氢能行业：助力全球碳中和，探索中英氢能合作机遇

前言 Louise Brett 中国服务部主席 简介 德勤英国 lbrett@deloitte.co.uk 中国概况 氢能对于将在未来推动能源转型的许多组织（尤其是为能源转型 2022年3月13日是中国与英国建立大使级外交关系50周年。 能源转型迫在眉睫，低碳氢将在未来的全球能源经济中发 协调资金分配的组织）可能还比较陌生。 挥重要作用。作为一种能源储存载体，氢能在数世纪之前 英国概况 当前，一些难免的分歧可能暂时阻碍了两国在若干领域开 就已为人所知，而未来的氢能部署可能面临金融、工程和 ESG（Environmental, Social and Governance环境、社会和公司 展更广泛地合作。然而，目前中英关系仍有巨大改善空间。 政府政策等问题。 治理）范例囊括了众多利益相关方的需求，这意味着金融行业可能 已经实现“所有金融都是可持续金融”，氢能行业当然也是如此。 譬如，关乎人类共同利益的气候变化相关工作未受到影 因此，本文重点关注中英两国拥有互补能力的氢能行业。 金融视角 响。气候变化议题至关重要，并且应对气候变化需要全球 两国合作可以带来诸多裨益，例如推动双边贸易以及在氢 紧密合作，因此需要中英两国更深入地合作。 能发展过程中相互支持和学习。 行业视角 “新能源成为中英关系的新增长点，“气候变化是当今时代最大的商业 “加强中英两国间的相互了解对构建 案例研究：曼彻斯特 绿色合作方兴未艾。” 机遇。” 有利于两国经济和社会发展的关系 傅莹，中国前驻英国大使，外交部原副部长 Mark Carney，联合国气候行动和融资特使、前英格兰银 至关重要。” - (源自《中国日报》) 行行长 结论 杜嘉祺，汇丰控股有限公司集团主席 联系人 3 of 55 摘要 本文以在格拉斯哥举行的第26界联合国气候变化大会为写作背景，旨在探索 简介 中英氢经济并确定未来合作机遇。 我们必须逐步摒弃化石燃料，而在此过程中氢能必将发挥 曼彻斯特人口众多，能源需求复杂，工业根基深厚，学术基 重要作用。 础设施完善。此外，曼彻斯特和中国之间的联系由来已久， 中国概况 合作项目不胜枚举。 本文将说明低碳氢在未来能源体系中的部署情况以及供 需双方的潜在发展路径，并介绍中英氢经济中的不同参 最后，我们将为氢能行业人士以及政府和金融行业人士提 与者。 出一些建议。 英国概况 我们将从银行和投资者的角度深入探讨金融行业对于参 本文的受众包括专业和非专业人士。本文使用通俗易懂的 与氢能发展的准备情况（或其他方面），并关注各国政府 语言，旨在确保每位读者都能有所收获。 金融视角 为支持未来低碳氢行业投资和贷款而建立的相关机制。 如果您对氢能、中英合作、金融等议题感兴趣，请与我们 我们应当拓宽视野，辩证看待氢能发展——从项目和技术 联系。我们拥有深厚的专业知识以及广泛的客户网络，因 角度来看，氢能行业蕴藏巨大机遇，但也存在风险。 此可以通过多种方式来为客户创造价值。 行业视角 我们将以英国城市曼彻斯特为例探索氢能未来。作为区域 经济中心，曼彻斯特与中英两国的其他同等规模城市正在 面临共同挑战。 案例研究：曼彻斯特 结论 联系人 4 of 55 中国概况 英国概况 金融视角 行业视角 结论 全球变暖已对世界各国构成巨大挑战。如今，全球平均气温相比人类大规模燃 简介简介 0101 煤之前大约高1℃。大多数气候科学家预测，到2100年，气温将比1750年之前 高2-4℃。 中国概况 气温升高主要由碳氢化合物（煤、石油和天然气）燃烧 政府间气候变化专门委员会针对气候变化进行了客观分 造成。燃烧过程会释放出大量二氧化碳，导致大气属性 析，并于2021年8月9日发布第六次评估报告。报告指 发生变化，从而使更多太阳能保留在地球上。 