国际趋势与发展

北欧国家对氢气、电燃料、CCS和CCU的现状和未来需求受到国际政策、全球趋势、当前举措和北欧地区以外市场的影响。国际上关于可再生氢、电子燃料和CCUS技术的政府政策和私营部门合作项目的数量正在迅速增长，重点是开发和完善解决方案，以便在排放难以减少的部门实现温室气体减排目标。

本章概述了氢气，电燃料，生物CCUS和CCUS在欧洲其他地区和欧洲以外重要国家的重大国际推广，重点是推动北欧国家发展的国际背景。首先，描述了欧盟的倡议。然后，确定了氢能市场，电燃料和CCUS的主要趋势。最后，概述了全球市场的发展情况，并讨论了可再生和低碳氢的相关商业模式。
 

欧盟的倡议

欧盟委员会提出了一项计划，即到2030年将欧盟的温室气体排放量与1990年的水平相比至少减少55%。与此相一致，成员国于2020年7月就下一代欧盟下的COVID-19恢复和恢复机制达成的协议要求成员国起草国家复苏和恢复计划，其中37%的资金分配给气候行动（欧盟委员会，2021年）。

当欧盟的氢战略于2020年7月初提出时，欧盟气候行动专员弗朗斯·蒂默曼斯（Frans Timmermans）表示，“清洁氢气是我们能源转型的首要任务之一”，也是欧盟逐步淘汰化石燃料和向气候中和时代过渡的关键工具之一。大规模部署清洁氢气被视为欧盟实现其减排目标的关键（欧盟委员会，2020年）。预计氢能投资也将促进可持续增长并创造就业机会。欧盟委员会的复苏计划还强调，清洁氢气是释放对清洁技术和价值链投资的基本问题之一（欧盟委员会，2020年）。

氢战略对2050年的气候中和有几个明确的雄心壮志。从2020年到2024年，目标是在欧盟安装至少6吉瓦的绿色氢电解槽，每年生产高达100万吨的绿色氢气。从2025年到2030年，目标是到2030年安装至少40吉瓦的绿色氢电解槽，每年生产高达1000万吨的绿色氢气（欧盟委员会，2020年）。预计还将向欧盟进口40吉瓦（欧盟委员会，2020年）。在这一点上，氢气预计将成为综合能源系统的一部分，并将采取措施将氢气从具有巨大可再生潜力的地区运输到可能位于其他成员国的需求中心，作为欧盟范围内物流氢基础设施的一部分（欧洲委员会，2021年）。这个泛欧电网，包括一个加氢站网络，将需要规划。^[2]从2030年到2050年，绿色氢技术应该达到成熟度并大规模部署，以达到所有难以脱碳的部门，大约四分之一的可再生电力可能用于绿色氢气生产。
 

ETS创新基金将在2020-2030年期间汇集约100亿欧元用于支持低碳技术，该基金有可能促进氢基技术的示范项目。

为了实现这一目标，欧盟计划促进投资和行动，以支持氢气供应链。通过清洁氢气联盟，欧盟将同时促进氢价值链沿线一系列大型投资项目的合作，包括IPCEI（欧洲共同利益的重要项目）项目。^[3]预计支持氢气投资的资金也将通过回收工具“下一代”和欧盟可持续金融战略以及欧盟可持续金融分类法来动员。在研究和创新框架计划Horizon Europe下，已经提出了一个制度化的清洁氢气伙伴关系，重点是可再生氢的生产，传输，分配和储存，以及选定的燃料电池最终用途技术。此外，ETS创新基金将在2020-2030年期间汇集约100亿欧元用于支持低碳技术，该基金有可能促进氢基技术的示范项目。委员会还将提供有针对性的支持，以建立必要的能力，以准备可行的氢项目。

欧盟委员会还计划引入欧盟范围内的文书，作为支持氢气碳减排效益的政策框架。这将包括一个共同的低碳阈值/标准，用于根据其整个生命周期的温室气体性能来促进氢气生产装置。此外，它还将定义可再生和低碳氢认证的综合术语和欧洲范围的标准（欧盟委员会，2020年）。欧盟已经拥有了这种支持性政策框架的基础，特别是排放交易体系（ETS）和可再生能源指令（欧盟委员会，2020年）。

