氢能理事会：全球氢能流动报告2023

对不断发展的全球氢贸易的考虑 由氢能委员会于2023年11月发布。本文件副本可应要求提供或可从我们的网站下载： 本报告由氢能委员会与麦肯锡公司合作撰写。除非另有说明，否则在确认来源的情况下，本作品的复制是授权的。否则保留所有权利。报告的作者确认以下内容: 1.报告中没有任何建议、措施或轨迹可以解释为报告中提到的违反欧盟竞争法的研究参与者之间的标准或任何其他形式的(建议的)协调。 2.他们无意采取任何这种形式的协调。 虽然本报告的内容及其对行业的抽象影响可以在编写后进行一般性讨论，但个别策略仍然是专有和保密的，是每个参与者的责任。请与会者注意，作为氢能理事会不变做法和欧盟竞争法义务的一部分，这些战略和机密信息不得共享或协调，包括作为本报告的一部分。 Introduction 氢及其衍生物将在脱碳中发挥核心作用，全球贸易对于推动吸收至关重要。这是全球氢流的关键发现，氢能委员会和麦肯锡公司于2022年发布的联合报告。它强调了未来主要的氢需求地区（包括欧洲，日本和韩国）无法以可承受的成本满足其所有需求。报告显示，其他地区可能会有过剩的低成本供应。 然而，氢的前景远非固定。氢工业不断适应快速发展的监管框架，全球政策的转变，地缘政治力量，新技术以及从项目实施中不断学习。这份2023年总结报告回顾了《2022年全球氢流报告》的调查结果，以说明这些变化和其他变化，并评估了全球氢贸易流动可能如何发展。 关于分析 这份2023年总结报告中的结果基于更详细的文档，显示了高级分析优化模型的输出。该软件平衡了所有地区，多个运营商和最终产品的供需。 来自此更新的关键消息 尽管目前在氢吸收方面存在积极且不断增长的势头（请参阅氢洞察2023），但越来越明显的是，与净零轨迹所需的增长率相比，当前的增长率还不够强劲，至少到2030年还没有。到2050年，氢必须为世界脱碳发挥作用，有必要和迫切需要加紧努力应对挑战和释放投资。 30 to65%增加可再生氢LCOH与2022年报告相比 可再生氢气的氢均衡成本（LCOH）估计比2022年10月的报告高出30％至65％。修订后的估计反映了更高的电解槽资本支出以及可再生成本和可能影响单个国家投资吸引力的因素。 2023年的分析在称为“进一步加速”（FA）的情景中考虑了需求和贸易，该情景加速了能源转型与今天的速度相比，但世界仍然无法达到低于1.5 ° C的温度目标。在这种情况下，对清洁氢（低碳和可再生）的需求可能达到40以上到2030年每年百万吨（MTPA）。为了满足这一需求，近20份MTPA可以长距离运输，主要是通过管道或运输清洁氨作为燃料，氢载体和替代灰色氨。到2050年，清洁氢需求增长到375 MTPA，大约200 MTPA可以长距离运输。到那时，管道可能占长途运输的40％左右，合成煤油和氨各占20％，运输氢（通过氨，LOHC或LH2）占10％，甲醇和绿色钢占5。每个百分比。 20 MT通过运输的氢气到2030年，在进一步加速的情况下，40 MT中的长距离 200 MT氢气运输到2050年，在进一步加速的情况下，375 MT中的长距离 到2030年，不断变化的生产成本状况以及在某些市场引入生产激励措施可能会导致全球成本曲线，最低和最高成本地区之间的成本差异为15倍。由于供应激励措施，如通货膨胀减少法案，成本达到1美元/公斤以下，上端超过5美元/公斤。这可能导致贸易套利机会。到2050年，随着激励措施的到期和可再生能源成本在竞争最激烈的地区降低，全球成本曲线预计将变平至2.5倍的成本差异。约1.5美元/公斤，高成本地区约3.5美元/公斤。 15X2030年的成本差异在最高和最低成本的生产区域之间 $8 TN总氢相关2050年所需的投资 与全球贸易有限的情况相比，贸易降低了碳减排的成本。事实上，到2050年，生产更高成本氢气的需求(贸易有限)将导致12万亿美元的总投资需求。