國際趨勢與發展

北歐國家對氫氣、電燃料、CCS和CCU的現狀和未來需求受到國際政策、全球趨勢、當前舉措和北歐地區以外市場的影響。國際上關于可再生氫、電子燃料和CCUS技術的政府政策和私營部門合作項目的數量正在迅速增長，重點是開發和完善解決方案，以便在排放難以減少的部門實現溫室氣體減排目標。

本章概述了氫氣，電燃料，生物CCUS和CCUS在歐洲其他地區和歐洲以外重要國家的重大國際推廣，重點是推動北歐國家發展的國際背景。首先，描述了歐盟的倡議。然后，確定了氫能市場，電燃料和CCUS的主要趨勢。最后，概述了全球市場的發展情況，并討論了可再生和低碳氫的相關商業模式。
 

歐盟的倡議

歐盟委員會提出了一項計劃，即到2030年將歐盟的溫室氣體排放量與1990年的水平相比至少減少55%。與此相一致，成員國于2020年7月就下一代歐盟下的COVID-19恢復和恢復機制達成的協議要求成員國起草國家復蘇和恢復計劃，其中37%的資金分配給氣候行動（歐盟委員會，2021年）。

當歐盟的氫戰略于2020年7月初提出時，歐盟氣候行動專員弗朗斯·蒂默曼斯（Frans Timmermans）表示，“清潔氫氣是我們能源轉型的首要任務之一”，也是歐盟逐步淘汰化石燃料和向氣候中和時代過渡的關鍵工具之一。大規模部署清潔氫氣被視為歐盟實現其減排目標的關鍵（歐盟委員會，2020年）。預計氫能投資也將促進可持續增長并創造就業機會。歐盟委員會的復蘇計劃還強調，清潔氫氣是釋放對清潔技術和價值鏈投資的基本問題之一（歐盟委員會，2020年）。

氫戰略對2050年的氣候中和有幾個明確的雄心壯志。從2020年到2024年，目標是在歐盟安裝至少6吉瓦的綠色氫電解槽，每年生產高達100萬噸的綠色氫氣。從2025年到2030年，目標是到2030年安裝至少40吉瓦的綠色氫電解槽，每年生產高達1000萬噸的綠色氫氣（歐盟委員會，2020年）。預計還將向歐盟進口40吉瓦（歐盟委員會，2020年）。在這一點上，氫氣預計將成為綜合能源系統的一部分，并將采取措施將氫氣從具有巨大可再生潛力的地區運輸到可能位于其他成員國的需求中心，作為歐盟范圍內物流氫基礎設施的一部分（歐洲委員會，2021年）。這個泛歐電網，包括一個加氫站網絡，將需要規劃。^[2]從2030年到2050年，綠色氫技術應該達到成熟度并大規模部署，以達到所有難以脫碳的部門，大約四分之一的可再生電力可能用于綠色氫氣生產。
 

ETS創新基金將在2020-2030年期間匯集約100億歐元用于支持低碳技術，該基金有可能促進氫基技術的示范項目。

為了實現這一目標，歐盟計劃促進投資和行動，以支持氫氣供應鏈。通過清潔氫氣聯盟，歐盟將同時促進氫價值鏈沿線一系列大型投資項目的合作，包括IPCEI（歐洲共同利益的重要項目）項目。^[3]預計支持氫氣投資的資金也將通過回收工具“下一代”和歐盟可持續金融戰略以及歐盟可持續金融分類法來動員。在研究和創新框架計劃Horizon Europe下，已經提出了一個制度化的清潔氫氣伙伴關系，重點是可再生氫的生產，傳輸，分配和儲存，以及選定的燃料電池最終用途技術。此外，ETS創新基金將在2020-2030年期間匯集約100億歐元用于支持低碳技術，該基金有可能促進氫基技術的示范項目。委員會還將提供有針對性的支持，以建立必要的能力，以準備可行的氫項目。