排放交易体系（ETS）作为一种基于市场的工具，为通过碳定价在其所有涵盖的行业中实现具有成本效益的脱碳提供了技术中立的欧盟范围内的激励措施。EU ETS遵循“限额与交易”原则。对系统所覆盖的装置可能排放的某些温室气体的总量设定上限。在上限内，设施购买或接收排放配额，可以根据需要相互交易。对可用津贴总数的限制确保它们具有价值。交易带来了灵活性，确保在成本最低的地方减少排放。每年之后，一个装置必须交出足够的配额以完全支付其排放量;否则，将处以高额罚款。随着时间的推移，上限会降低，从而使总排放量下降。ETS在所有欧盟国家以及冰岛、列支敦士登和挪威（欧洲经济区-欧洲自由贸易联盟国家）开展业务，并限制了电力部门和制造业约10，000个装置以及这些国家之间运营的航空公司的排放。^[4]它覆盖了欧盟约40%的温室气体排放量。为了到2050年在欧盟实现气候中和，包括到2030年将温室气体排放量净减少至少55%的中间目标，欧盟委员会提议修订并可能扩大欧盟排放交易体系的范围（欧盟委员会，2020年）。此外，欧盟委员会寻求通过修订后的努力共享法规（ESR）来补充ETS，该法规预计将确定非ETS部门的碳减排水平为40%（欧洲议会和理事会法规2018/842）。

除其他事项外，可再生能源指令涵盖了可再生能源在能源生产和运输总量中的份额。该指令制定了强制性的国家目标，到2020年，欧盟能源消费中可再生能源占总能源的20%和运输中可再生能源占10%的份额（欧洲议会和理事会指令2009/28 / EC）。在各种运输形式中消耗的所有类型的可再生能源均应予以考虑。由于每个成员国的可再生能源潜力和能源结构各不相同，因此共同体2）%的目标被转化为每个成员国的单独目标。10%的运输目标适用于所有成员国（欧洲议会和理事会指令2009/28/EC）。

运输燃料还通过燃料质量指令（FQD）进行监管，该指令设定了质量要求，以减少温室气体和空气污染物的排放，建立单一燃料市场，并确保车辆可以在欧盟任何地方运行（欧洲议会和理事会指令2009/30 / EC，2009）。该指令适用于用于道路运输的汽油、柴油和生物燃料以及非道路移动机械中使用的柴油等燃料。FQD要求到2020年及之后将运输燃料的温室气体强度降低至少6%。FQD目前正在审查中。

最后，欧盟关于轿车和货车二氧化碳排放性能标准的法规为欧盟车队设定了一氧化碳2排放目标（欧洲议会和理事会条例2019/631）。该法规从2020年，2025年和2030年开始实施，最近进行了审查，其中包括一个激励采用零排放和低排放车辆的机制。目前欧盟全队新车的平均排放目标是95克CO2/公里和 147 克 CO2/km 表示新货车。这些要求对瑞典的排放产生重大影响，因为它们影响了在欧盟销售车辆的瑞典汽车制造商，从而也极大地影响了车队的组成（环境部，2020年）。

国际趋势

与欧盟（如上所列）一样，世界各国政府越来越多地将可再生氢气、电子燃料和CCUS技术视为应对挑战和实现温室气体减排目标的有前途的技术。

在过去几年中，世界私营部门的举措有所增加，这些举措的重点是改进技术和建立全面的价值链合作。这些举措往往源于公共或部门投资。这些举措往往与研究方案和公共框架战略齐头并进，并可能降低生产成本和交易壁垒。

随着公共和私营部门对这些技术的兴趣，计划在未来几年内在世界各地进行重大投资。目前，所有投资都取决于降低风险的必要性（通过明确经济激励措施、价格和实际承购等）。更多可用的融资将降低开发完整供应链的风险和成本。

关键技术成本的大幅降低正在降低可再生低碳氢气的整体生产价格。由于可再生能源更便宜，电解设备的寿命和效率得到提高，基于可再生能源的电解的成本显著降低。根据氢能委员会的说法，与2020年的基线相比，这种效应可能会降低可再生氢气的总体生产成本，到2030年将降低60%（氢能委员会，2021年）。

电解槽正在迅速改进，这增加了将工艺从兆瓦扩大到千兆瓦的可能性。这将降低生产成本。

能够降低港到港运输成本的国际运输基础设施和较大区域之间的互连正在缓慢建立。一个例子是欧洲氢骨干网的国际合作，这是代表十一家欧洲天然气基础设施公司建立跨越十个欧洲国家的专用氢气管道运输网络的倡议。

此外，清洁氢气是工业用途（例如钢铁和氨和甲醇等化学品的生产）中越来越有吸引力的原料。目前全球有90个工业规模的项目（氢能委员会，2021年）。氢气生产可能成为最大的电力客户，使欧洲的电力需求翻一番。

总体ETS上限的降低进一步增加了储存的动力，因为它为储存的化石二氧化碳带来了货币价值。

碳捕获市场的当前趋势与永久碳储存有关，以确保实现气候目标。通过储存减少二氧化碳排放，工业和能源部门可以减少排放交易系统（ETS）的压力。总体ETS上限的降低进一步增加了储存的动力，因为它为储存的化石二氧化碳带来了货币价值。ETS通过其二氧化碳排放的“限额与交易”系统是现有的碳市场，未来也可能包括负排放技术部门。这也涉及努力分担条例，该条例涵盖欧盟排放交易体系中未包括的部门。这两种机制都将为捕获的生物来源的二氧化碳创造一个市场，并进一步激励对这项技术的投资。

