报告说明

由于原文较长，以下保留全部章节、核心数据与结论的中文内容。

作者信息

叶莲娜·苏哈尔尼科娃（Елена Сухарникова）：俄罗斯“输油管道科研院”有限责任公司创新项目部门负责人。

亚历山大·巴丘林（Александр Бачурин）：俄罗斯“输油管道科研院”有限责任公司创新项目部门高级研究员、工学副博士。

德米特里·沃洛霍夫（Дмитрий Волохов）：俄罗斯“输油管道科研院”有限责任公司创新项目部门高级研究员、乌法国立石油技术大学博士研究生。

摘要

全球氢能产业正在全球能源体系转型及气候议程不断强化的背景下发展。随着工业和交通部门推进脱碳，市场对低碳氢的需求逐渐形成，这要求各国重新思考氢的生产、储存和运输战略。

文章分析了全球氢需求的现状、推动需求增长的主要因素，以及世界主要国家为建设可持续氢能体系而制定的战略和发展计划。

引言

在全球脱碳和降低环境影响的大背景下，氢能被视为能源体系转型的重要方向之一。

氢是一种通用型能源载体，可以承担多种功能：

  • 促进风电、光伏等可再生能源接入；
  • 推动工业部门脱碳；
  • 支持低碳交通发展；
  • 形成新的能源产品和贸易市场。

国际能源署以及众多大型企业和研究机构，正在制定氢能技术推广战略，并建设示范性和工业化项目。一些研究认为，到 2050 年，氢可能占全球一次能源供应量的约五分之一。

不过，不同国家的氢能发展模式存在明显差异，主要取决于其资源条件、技术成熟度、能源消费结构和产业政策重点。

因此，研究国际经验的意义，在于帮助各国结合自身条件，制定更加科学的氢能发展政策，并为氢气管道运输和能源基础设施建设提供参考。

全球氢能的发展前景

当前氢能受到重视，与联合国可持续发展目标、《巴黎协定》和各国碳中和政策密切相关。

联合国可持续发展目标中，多项目标直接涉及生态环境、清洁能源、工业创新和气候行动。2015 年通过的《巴黎协定》，则要求全球采取措施控制平均气温上升。

欧盟于 2019 年提出“欧洲绿色协议”，目标是在 2050 年前实现气候中和。2020 年，欧盟又提出到 2030 年将温室气体排放量较 1990 年降低 55%。

