排放量按比例缩小，只要排放量低于当前的生产技术。

如果生产氢气时排放了一些碳，但比目前生产技术排放的碳要少，税收抵免就会逐渐减少，与排放量减少成正比。

安永美国可持续税收部门负责人阿克谢·霍纳蒂（Akshay Honnatti）在接受CNBC采访时表示，税收抵免是“绝对的游戏规则改变者”。

“以前没有措施推动氢气更清洁，让氢变得更清洁需要成本。”霍纳蒂补充道。“现在，对于那些进行额外投资的人来说，他们可以获得补贴，并能够向他们的利益相关者和股东证明这一投资水平是合理的。”

每公斤3美元的补贴使得核能制氢与化石燃料制氢相比极具竞争力。美国能源部的目标之一是在十年内将清洁氢的成本降低到每公斤1美元。

对于这些新兴的清洁氢使用案例，气候法案中包含的税收抵免，将使公司有机会进入清洁氢生产市场而不赔钱。“他们可以回到他们的股东面前，他们可以说，＇看，我们可以，我们今天就可以在经济上做到这一点。为了进入这个市场，我们不需要预测未来五年的亏损。我们可以进入这个领域，让它变得经济，或者至少在不久的将来成为一个盈亏平衡的项目。＇”霍纳蒂进一步解释说。

去年11月通过的两党基础设施法，还包括80亿美元用于在美国发展区域性清洁氢枢纽。氢核能倡议组织（Nuclear Hydrogen Initiative）发言人伊琳娜·提普林斯（Elina Teplinsky）预测，美国应该能够在七到八年内发展清洁氢经济。

不过，提普林斯认为，与欧洲相比，美国的项目起步较晚，这不是一场零和博弈。

提普林斯表示：“在欧洲、美国、亚洲和其他地区，有很多人有兴趣去世界各地启动项目。你必须记住，直到去年，美国还落后大约5年，所以在项目提案和项目开发方面将有一定程度的追赶。”

（本文部分内容综合Bloomberg、Politico、Euractiv、Hellenic Shipping News、CNBC、General Energy News、The Verge报道，部分图片来自网络）

关键词： 税收抵免 二氧化碳 化石燃料