未来对电燃料的需求可能会大大增加这一点。目前，捕获的碳（最好来自生物源）似乎需要用于生产用于例如航空运输的更先进的电燃料。随着对用于电燃料生产的二氧化碳的需求不断增加，目前最有效的碳捕获点源将减少。这是由于预计化石燃料的使用将大幅减少，例如在发电厂和生产基地。因此，电燃料生产将不得不依靠剩余的生物碳点源（即生物质燃烧的发电厂）或效率低得多的解决方案来直接从大气空气中捕获二氧化碳。

全球氢、碳捕获市场

自1975年以来，对氢的需求增长了三倍。目前，世界每年生产超过7000万吨氢气，这在很大程度上被石化工业消耗。目前，超过96%的总消费氢气来自化石燃料，全球氢气生产中只有不到0.1%是水电解。考虑到到目前为止，二氧化碳市场主要局限于食品工业中的电器，预计未来几年将出现重大发展。

德国目前是欧洲氢气使用量最高的国家，超过70TWh（超过欧洲总量的五分之一）。英国和荷兰在供暖中广泛使用天然气，未来将转化为氢气。法国，西班牙和葡萄牙可能成为清洁氢气生产的领导者。该地区的发展计划意义重大，目标雄心勃勃，并得到了太阳能和风能发电能力的快速和广泛推广的促进。

在欧洲工业中，氢的使用已经确立。氨生产、精炼和甲醇生产中的氢气使用量合计占当前氢气需求的91%：

• 炼油厂是欧洲最大的氢气消费国，占当前氢气需求的45%。
   
• 氨产量是第二大消费国，欧盟产能的54%位于德国、波兰、荷兰和法国
   
• 甲醇行业是欧洲第三大消费国，主要集中在德国、荷兰和挪威。
   
• 德国的钢铁行业占欧盟产量的30%以上（国际钢铁协会，2019年）。钢铁行业的小规模氢气项目已在德国、瑞典和奥地利启动

未来几年氢气使用的前景非常重要：

• 在运输中，氢可以发挥关键作用，无论是通过在燃料电池驱动的汽车，卡车，公共汽车，火车和轮船中直接使用氢气，还是通过为航运和航空部门生产氢基合成液体燃料。
   
• 道路 - 瑞典带来了在城市地区使用沼气运输的良好例子。由于其与电池相比具有更高的能量密度，燃料电池是大型车辆的一种选择。
   
• 铁路 - 根据当地条件，燃料电池列车可能比电气化更便宜，并且可以长时间运行而无需加油。到2030年，30%的柴油列车可以被燃料电池列车取代。
   
• 航运 - 国际航运业是强烈依赖化石燃料石油的重要消费者，不属于国家气候协议的范围。较小的船只大多使用柴油燃料。航运业的最大部分将依赖于低碳液体燃料，包括生物燃料（例如先进生物柴油），氢气和衍生燃料，而较小的船舶可以电气化。
   
• 航空 - 国际航空占航空部门总能源使用量的89%，其余部分归因于国内航班（由国家气候政策涵盖）。电气化不是大型飞机的选择。由氢气生产的液体生物燃料和合成燃料似乎是最合适的低碳燃料。
   
• 在建筑物中，可再生和低碳氢气可能是连接到天然气网的社区脱碳的一种选择，这些社区的建筑存量是旧的，现有建筑物的升级是困难的或非常昂贵的。

到2050年，全球氢能市场有可能达到10万亿欧元，其中仅在欧洲就达到2.2万亿欧元，在美国为2.9万亿欧元，在亚洲为4.4万亿欧元（高盛，2020年）。相比之下，2000年世界风能市场估计约为1050亿欧元（风能市场份额分析增长预测2027年）。其他市场研究表明，到2050年，氢气在欧洲可能是一个1200亿欧元以上的产业，因为需求预计将从今天的327 TWh增长到2050年的2，500 TWh（Aurora Energy Research，2020）。在欧洲以外，氢气供应预计将来自澳大利亚，智利，北非和中东等太阳能和风能资源强大的地区。低成本氢气可能导致全球贸易，并与欧盟、日本和韩国等未来的主要需求中心相连。

能源转型委员会（Energy Transitions Commission，全球能源行业领导者网络）进行的一项研究，以及SYSTEMIQ、BloombergNEF、麦肯锡公司（McKinsey & Company）、IRENA和IEA等机构的意见，描述了全球氢经济的潜在扩大情景。该情景假设到2035年对化石基氢的需求减少，到2050年氢气需求将增加1，500%。尽管存在许多不确定性，但该报告显示了氢气和氢基产品的巨大市场潜力（能源转型委员会，2021年）。