出，若不立即进进行深度减排，将全球变暖限制在1.5℃ 就将毫无可能。就此而言，世界各国需要实现到2030年 英国概况 全球变暖已对世界各国产生影响。天气模式不断变化。 减排50%，到2050年减排100%。 冰川和极地冰盖融化导致海平面上升。风暴变得更加强 烈和频繁。粮食生产愈发困难。关于高温、火灾和干旱 联合国气候变化大会每年举行一次，第26届联合国气候 的报道更为常见。 变化大会已于2021年11月初在英国格拉斯哥举行。 金融视角 尽管许多科学家很久以前就已预测到上述情况的发生， 但是各国政府还是花费了很长时间才找到应对措施。 行业视角 1992年联合国环境与发展大会制定第一个国际环境公 约，1997年联合国气候变化大会通过《京都议定书》，2015 年联合国气候变化大会达成《巴黎协定》。《巴黎协 毫无可能。” 案例研究：曼彻斯特 定》的长期目标是将全球气温上升幅度控制在2℃以内， 同时尽快减少碳排放，并在本世纪下半叶实现净零排 放。（“净零排放”是指温室气体排放量与温室气体清 除量达到平衡。） 结论 联系人 氢能的作用 在能源转型过程中，低碳氢必将发挥重要作用，但是如 氢（ H2 ）是宇宙中最常见的元素。氢无处不在，其可与 何发挥作用以及在何处发挥作用仍然有待讨论。哥伦比 氢能分类 简介简介 0101 氧结合形成水分子（ H2O ）亦或与碳和其他元素结合形 亚大学全球能源政策中心资深研究学者Julio Friedman认 氢能的颜色取决于其生产方式： 成生物体内的复杂有机分子。氢元素基本不会以氢气（ 为氢能具有多功能性，因此其将氢能称为“助力脱碳的 灰氢是目前最常见的一种氢能形式。将天然气 在室温下是气体）形式存在于自然界。氢气在氧气中迅 瑞士军刀”。彭博新能源财经创始人Michael Liebreich 中国概况 通过蒸汽甲烷重整可以生成灰氢，并释放二氧 速燃烧，释放能量并生成一种副产品——水。 表示：“氢能将在所有领域成功应用，但这并非易事。 化碳作为副产物。灰氢已广泛应用于工业领 氢能不仅需要突破现有技术限制，还必须与其他零碳技 1923年，英国生物学家J.B.S. Haldane首次提出建立由 域，特别是化肥生产和炼油。2018年，全球灰 术竞争。”部署氢能之前，电力可以助力完成大量工 氢能驱动的能源系统，他预见到煤炭资源终将枯竭，因 氢产量达到7,390万吨（国际能源署）。 作。Liebreich对Heineken的评价令人印象深刻：“氢能 英国概况 此提出开发风电制氢技术。该设想常被提议用于解决化 可以推动电力无法触及的能源系统实现脱碳。” 蓝氢与灰氢的生产过程相同。但是，蓝氢生产 石燃料相关问题，尤其是在美国和日本。然而，迄今为 过程会使用碳捕获与封存（CCS）技术将碳保 止，该设想仅停留在试点规划和概念测试层面。 留下来，而非排入大气。 金融视角 但是未来，这种情况将会发生改变。社会和政府积极采 绿氢是指利用可再生能源（风能、太阳能等） 取行动，减缓气候变化，践行净零排放承诺；行业参与 电解水生成的氢气。这种机制十分“清洁”， 者准备与可以推动技术创新的学术机构合作以扩大业务 不会直接排放温室气体。 规模；银行和投资者准备提供必要的资金支持。 行业视角 案例研究：曼彻斯特 结论 联系人 其中，灰氢的生产成本最低，但碳排放量最高；绿氢的 生产及转化 生产成本最高，但碳排量放最低。氢能行业能否获得成 绿氢主要通过位于可再生能源（海上/陆上风能、太阳 简介简介 0101 功主要取决于向绿氢和蓝氢生产方式转变的经济可行 能、潮汐能等）设施附近的电解槽制成。蓝氢是在工业 性，而这将受到可再生能源成本、基础设施建设和维护 场所使用CCS技术制成。 