歐盟委員會還計劃引入歐盟范圍內的文書，作為支持氫氣碳減排效益的政策框架。這將包括一個共同的低碳閾值/標準，用于根據其整個生命周期的溫室氣體性能來促進氫氣生產裝置。此外，它還將定義可再生和低碳氫認證的綜合術語和歐洲范圍的標準（歐盟委員會，2020年）。歐盟已經擁有了這種支持性政策框架的基礎，特別是排放交易體系（ETS）和可再生能源指令（歐盟委員會，2020年）。

排放交易體系（ETS）作為一種基于市場的工具，為通過碳定價在其所有涵蓋的行業中實現具有成本效益的脫碳提供了技術中立的歐盟范圍內的激勵措施。EU ETS遵循“限額與交易”原則。對系統所覆蓋的裝置可能排放的某些溫室氣體的總量設定上限。在上限內，設施購買或接收排放配額，可以根據需要相互交易。對可用津貼總數的限制確保它們具有價值。交易帶來了靈活性，確保在成本最低的地方減少排放。每年之后，一個裝置必須交出足夠的配額以完全支付其排放量;否則，將處以高額罰款。隨著時間的推移，上限會降低，從而使總排放量下降。ETS在所有歐盟國家以及冰島、列支敦士登和挪威（歐洲經濟區-歐洲自由貿易聯盟國家）開展業務，并限制了電力部門和制造業約10，000個裝置以及這些國家之間運營的航空公司的排放。^[4]它覆蓋了歐盟約40%的溫室氣體排放量。為了到2050年在歐盟實現氣候中和，包括到2030年將溫室氣體排放量凈減少至少55%的中間目標，歐盟委員會提議修訂并可能擴大歐盟排放交易體系的范圍（歐盟委員會，2020年）。此外，歐盟委員會尋求通過修訂后的努力共享法規（ESR）來補充ETS，該法規預計將確定非ETS部門的碳減排水平為40%（歐洲議會和理事會法規2018/842）。

除其他事項外，可再生能源指令涵蓋了可再生能源在能源生產和運輸總量中的份額。該指令制定了強制性的國家目標，到2020年，歐盟能源消費中可再生能源占總能源的20%和運輸中可再生能源占10%的份額（歐洲議會和理事會指令2009/28 / EC）。在各種運輸形式中消耗的所有類型的可再生能源均應予以考慮。由于每個成員國的可再生能源潛力和能源結構各不相同，因此共同體2）%的目標被轉化為每個成員國的單獨目標。10%的運輸目標適用于所有成員國（歐洲議會和理事會指令2009/28/EC）。

運輸燃料還通過燃料質量指令（FQD）進行監管，該指令設定了質量要求，以減少溫室氣體和空氣污染物的排放，建立單一燃料市場，并確保車輛可以在歐盟任何地方運行（歐洲議會和理事會指令2009/30 / EC，2009）。該指令適用于用于道路運輸的汽油、柴油和生物燃料以及非道路移動機械中使用的柴油等燃料。FQD要求到2020年及之后將運輸燃料的溫室氣體強度降低至少6%。FQD目前正在審查中。

最后，歐盟關于轎車和貨車二氧化碳排放性能標準的法規為歐盟車隊設定了一氧化碳2排放目標（歐洲議會和理事會條例2019/631）。該法規從2020年，2025年和2030年開始實施，最近進行了審查，其中包括一個激勵采用零排放和低排放車輛的機制。目前歐盟全隊新車的平均排放目標是95克CO2/公里和 147 克 CO2/km 表示新貨車。這些要求對瑞典的排放產生重大影響，因為它們影響了在歐盟銷售車輛的瑞典汽車制造商，從而也極大地影響了車隊的組成（環境部，2020年）。

國際趨勢

與歐盟（如上所列）一樣，世界各國政府越來越多地將可再生氫氣、電子燃料和CCUS技術視為應對挑戰和實現溫室氣體減排目標的有前途的技術。

在過去幾年中，世界私營部門的舉措有所增加，這些舉措的重點是改進技術和建立全面的價值鏈合作。這些舉措往往源于公共或部門投資。這些舉措往往與研究方案和公共框架戰略齊頭并進，并可能降低生產成本和交易壁壘。