相比之下，在国际氢贸易可以发展的情况下，到2050年，与氢相关的总投资将达到约8万亿美元，从而节省4万亿美元的成本。方便长途运输。对于氢和衍生品，每年在运输、转换和再转换方面需要约700亿美元的投资。 $70 BN年度投资到2050年每年需要的与贸易有关的投资 50%总计减少通过贸易解锁的氢投资 景观如何改变 在过去的12个月中，预期需求，生产条件和法规发生了一些重大变化。 氢需求增长预测仍然强劲，但受到脱碳预期放缓的影响 2022年全球氢流报告的参考案例被称为“高效脱碳”，反映了氢能委员会的净零情景。这说明了氢对能源系统脱碳的全部潜力，对贸易的长期限制很少，确保以经济有效的方式满足2050年气候变化的要求。到2030年，这种情况下的需求在140MTPA中达到70 MTPA，而清洁氢的需求在2030年达到660 MTPA。2050.报告还提出了三种定制的备选方案，其中一种方案的需求较低，称为延迟过渡，到2030年需求达到100 MTPA (其中40 MTPA是清洁氢气)，到2050年达到400 MTPA。 自报告发布以来，人们越来越清楚地认识到，世界并没有处于净零轨道上，至少到2030年不会。例如，2023年6月，作为麦肯锡全球能源观点的一部分，152名国际能源专家和高管被问及他们认为世界正在走向什么脱碳轨迹。然后将其与麦肯锡2023年的一系列能源转型情景进行了比较。大多数人选择了代表称为“进一步加速”（FA）的场景的轨迹。这是能源转型加速的地方，但金融和技术限制仍然存在，因此到2050年全球净零不会达到，导致全球气温上升1.9 ° C。账户。对于气候变化轨迹的共识，本总结报告中的全球氢贸易流量结果已使用FA情景进行了更新。 净零需求情景仍然是氢理事会的参考情景，因为它强调了氢在2050年前为世界脱碳所发挥的关键作用。然而，前景黯淡反映了一个不容忽视的现实— —尽管有积极的趋势，氢的生产商和潜在的用户都继续面临挑战，从成本增加到技术不确定性。缺乏连贯和稳定的监管，包括全球碳价格，这影响了氢经济的步伐和发展。这清楚地提醒人们，要使氢充分发挥其潜力，就需要加紧努力应对挑战并释放投资。 可再生氢气将发挥重要作用，尽管成本前景较高 2023年的分析包括对正在进行前端工程设计（FEED）研究的大型可再生氢气项目的开发成本的详细自下而上的评估。2这种方法不仅考虑了设备成本，还包括对设备平衡（BoP）以及工程，采购和建设（EPC）成本的全面审查。评估发现，与2022年的估计相比，2023年可再生氢的LCOH高出30％至65％。LCOH的增长是由更高的资本支出、融资和可再生能源成本，以及更广泛地纳入EPC等额外成本推动的。成本增加的很大一部分来自。 正如麦肯锡资本分析和麦肯锡氢洞察公司在评估电解建设项目时发现的那样，更高的BoP和其他开发商成本。为了减轻更高的工厂资本支出的影响，可以通过将低成本的太阳能与低负载因子交换来减小电解槽的尺寸或增加负载因子，设置可以产生更高的负载因子，例如风力和水力发电。 尽管成本前景较高，但分析指出，与来自天然气的低碳氢相比，可再生氢在很大程度上保持了其市场份额-原因可能从关注可再生能源产品到新的激励措施和直接支持。到2050年，在清洁氢总需求的375 MTPA中，预测为265 MTPA可再生和110MTPA低碳，反映了70: 30的分割。(参见侧栏，“可再生氢气保持其市场份额”)。 低碳氢生产中的成本和技术不确定性仍然存在 自2022年发布初步报告以来，天然气价格一直在波动。在撰写本文时，亚洲和欧洲的天然气期货仍然处于高位，并已被用于指导到2030年的最新观点，因为天然气生产商可能倾向于扩大天然气出口。2030年以后，天然气价格前景基于供需平衡预期，并由以下因素区分。 区域。在FA情景下，天然气需求和全球天然气价格随着时间的推移而下降，使低碳氢气生产更具竞争力。同时，天然气需求下降的轨迹比净零情景下的要慢，相对于净零情景项目，天然气和低碳氢的价格都提高了（每公斤0.10至0.20美元）。