降低低碳氢气投资和运营成本

大规模采用的先决条件 执行摘要 低碳氢1根据国际能源署(IEA)的数据,在2023年,只有4%的项目进入最终投资决策(FID)阶段。 正是期望和切实结果之间的这种明显差异导致我们更深入地挖掘和委托这份报告。与EIT IoEergy一起，我们的目标是发现阻碍低碳氢成本降低和大规模采用的障碍。在我们广泛的研究中，我们调查了2023年11月至2024年2月期间氢气行业近120家公司和组织的专业人士。这些组织位于：法国（62％），德国（6％），欧洲其他地区（20％），北美（4％），亚洲（3％），非洲和中东（5％）。 1|与其他来源生产的氢相比，低碳氢仍然过于昂贵且缺乏竞争力 调查参与者普遍认为，到2030年，价格将降至7欧元/千克以下，而未减少的氢气价格在1.5欧元/千克至3欧元/千克之间。但是，受访者不同意最终数字。目前，没有共同的愿景和许多真正的不确定性，估计与几年前的预测相去甚远，当时的共识是可再生氢气生产成本将降至3欧元/千克以下。现在，大约21％的受访者认为价格在3欧元至4欧元/公斤之间，而19％的受访者预测在4欧元至5欧元/公斤之间。 2|主要玩家在发展中遇到了很大的困难价格竞争的低碳氢项目 首先，57%的受访者认为电价是一个主要困难。这并不令人惊讶，因为电解的电力成本约占氢（LCOH）的水平成本的45％至60％。其次，对41%的受访者来说，需求不足仍然是一个大问题，碳价格(36%)在全球范围内仍然太低(36%)。此外，38%的人提到公众对产品的支持不足是一个痛点。第三，48%的受访者强调设备成本是一个紧迫的问题。这些是CAPEX中第二重要的成本因素，约占LCOH的35％（取决于电力成本）。 相比之下，缺乏具有合适技能的员工并不被视为需要克服的巨大困难，只有19％的受访者同意这是一个问题。这种情绪似乎缓解了先前关于该行业工作的假设的紧张关系。 3|受访者强调，监管和立法环境对于在未来几年提高氢气竞争力至关重要 根据64%的受访者的说法，公共支持是推动传统应用需求的关键。当涉及到未来大规模开展氢项目时，补偿合同被视为51%的受访者必不可少。尽管公共援助的分配仍然缓慢-特别是在拥有IPCEI的欧盟。然而，在全球范围内，随着几次拍卖和差价合约（CFDs）的推出，它开始被更多地考虑。例如，欧洲氢银行于2023年11月启动了价值8亿欧元的首次拍卖，收到了来自17个欧洲国家的132个投标。气候行动总干事Krt Vadeberghe说，这些数字证明了“热情的市场”。 61％的受访专家认为增加二氧化碳税至关重要，而51％的专家认为市场电力改革将制定更多的购电协议（PPA）2是至关重要的。 4|除了外部杠杆之外，还有几个内部杠杆可以减少 低碳氢成本 毫不奇怪，关于降低氢成本结构，通过有效的长期电力购买策略（例如，PPA合同，可再生/低碳电力来源的多样化以增加电解器负荷系数）来降低电力成本。大约74％的受访者同意这一点。 降低设备成本的能力排在第二位（68％）。在确保具有竞争力的设备价格和可靠性的同时，排名第三，有36％的接受调查的专家认为这些是未来几年大规模执行氢项目的关键因素。 有趣的是，降低财务成本并没有被视为一个巨大的潜在杠杆-尽管目前的高利率环境（只有26％的受访者对此表示赞同）。但是根据经合组织的数据，在2023年3，氢项目的加权平均资本成本(WACC或资本成本)一直在6.4%至24%之间。随着市场变得更加成熟，可负担债务的广泛可用性将在执行资本密集型低碳氢项目中发挥关键作用。如果贷方可以预见长期稳定且可靠的现金流，则确保大量债务融资将是可行的。 5数字还没有被视为降低氢成本和大规模实施项目的关键推动者，但它具有巨大的潜力 74%的受访者认为数字化对氢气管理系统非常有用，而48%的受访者指出其在系统设计和成本估算方面的潜力。40％的人赞扬了Digital提高卓越运营的能力，49％的人提到了其可追溯性。