隨著公共和私營部門對這些技術的興趣，計劃在未來幾年內在世界各地進行重大投資。目前，所有投資都取決于降低風險的必要性（通過明確經濟激勵措施、價格和實際承購等）。更多可用的融資將降低開發完整供應鏈的風險和成本。

關鍵技術成本的大幅降低正在降低可再生低碳氫氣的整體生產價格。由于可再生能源更便宜，電解設備的壽命和效率得到提高，基于可再生能源的電解的成本顯著降低。根據氫能委員會的說法，與2020年的基線相比，這種效應可能會降低可再生氫氣的總體生產成本，到2030年將降低60%（氫能委員會，2021年）。

電解槽正在迅速改進，這增加了將工藝從兆瓦擴大到千兆瓦的可能性。這將降低生產成本。

能夠降低港到港運輸成本的國際運輸基礎設施和較大區域之間的互連正在緩慢建立。一個例子是歐洲氫骨干網的國際合作，這是代表十一家歐洲天然氣基礎設施公司建立跨越十個歐洲國家的專用氫氣管道運輸網絡的倡議。

此外，清潔氫氣是工業用途（例如鋼鐵和氨和甲醇等化學品的生產）中越來越有吸引力的原料。目前全球有90個工業規模的項目（氫能委員會，2021年）。氫氣生產可能成為最大的電力客戶，使歐洲的電力需求翻一番。

總體ETS上限的降低進一步增加了儲存的動力，因為它為儲存的化石二氧化碳帶來了貨幣價值。

碳捕獲市場的當前趨勢與永久碳儲存有關，以確保實現氣候目標。通過儲存減少二氧化碳排放，工業和能源部門可以減少排放交易系統（ETS）的壓力。總體ETS上限的降低進一步增加了儲存的動力，因為它為儲存的化石二氧化碳帶來了貨幣價值。ETS通過其二氧化碳排放的“限額與交易”系統是現有的碳市場，未來也可能包括負排放技術部門。這也涉及努力分擔條例，該條例涵蓋歐盟排放交易體系中未包括的部門。這兩種機制都將為捕獲的生物來源的二氧化碳創造一個市場，并進一步激勵對這項技術的投資。

未來對電燃料的需求可能會大大增加這一點。目前，捕獲的碳（最好來自生物源）似乎需要用于生產用于例如航空運輸的更先進的電燃料。隨著對用于電燃料生產的二氧化碳的需求不斷增加，目前最有效的碳捕獲點源將減少。這是由于預計化石燃料的使用將大幅減少，例如在發電廠和生產基地。因此，電燃料生產將不得不依靠剩余的生物碳點源（即生物質燃燒的發電廠）或效率低得多的解決方案來直接從大氣空氣中捕獲二氧化碳。

全球氫、碳捕獲市場

自1975年以來，對氫的需求增長了三倍。目前，世界每年生產超過7000萬噸氫氣，這在很大程度上被石化工業消耗。目前，超過96%的總消費氫氣來自化石燃料，全球氫氣生產中只有不到0.1%是水電解。考慮到到目前為止，二氧化碳市場主要局限于食品工業中的電器，預計未來幾年將出現重大發展。

德國目前是歐洲氫氣使用量最高的國家，超過70TWh（超過歐洲總量的五分之一）。英國和荷蘭在供暖中廣泛使用天然氣，未來將轉化為氫氣。法國，西班牙和葡萄牙可能成為清潔氫氣生產的領導者。該地區的發展計劃意義重大，目標雄心勃勃，并得到了太陽能和風能發電能力的快速和廣泛推廣的促進。