3资本支出也增加了低碳氢，但这对生产成本的影响要有限得多。 该成本主要由运营支出（opex）驱动。较高的电解槽资本支出有利于低碳氢生产，并且-假设CCS可以足够快地扩大规模-与25％至30％的基本情况相比，低碳氢可以占氢生产的45％，并达到长距离交易量的65％。 政策和生产激励措施可以降低成本，有可能促进生产和出口 美国的《降低通货膨胀法》（IRA）和加拿大的清洁氢投资税收抵免（ITC）等政策已被纳入分析。新的估算包括在项目持续时间的前十年内可再生氢气的生产税收抵免（PTC）每公斤3美元，以及可再生能源发电的额外抵免。对于低碳氢，生产商可以在头十年选择每公斤3.00美元的PTC，或者在头12年选择每tCO 85美元的PTC。5对于加拿大，更新包括ITC 40％的可再生能源氢工厂的资本支出和30％的可再生能源资本支出，以及40％的低碳氢工厂资本支出。综合起来，这些措施会影响氢成本曲线上的位置，直到2030年代。 2可再生能源指令（RED III）对可再生氢的需求要求已纳入欧洲的模型中。6这包括到2030年工业（不包括炼油）消耗的42％的氢产品可再生能源的要求，目标是到2035年增加到60％。 可再生氢气保持其市场份额 与2022年报告相比，我们在2023年更新中对LCOH的估计进行了修订。然而，更新表明，与来自天然气的低碳氢相比，可再生氢在很大程度上保持了其市场份额。这可以通过多种因素来解释，包括: 增加可再生能源衍生产品使用的动力。一些地区，如欧洲，有法规要求可再生氢气及其衍生物满足部分需求。1 •新的激励措施和直接支持。可再生氢气的新激励措施正在出现，促进了短期经济发展。2 •CCS进展。CCS项目的最新管道已用于指导2030年的低碳氢生产水平，并在此基础上应用扩大因素。 •更高的天然气价格。在麦肯锡的《全球能源观点》中探讨的“进一步加速”情景中，能源转型加速，但不足以在2050年实现全球净零。较高的天然气价格可能会降低天然气基低碳氢的竞争力，现有出口商通过管道和液化天然气（LNG）出口将天然气货币化的时间更长。 决定制氢竞争力的三个关键因素 氢几乎可以在任何地方生产，但竞争力因地区和市场而异-甚至在考虑激励措施之前。商业供应潜力以及因此的贸易潜力可能受到三个主要因素的影响。 第一个因素是LCOH。对于可再生氢，LCOH主要取决于当地的可再生成本，可再生潜力的大小（例如，并非所有最佳地点都可用）和电解槽利用率，而对于低碳氢，则取决于当地成本和甲烷和CCS的可用性以及排放定价。2022年的调查结果已经更新，以反映。 与这些参数有关的最新数据，现在还考虑了目前实施的北美激励措施对LCOH的影响。现在考虑的较高电解槽成本对成本曲线有两个影响。首先，使低碳氢生产来源相对更具竞争力。其次，它增加了可再生氢项目的更多位置的吸引力，因为这反过来又导致更高的电解槽利用率。 第二个因素是CCS部署的速度，这决定了加速低碳氢生产的能力。分析中包含的到2030年的低碳氢项目管道反映了CCS部署的当前速度。与天然气价格相比，CCS可以被认为是确定低碳氢商业潜力的更重要因素。 第三个因素涉及可能影响该地区投资吸引力的因素。其中包括市场效率，工业能力，劳动力可用性以及当地公众对建设新基础设施的接受程度。为了反映这些因素，更新的分析考虑了影响加权平均资本成本5％至14％的区域溢价。如果不包括这些保费，可再生氢气生产的预测将完全由可再生能源系统（RES）质量驱动。 这些因素和其他因素对清洁氢生产成本的潜在净影响在2030年供应成本曲线（图表1）中得到证明。 附件1 全球50%的H2产量低于$2.5 / kg H2 全球清洁H2生产成本曲线，2030年进一步加速情景 氢和衍生物的长途运输将减少总体投资需求 清洁氢的主要需求中心的地理位置并不总是与在有利条件下生产清洁氢的条件一致。这在具有（潜在的）过量清洁氢生产能力的国家和需要进口氢的国家之间打开了潜在的贸