但是，在执行项目时，数字解决方案的存在以及数字服务的集成在项目中仅占1％。 从设备和系统设计到运营项目阶段，数字化具有巨大的潜力。在设计阶段，数字技术可以提高电解效率，氢气生产的灵活性，并实现更准确的尺寸。数字化还可以实现自动化、虚拟调试和流动仿真，以降低氢气生产的制造和调试成本。此外，数字解决方案有可能通过自动化制造、整体工厂运行和编程约束研究、决策支持工具、电解槽灵活性和寿命模拟来降低OPEX。 6|创新是一种被低估的杠杆，需要激活以产生改变游戏规则的影响 36％的受访者认为创新将对降低氢气价格做出最大贡献。高温电解是一项非常有前途的创新，能够使用较低等级的工业热。53%的受访者表示，未来几年，电解槽将在整个价值链中发挥关键作用。其他低碳生产技术（包括地质制氢）的发展正在考虑的程度较低。然而，32%的受访专家表示，他们对可能有助于更好地部署氢气的创新持开放态度。 此外，49%的受访者表示，通过数字解决方案进行氢气认证也有助于促进市场发展。事实上，可追溯性是有效识别每个氢分子碳含量、保证来源和推动该解决方案采用增加的关键。 Introduction 无论来源是什么，9000万吨低碳氢4到2030年将足以维持世界将变暖限制在工业化前水平1.5°的说法。但这真的合理吗？从表面上看，似乎是这样。毕竟，2030年的1.5亿吨将比目前七年内的9500万吨年需求增加50％。这只需要6％的复合年增长率。 但这一目标可能难以实现。其中一个主要原因是，如今，低碳氢没有竞争力，甚至比以前预测的更具竞争力。 经过一段时间对该行业的极大热情，2023年出现了一个气穴。例如，在法国，2023年只安装了17MW的电解槽容量，只有300MW的项目得到了财务确认，相当于2030年6.5 GW目标的5%。很少有项目处于投资阶段，根据IEA的数据，只有4%的项目进入了FID阶段。 与基于碳的氢相比，低碳氢仍然过于昂贵且缺乏竞争力。造成这种情况的原因有几个：难以获得有竞争力的低碳电力供应，利率上升以及寻找合作伙伴的困难-特别是EPC合作伙伴。 那么，可以做些什么来降低氢的成本，使其成为能源转型的真正载体？ 虽然已经使用了几种杠杆来降低投资和使用低碳氢的成本，但许多杠杆仍然可以被整个价值链中的参与者（特别是设备开发商和生产商）动员起来。这些杠杆包括：数字，金融工程，脱碳购电策略和合作伙伴关系等。为了评估参与者动员他们的能力和困难，我们调查了来自全球氢行业的近120家公司。 应该指出的是，这项分析和调查是在整个西方市场进行的。我们提供了彻底的评估，并对可用于降低低碳氢成本的可能杠杆进行了深入的探讨。 4.欧盟委员会将氢定义为低碳，如果它在整个生命周期内产生的温室气体排放量比化石天然气少至少70％。 低碳氢仍然太贵与产生的氢气相比，缺乏竞争力从其他来源1 经过一段时间对该行业的极大热情，2023年出现了一些停滞。根据IEA的数据，在2023年，只有4％的项目进入了最终投资决策（FID）阶段。此外，低碳氢量预测下降。 氢市场参与者普遍认为价格将降至7欧元/公斤以下，但这里没有真正的共识，这导致了总体上的不确定性。 这个数字与之前的预测相去甚远，到2030年，生产价格预计将低于2 - 3欧元/公斤。IEA在其2023年《全球氢气评论》中仍然坚持认为，到2030年，欧洲的低碳氢可以以1.60欧元/公斤的价格生产。根据世界氢理事会的数据，尽管市场在2021年至2023年之间的氢生产成本增加了30 - 65％。 目前，没有共同的愿景和许多真正的不确定性，估计与几年前的预测相去甚远，当时的共识是可再生氢气的生产成本将降至3欧元/公斤以下。现在，大约21％的受访者认为价格在3欧元至4欧元/公斤之间，而19％的受访者预测在4欧元至5欧元/公斤之间。 这种不确定性剥夺了主要市场参与者围绕低碳氢解决方案构建商业计划和开发具有价格竞争力的项目的共同参考点。 事实上，氢的成本结构是不平衡的，很大程度上取决于低碳电力的成本。