在歐洲工業中，氫的使用已經確立。氨生產、精煉和甲醇生產中的氫氣使用量合計占當前氫氣需求的91%：

• 煉油廠是歐洲最大的氫氣消費國，占當前氫氣需求的45%。
   
• 氨產量是第二大消費國，歐盟產能的54%位于德國、波蘭、荷蘭和法國
   
• 甲醇行業是歐洲第三大消費國，主要集中在德國、荷蘭和挪威。
   
• 德國的鋼鐵行業占歐盟產量的30%以上（國際鋼鐵協會，2019年）。鋼鐵行業的小規模氫氣項目已在德國、瑞典和奧地利啟動

未來幾年氫氣使用的前景非常重要：

• 在運輸中，氫可以發揮關鍵作用，無論是通過在燃料電池驅動的汽車，卡車，公共汽車，火車和輪船中直接使用氫氣，還是通過為航運和航空部門生產氫基合成液體燃料。
   
• 道路 - 瑞典帶來了在城市地區使用沼氣運輸的良好例子。由于其與電池相比具有更高的能量密度，燃料電池是大型車輛的一種選擇。
   
• 鐵路 - 根據當地條件，燃料電池列車可能比電氣化更便宜，并且可以長時間運行而無需加油。到2030年，30%的柴油列車可以被燃料電池列車取代。
   
• 航運 - 國際航運業是強烈依賴化石燃料石油的重要消費者，不屬于國家氣候協議的范圍。較小的船只大多使用柴油燃料。航運業的最大部分將依賴于低碳液體燃料，包括生物燃料（例如先進生物柴油），氫氣和衍生燃料，而較小的船舶可以電氣化。
   
• 航空 - 國際航空占航空部門總能源使用量的89%，其余部分歸因于國內航班（由國家氣候政策涵蓋）。電氣化不是大型飛機的選擇。由氫氣生產的液體生物燃料和合成燃料似乎是最合適的低碳燃料。
   
• 在建筑物中，可再生和低碳氫氣可能是連接到天然氣網的社區脫碳的一種選擇，這些社區的建筑存量是舊的，現有建筑物的升級是困難的或非常昂貴的。

到2050年，全球氫能市場有可能達到10萬億歐元，其中僅在歐洲就達到2.2萬億歐元，在美國為2.9萬億歐元，在亞洲為4.4萬億歐元（高盛，2020年）。相比之下，2000年世界風能市場估計約為1050億歐元（風能市場份額分析增長預測2027年）。其他市場研究表明，到2050年，氫氣在歐洲可能是一個1200億歐元以上的產業，因為需求預計將從今天的327 TWh增長到2050年的2，500 TWh（Aurora Energy Research，2020）。在歐洲以外，氫氣供應預計將來自澳大利亞，智利，北非和中東等太陽能和風能資源強大的地區。低成本氫氣可能導致全球貿易，并與歐盟、日本和韓國等未來的主要需求中心相連。

能源轉型委員會（Energy Transitions Commission，全球能源行業領導者網絡）進行的一項研究，以及SYSTEMIQ、BloombergNEF、麥肯錫公司（McKinsey & Company）、IRENA和IEA等機構的意見，描述了全球氫經濟的潛在擴大情景。該情景假設到2035年對化石基氫的需求減少，到2050年氫氣需求將增加1，500%。盡管存在許多不確定性，但該報告顯示了氫氣和氫基產品的巨大市場潛力（能源轉型委員會，2021年）。

圖3.1 世界氫經濟擴大的潛力

2021年初，30多個國家發布了氫能路線圖，該行業宣布了200多個氫能項目和雄心勃勃的投資計劃，世界各國政府已承諾提供超過700億美元的公共資金。氫氣生產，傳輸，分配，零售和最終使用的成本正在下降，從而在整個價值鏈中創造了動力（氫能委員會，2021年）。

在挪威和丹麥，已經評估了未來幾年捕獲的二氧化碳的潛在市場規模。根據挪威北極光基礎設施的長期使用計劃，目前的項目設計目標是每年的容量高達500萬噸。Equinor提出了2000萬噸和1億噸的運營情景，包括從北歐，波蘭，荷蘭，德國北部和英國以外的二氧化碳來源的承購量，因此還包括波羅的海和南歐（Equinor，2019）。同樣，丹麥政府對主要來自芬蘭、瑞典和德國的潛在儲存需求進行了市場分析，顯示其潛力高達4000萬噸（Klima-，Energi-og Forsyningsministeriet）。