中国在 2020 年提出 2060 年前实现碳中和；日本、韩国和加拿大也相继提出 2050 年净零排放目标。

氢能具有较强的跨行业应用能力，可以用于：

  • 道路交通；
  • 电力生产；
  • 化工生产；
  • 钢铁冶炼；
  • 航空和海运；
  • 低碳燃料和低碳产品；
  • 航天等领域。

截至文章统计时点，全球已有超过 2500 个氢生产项目、约 100 个氢运输项目、约 80 个氢储存项目，以及 97 个可能承担氢及氢基燃料海运业务的港口。

俄罗斯也已建立氢能政策框架。2021 年，俄罗斯政府批准《俄罗斯联邦氢能发展构想》；氢能发展任务也被纳入俄罗斯 2035 年前能源战略。

俄罗斯工贸部还与地方政府、能源企业和工业企业共同编制了《俄罗斯低碳与零碳氢及氨生产项目图谱》。

全球氢需求现状

2024 年，全球氢需求量约为 1 亿吨，比 2023 年增长约 2%。

目前绝大多数氢仍用于传统工业领域，尤其是：

  • 炼油；
  • 化工；
  • 合成氨；
  • 甲醇；
  • 钢铁生产。

交通、发电等新兴用途所占比例仍然很小。

炼油行业

炼油业是当前最大的氢消费领域。

炼厂所使用的氢通常通过以下方式获得：

  • 天然气蒸汽重整；
  • 从石油化工副产气中提取；
  • 从外部购买商品氢。

氢主要用于去除石油中的硫等杂质，并将重质油品转化为更轻、更高价值的产品。

文章认为，用低排放氢替代现有高碳氢，是扩大低碳氢需求最现实的切入点之一。

化工和钢铁行业

在相关工业消费中，氢大致用于：

名称 说明
合成氨60%
甲醇生产30%
钢铁生产10%

合成氨是制造氮肥的重要原料。因此，随着氢生产规模扩大，一些企业可能同时发展氢和氨的生产。

交通领域

燃料电池是氢能增长较快的应用领域，主要用于：

  • 重型商用车辆；
  • 公共汽车；
  • 铁路车辆。

但从全球总体需求看，交通用氢仍然非常有限，年需求量不足 3 万吨，只占全球氢需求的约 0.035%。

相比之下，2024 年全球电动汽车销量已经超过 1700 万辆，约占汽车总销量的 20%。

半导体制造

氢还用于深紫外光刻等芯片制造工艺。这类生产过程需要使用纯度极高的氢气。

海运

航运企业正在投资氢能及其衍生燃料，包括：

  • 绿色氨；
  • 绿色甲醇；
  • 其他合成燃料。

行业的主要目标，是满足国际海事组织不断提高的减排要求。一些发动机制造商已经开始开发使用 100% 氨燃料的船用发动机。

航空

空客公司曾提出在 2035 年前开发氢动力民用飞机，设计载客量约 200 人、航程约 3700 公里。

文章判断，氢气直接用于大型商业航空，可能要到 2030 年代中期以后才具有商业可行性；相比之下，以氢生产的合成航空煤油，可能更早在现役飞机上推广。

电力生产

目前，氢在电力行业中的应用比例仍然很低。

不过，一些国家已经把氢视为高比例可再生能源电力系统中的调节工具，可以用于：

  • 长周期储能；
  • 调峰；
  • 可再生能源消纳；
  • 电力和热力生产。

氢气管道和油气运输企业的氢能项目

美国目前已有约 2500 公里氢气管道，主要采用高强度钢材建造。

文章指出，在合理控制钢材强度和管道压力的条件下，可以降低氢脆风险。

德国计划建设约 6000 公里氢气管网。欧洲已经形成氢气管道认证体系，DNV、TÜV 等机构可以开展相关认证。

欧洲规划中的项目还包括：

  • 德国与挪威之间的跨境氢气管道；
  • 西班牙和法国之间的 H2Med 氢气输送项目。

根据国际能源署的判断，当氢气管道运输形成规模后，管道将成为成本最低的氢运输方式之一，尤其是利用现有天然气管道改造的情况下。

大口径管道适合长距离、大规模运输，但如果线路跨越不同国家和司法区域，项目建设和协调难度也会明显增加。

全球氢需求增长的驱动因素

可再生能源发展和弃电问题

风电和光伏装机快速增长，是推动氢能发展的重要因素。

可再生能源发电成本持续下降，但风光发电具有波动性，部分地区还会出现发电过剩和弃电问题。

将富余电力用于电解水制氢，可以：

  • 储存多余电力；
  • 在用电高峰期重新利用；
  • 向能源短缺地区运输；
  • 提高风电和光伏的消纳能力。

因此，氢不仅是一种燃料，也是一种增强能源系统灵活性的储能介质。

电解水技术日趋成熟

电解槽技术成熟度提高、设备规模扩大，使制氢成本逐渐下降。

文章称，欧洲约占全球已安装电解水制氢能力的 40%，在政策支持和国家氢能战略推动下，欧洲可能继续保持重要地位。

政府支持

各国政府主要通过以下方式扶持氢能：

  • 财政补贴；
  • 税收优惠；
  • 专项基金；
  • 低息融资；
  • 政府采购；
  • 碳定价和碳监管；
  • 基础设施投资。

文章认为，国家氢能战略能够为生产企业提供长期需求预期，从而降低投资风险。

新技术和新应用

氢能正在进入钢铁、电力、汽车和重型运输等行业。

例如，瑞典正在推进以氢替代焦炭的低碳钢铁项目。文章认为，在重型和长距离运输领域，氢动力可能具有比纯电动方案更明显的使用优势。

全球氢能发展预测

根据文章引用的预测：

  • 到 2030 年，可再生能源发电量可能较 2019 年增长 60% 以上；
  • 低排放氢生产规模目标约为每年 792 万吨；
  • 绿色制氢电解槽规模可能达到 90 吉瓦；
  • 到 2050 年，氢可能满足全球约 18% 的能源需求；
  • 氢及相关设备市场年收入可能达到 2.5 万亿美元；
  • 全球氢能产业可能创造约 3000 万个就业岗位；
  • 2020～2050 年，终端氢需求可能由 10 艾焦增长至 78 艾焦；
  • 氢及氢基燃料可能替代每天超过 1000 万桶石油。