成本以及资本成本等因素的推动——上述成本将随氢能 无论是低碳还是零碳排放，碳排放处理都是制氢过程中 中国概况 部署规模的扩大而降低。 成本最高的环节。 此外，氢能还可以分为黑氢（由煤制成）、粉氢（核能 氢可与其他化学物质结合，变成适合储存的形式，例如 电解）、蓝绿氢（甲烷热裂解）和白氢（自然产生）。 英国概况 氨、金属氢化物或溶于甲苯中。 目前，业内对于各色氢能发展的可行性、经济效益、投 储存 资规划和里程碑目标正在进行激烈讨论。 氢气作为能源载体的一大优势在于其可长时间储存能 金融视角 源，并且最大限度减少损耗或泄漏（与电池不同，电池 可能会耗尽电能）。目前最有效的储氢方式是压缩气体 “绿氢主要利用可再生能源设施所产出的电力并输入电 容器储氢或（针对大量氢气）地下盐穴储氢。 行业视角 然而，储氢过程非常复杂，需要在高压（350-700个大 气压）或低温（-253℃）条件下进行。氢气极度活泼， 解槽制成。” 可以脆化铁等金属，并且容易泄漏。 案例研究：曼彻斯特 运输及配送 管道运输是最具成本效益的长距离输氢方式。拖车可能 适用于短距离、小规模输氢。 结论 联系人 用途 清洁氢梯（Clean Hydrogen Ladder）将氢的用途按优序排列，因为并非所有用途都能取得成功。例如灰氢的应用实 氢能存在许多潜在用途。哪种用途最终将得到大规模推 例，最后必然还有其他更优解决方案（通常是直接电气化和使用电池）。 简介简介 0101 广？问题的答案在于与各种用途相关的技术和经济挑战 能否得到解决。 常见应用领域包括： 中国概况 不可能或不适合实行电气化的交通运输行业，例如私家 车和公共交通以及重型商业车、铁路、航运和空运。 英国概况 电力行业。低碳氢能够以较低成本储存多余的可再生 能源，从而提高短期和季节性储能系统的灵活性。 金融视角 工业领域，可以用于化肥生产等现有工艺以及全新用 途（碳氢化合物的消失将推动对于新型制造技术的需 求，例如塑料）。 行业视角 家庭和商业供暖。氢气可以取代天然气，实现低碳或 零碳供暖。 案例研究：曼彻斯特 氢能的经济效益 能源行业的经济形势极其复杂，以低碳氢取代现有化石燃料需要克服重重挑战： 与高碳替代品相比生产成本较高 结论 创新投资的技术和商业风险较高 因用途有限而存在需求不确定性 缺乏市场架构和长期政策及监管 联系人 配送及储存问题 政策及监管不确定性，包括缺乏既定标准 上述情况表明，政策干预对于支持氢能市场实现可持续 和韧性发展至关重要。外部因素（例如碳价较高）或一 注意事项： 简介简介 0101 次性干预措施（例如向制氢企业或最终用户提供资金支 持）不足以推动低碳氢取代化石燃料。 制氢过程需要能源投入（无论是甲烷重整还是 低碳电力），因此其对CCS网络和电力系统具 氢能价值链的复杂性意味着需要使用多种解决方案来刺 中国概况 有依赖性。 激氢能市场。目前，现有配送网络无法输送氢气，因此 氢能市场将主要采用本地化运营模式，确保项目与生 目前，氢能生产技术处于不同的成熟度水平。 产、配送和最终使用相匹配。 英国概况 目前，用于配氢和储氢的物理基础设施较为有限。 消费者转而使用低碳氢主要是出于经济考量，包括低碳氢 目前，全球低碳氢产量和消费量较低。低碳氢 和高碳氢的生产成本（因用途不同而存在较大差异）。例 并非标明市场价格的既定商品。 如，就每单位能源而言，交通运输所用燃料与建筑供暖所 金融视角 用燃料相比生产成本更高。 最终用户转而使用氢能所需的许多技术还未实 现商业化，安全性也尚未得到证实。 此外，生产成本也因生产特性而异。蓝氢的生产成本主 要取决于原料（天然气）成本。电解绿氢的生产成本主 行业视角 首批项目将以集群形式开展，生产和消费均发 要取决于电力成本。 生在相同地点。 案例研究：曼彻斯特 结论 联系人 氢能融资