圖3.2 整個價值鏈中氫氣項目的全球分布
 

可再生、低碳氫的經營模式

如上所述，可再生和低碳氫氣、電子燃料和CCUS的市場潛力似乎驚人，可能正處于重大突破的邊緣。盡管如此，不確定性仍然是可再生和低碳氫的商業模式的特征。

盡管來自公共和私人利益相關者的信號都很強烈，但對財務盡職調查至關重要的關鍵指標的不確定性阻礙了所需大規模投資的最終決策。

由于整個社會正處于向部分氫經濟過渡的開始，關鍵投資信息，如可能的需求規模以及可再生和低碳氫的價格仍然非常不清楚。工業和運輸業對綠色轉型的需求是一個強大的驅動力，計劃中的原料生產也是如此，但這種不確定性阻礙了規劃階段以外的大型項目。

例如，瑞典無化石燃料組織的氫戰略以及由研究和行業利益相關者制定的當前丹麥工業和運輸綠色燃料路線圖（2021年）就很明顯了。在這里，對生產，儲存和傳輸能力的去風險投資是氫氣市場進一步發展的明確重點和障礙。與此同時，需要大量投資來擴大生產規模并降低清潔氫的成本。

在為氫經濟的發展提供基礎時，可以考慮幾種補救措施，使其能夠進行投資。例如，通過匯集承購商，可以產生氫氣和電燃料的訂單，其數量使大規模生產更加可行。價值鏈上的新合作方式也適用，生產商和承購商都將其雄心和期望保持一致，并共同投資。

目前，北歐主要燃料消費者認為，在某些情況下，為使用清潔燃料支付溢價的意愿有限。例如，使用SAS，可以在預訂航班時請求生物基燃料，但根據業內人士的說法，此選項的需求量很低。盡管企業對企業的服務被認為更愿意付費（例如在航運方面），但這清楚地表明，在創建氫基市場時必須考慮最終消費者。

如果私人利益相關者要成功地為可再生和低碳氫氣開發可行的商業模式，公共框架條件必須是有利的。向生產者提供某種經濟激勵措施有助于降低投資者的風險。在丹麥，合同制度（CfD – 差價合約）已成功應用于海上風電場的開發。在商業，能源和工業戰略部（2020年）于2020年秋季為英國政府發布的一份報告中，提出了四種監管模式，以克服來自不可生存的，不成熟的可再生或低碳氫市場的需求。這些模型是：

• 合同付款 - 生產商獲得補貼，以支付相對于傳統氫氣的可再生或低碳氫氣的超額成本。這種模式將通過補貼縮小或縮小可再生或低碳氫氣與其他燃料解決方案之間的差距。
   
• 受監管的回報 – 確保生產商獲得受監管的成本回報。這包括上限和下限模型以及受監管的資產基礎。
   
• 義務 - 對燃料供應商或最終用戶提出要求，例如，對綠色氫氣的使用。
   
• 最終用戶補貼 - 為減少碳排放而向最終用戶提供持續的技術中立補貼。

在上述模式中，最有利的模式是向生產者支付的合同和監管回報模式，因為合同模式可以給生產者帶來更多的確定性，而鑒于現有的體制能力，監管模式可能更容易實施。激勵使用綠色氫氣和最終用戶補貼或義務更具挑戰性，因為它給生產商留下了重大的政策驅動風險。

改善商業模式的其他公共政策可以是確保納稅人的成本最低，努力簡化模型設計，與更廣泛的價值鏈兼容 - 不習慣密切合作，最后，一種自然導致市場沒有補貼的模式。

簡短結論
本章討論了在國際上推廣這些技術的國際發展和市場趨勢，以及商業/行業觀點。下一章確定了北歐國家參與開發和實施這些技術的能源和氣候效益以及環境風險。