按照国际可再生能源署的情景，到 2050 年，全球绿氢产量可能达到每年 19 艾焦，约占全球终端能源消费的 5%。

在控制全球升温不超过 1.5℃ 的情景下，绿色氢和蓝氢合计可能达到 74 艾焦，约占全球终端能源消费的 12%。

各国氢能政策推出时间

文章将各国政府措施分为四类：

  1. 氢能研发计划；
  2. 概念性或纲领性文件；
  3. 发展路线图；
  4. 国家氢能战略。

表1：各国氢能政府计划与政策文件

年份 研发计划 概念性文件 路线图 国家战略
2018法国美国、欧盟——
2019荷兰新西兰、加拿大韩国、欧盟、日本日本、澳大利亚
2020中国葡萄牙俄罗斯、西班牙韩国、荷兰、挪威、德国、欧盟、葡萄牙、智利、芬兰、加拿大、法国
2021新加坡、澳大利亚、挪威、美国、英国、法国、葡萄牙、西班牙、加拿大爱沙尼亚、西班牙、意大利、乌兹别克斯坦、波兰、意大利挪威、澳大利亚、法国、芬兰、美国、意大利日本、捷克、匈牙利、英国、哥伦比亚、韩国、葡萄牙、南非、斯洛伐克
2022—立陶宛中国、荷兰新加坡
2023法国、丹麦、爱沙尼亚印度、阿根廷、法国土耳其、意大利土耳其

注：原表在 2021 年“概念性文件”栏目中两次列出意大利，译文按原表保留。表格内容来自论文图表。

文章总结，各国常见的政策工具包括：

  • 建立融资机制；
  • 明确重点应用领域；
  • 制定补贴规则；
  • 建立投资基金；
  • 提供税收优惠；
  • 建设运输和储存基础设施；
  • 制定认证及技术标准。

这些政策通常同时服务于两个目标：经济脱碳和能源安全。

结论

氢正在从一种服务于炼油、化工等行业的专用工业原料，逐渐转变为具有战略意义的能源载体。

目前，全球氢需求仍主要来自传统工业，但未来增长较快的领域可能包括：

  • 重型交通；
  • 能源储存；
  • 钢铁及其他工业脱碳；
  • 电力系统调节；
  • 海运和合成燃料。

各国氢能战略通常将气候目标、产业发展和能源安全结合起来。主要政策工具包括政府补贴、税收激励、差价合约、标准认证，以及氢气运输和储存设施建设。

氢能技术正沿着多个方向同时发展：

  • 扩大电解水制氢规模；
  • 发展液氢、化学储氢和地下储氢；
  • 建设氢气管道和海上运输体系；
  • 在交通和工业领域推广燃料电池。

但氢能大规模应用仍面临明显限制：

  • 项目资本投入较高；
  • 氢气生产成本偏高；
  • 安全管理要求严格；
  • 管道和设备存在氢脆风险；
  • 标准和法规体系仍不完善；
  • 长期、稳定的终端需求尚未完全形成。

文章最终认为，氢能产业要实现可持续增长，必须同时具备三个条件：

技术进步、政府支持和长期市场需求。

全球经验表明，氢能正在成为燃料能源体系转型的重要组成部分。其未来发展速度，将主要取决于技术创新、生产成本下降，以及运输和储存基础设施的建设进度。

研究成果可以为国家氢能战略、管道运输方案和能源基础设施规划提供参考。

【信息来源：俄罗斯《能源政策》杂志（2026 年第 5 期）】