图3.1 世界氢经济扩大的潜力

2021年初，30多个国家发布了氢能路线图，该行业宣布了200多个氢能项目和雄心勃勃的投资计划，世界各国政府已承诺提供超过700亿美元的公共资金。氢气生产，传输，分配，零售和最终使用的成本正在下降，从而在整个价值链中创造了动力（氢能委员会，2021年）。

在挪威和丹麦，已经评估了未来几年捕获的二氧化碳的潜在市场规模。根据挪威北极光基础设施的长期使用计划，目前的项目设计目标是每年的容量高达500万吨。Equinor提出了2000万吨和1亿吨的运营情景，包括从北欧，波兰，荷兰，德国北部和英国以外的二氧化碳来源的承购量，因此还包括波罗的海和南欧（Equinor，2019）。同样，丹麦政府对主要来自芬兰、瑞典和德国的潜在储存需求进行了市场分析，显示其潜力高达4000万吨（Klima-，Energi-og Forsyningsministeriet）。

图3.2 整个价值链中氢气项目的全球分布
 

可再生、低碳氢的经营模式

如上所述，可再生和低碳氢气、电子燃料和CCUS的市场潜力似乎惊人，可能正处于重大突破的边缘。尽管如此，不确定性仍然是可再生和低碳氢的商业模式的特征。

尽管来自公共和私人利益相关者的信号都很强烈，但对财务尽职调查至关重要的关键指标的不确定性阻碍了所需大规模投资的最终决策。

由于整个社会正处于向部分氢经济过渡的开始，关键投资信息，如可能的需求规模以及可再生和低碳氢的价格仍然非常不清楚。工业和运输业对绿色转型的需求是一个强大的驱动力，计划中的原料生产也是如此，但这种不确定性阻碍了规划阶段以外的大型项目。

例如，瑞典无化石燃料组织的氢战略以及由研究和行业利益相关者制定的当前丹麦工业和运输绿色燃料路线图（2021年）就很明显了。在这里，对生产，储存和传输能力的去风险投资是氢气市场进一步发展的明确重点和障碍。与此同时，需要大量投资来扩大生产规模并降低清洁氢的成本。

在为氢经济的发展提供基础时，可以考虑几种补救措施，使其能够进行投资。例如，通过汇集承购商，可以产生氢气和电燃料的订单，其数量使大规模生产更加可行。价值链上的新合作方式也适用，生产商和承购商都将其雄心和期望保持一致，并共同投资。

目前，北欧主要燃料消费者认为，在某些情况下，为使用清洁燃料支付溢价的意愿有限。例如，使用SAS，可以在预订航班时请求生物基燃料，但根据业内人士的说法，此选项的需求量很低。尽管企业对企业的服务被认为更愿意付费（例如在航运方面），但这清楚地表明，在创建氢基市场时必须考虑最终消费者。

如果私人利益相关者要成功地为可再生和低碳氢气开发可行的商业模式，公共框架条件必须是有利的。向生产者提供某种经济激励措施有助于降低投资者的风险。在丹麦，合同制度（CfD – 差价合约）已成功应用于海上风电场的开发。在商业，能源和工业战略部（2020年）于2020年秋季为英国政府发布的一份报告中，提出了四种监管模式，以克服来自不可生存的，不成熟的可再生或低碳氢市场的需求。这些模型是：

• 合同付款 - 生产商获得补贴，以支付相对于传统氢气的可再生或低碳氢气的超额成本。这种模式将通过补贴缩小或缩小可再生或低碳氢气与其他燃料解决方案之间的差距。
   
• 受监管的回报 – 确保生产商获得受监管的成本回报。这包括上限和下限模型以及受监管的资产基础。
   
• 义务 - 对燃料供应商或最终用户提出要求，例如，对绿色氢气的使用。
   
• 最终用户补贴 - 为减少碳排放而向最终用户提供持续的技术中立补贴。

在上述模式中，最有利的模式是向生产者支付的合同和监管回报模式，因为合同模式可以给生产者带来更多的确定性，而鉴于现有的体制能力，监管模式可能更容易实施。激励使用绿色氢气和最终用户补贴或义务更具挑战性，因为它给生产商留下了重大的政策驱动风险。

改善商业模式的其他公共政策可以是确保纳税人的成本最低，努力简化模型设计，与更广泛的价值链兼容 - 不习惯密切合作，最后，一种自然导致市场没有补贴的模式。

简短结论
本章讨论了在国际上推广这些技术的国际发展和市场趋势，以及商业/行业观点。下一章确定了北欧国家参与开发和实施这些技术的能源和气候效益以及环境风险。