在较小程度上，CAPEX仍然对成本结构有很大影响。影响LCOH的其他因素包括规模、负荷系数和加权平均资本成本（WACC）。 主要参与者在发展中遇到了很大的困难价格竞争的低碳氢项目2 首先，电价were identified as a major difficulty identified by 58% of respondents. This is no surprising because the costof electricity represents around 45 to 60% of the LCOH priced at €80 / MWh in our reference model. with an electricitycost of €120 / MWh, h氢pr€13.35 / kg，用于移动用例5. 其次，需求不足对于41%的受访者来说仍然是一个大问题，以及碳税，在全球范围内仍然太低。此外，不良的市场激励措施（36%）and公众对要约的支持不足（38％）也被认为是有问题的： •缺乏需求：根据BNEF的说法，只有790万吨的承购商氢气，其中，每年只有100万吨是由具有约束力的合同覆盖的。•公共资金：据彭博社报道，全球氢补贴金额达到2023年为2800亿美元。这些战略主要针对氢气供应和设备生产（2022年为2150亿美元，而支持全球需求为167亿美元）。 设备费用are also seen as a major difficulty by 49% of respondents. This is the second most important cost factor - withCAPEX represented approximately 35% of the LCOH in our industrial reference scenario7. 有趣的是，缺乏具有合适技能的员工并不被视为主要困难。只有19％的受访者强调了这一点，这似乎可以缓解以前对该行业工作的负面假设。 为了克服这些困难，公共当局可以发挥作用，使低碳氢更具竞争力3 A.64％的受访者表示，足够的公众支持至关重要 公共支持是提高需求的关键，需求仍然集中在化学工业等传统应用上。在未来几年内成功实施大规模氢气项目时，51%的受访者认为补偿合同至关重要。但是，公共援助的分配仍然缓慢-特别是在拥有IPCEI的欧盟。尽管，随着全球范围内几次拍卖和差价合约（CFDs）的推出，它们开始被考虑。例如，欧洲氢银行在2023年以8亿欧元的价格启动了首次拍卖。 对公众支持的需求因应用程序而异。事实上，下图清楚地表明，低碳氢与化石燃料或化石基氢没有足够的竞争力，特别是在工业用途或公路运输方面。当低碳氢的价格达到机会成本- i时，就实现了竞争力。Procedres.，化石基氢或同等能源的价格-包括碳税和公路运输中的TIRUERT。根据我们的模型，要使低碳氢在法国的工业用途中具有竞争力，需要4.69欧元/ g H2的补贴-公路运输需要高达5.53欧元/ g H2的补贴来抵消机会成本。相比之下，低碳氢更多。 与电子甲醇和电子氨的生产竞争。其生产成本降低了37％，因此需要1.45欧元/千克H2的低得多的补贴。 有效地针对公众支持应涉及围绕特定用途重新调整努力。例如，34%的受访者认为电子燃料生产是未来几年将开发的价值链的关键方面之一，而很少有市场参与者相信移动性燃料电池(7%),固定式燃料电池（3%），以及液态氢罐(4%). B.61%和34%的受访者分别指出碳税收和监管是相关问题 碳的价格仍然太低，在56 - 113 / t之间 国家到另一个。一半的碳征税工具价格上涨，大约三分之一的碳征税工具价格保持稳定，15%的碳征税工具价格下跌。 在欧盟，欧盟ETS价格大幅上涨超过100欧元/吨CO2e将提高蒸汽重整氢的价格，使低碳氢更具竞争力。这一增长的原因是欧盟ETS的改革，2019年引入了市场稳定储