氢集群示范项目的全球进展

氢集群（Hydrogen clusters，此概念在欧盟委员会中表示为“Hydrogen valley”，在美国表示为“Hydrogen hub”）通常被定义为由氢生产者（有时包括可再生电力的生产）、潜在用户和连接前两者的基础设施所构成的网络。预计氢集群将在供应氢和需求氢的先行示范区域及周围地区首先完成部署。其中包括工业集群、港口、城市和其他已经在进行试点项目和商业氢气开发的地点。

氢集群将有效的促进基础设施发展，并且在与港口相连时会促进大规模的氢贸易。在起步阶段，氢集群对于氢生产的方式不做限制。但是使用通过低排放技术生产或全生命周期排放值低于规定的氢，可以有效获得公众的支持。

氢集群欧盟示范项目

01 "BIG HIT"

——示范项目的初步尝试

2015年，欧盟委员会（EC）在氢联合行动计划项目（FCH JU）中首次提出“氢集群”概念。当时，使用了“氢领土”（hydrogen territories）一词，后续逐渐演变为“氢谷”（hydrogen valleys）。这一呼吁在苏格兰的奥克尼（Orkney）区域创造了名为“BIG HIT”的项目（见图1），该项目建立在Orkney Surf 'n' Turf计划奠定的基础上。Orkney Surf 'n' Turf 计划将使用风能和潮汐能在 Eday 和 Shapinsay 岛上生产氢气。

首先，使用 Eday 和 Shapinsay 岛上产生的可再生电力通过电解槽制取氢气，项目中部署了两个先进的质子交换膜（PEM）电解槽。Shapinsay岛上的电解槽的容量为1MW，Eday岛上的电解槽的容量为0.5MW，两者都位于可再生能源发电设备附近。然后将氢气作为高压气体储存在管式拖车中，并运输到奥克尼大陆进行使用。

这两台PEM电解槽每年产生约50吨氢气。这种“零碳”氢气可用于为当地建筑物供暖，也将通过海上渡轮用5辆氢气管拖车运输到柯克沃尔。在柯克沃尔，一个75千瓦的氢燃料电池为柯克沃尔的几座港口建筑、一个码头和3艘渡轮（停靠时）提供热量和电力。最后，柯克沃尔的加氢站为奥克尼群岛议会的5辆Symbio氢燃料电池公路车辆提供燃料。

图1 奥克尼氢集群运作示意图

（图片来源：BIG HIT官网，https://www.bighit.eu/about）

02 "HEAVENN"——与现有电力天然气系统的耦合示范

2019年，欧盟通过“联合承诺”（the Joint Undertaking）发起了与氢集群相关的另一项呼吁。欧盟为 "HEAVENN" 项目提供了2000万欧元（2400万美元）的支持，并辅以7000万至8000万欧元（8300-9500万美元）公私合作资金，以连接荷兰北部的整个氢供应链。

"HEAVENN" 是一个大型示范项目计划，将氢的生产、分销、储存和本地最终使用等核心要素汇集到一个完全集成和运作良好的“氢集群”中，可以作为整个欧洲及其他地区复制的蓝图（见图2）。该概念基于整合在荷兰北部的六个地区中（即Eemshaven，Delfzijl，Zuidwending，Emmen，Hoogeveen和Groningen）现有的和计划中的项目集群以完成部署。

项目的主要目标是在整个价值链中大规模的利用绿色氢，并同时开发可复制的商业模式。HEAVENN旨在最大限度地整合该地区丰富的可再生能源，包括陆上（风能和太阳能）和海上风能，使用氢作为：

（i）一种存储介质，用于管理电网中间歇性和受限的可再生能源输入;

（ii）能源载体，用于进一步整合可再生能源投入和电力以外的其他能源部门（即工业、热力和运输）的脱碳。

图2 HEAVENN氢集群运作示意图

（图片来源：HEAVENN官网，https://heavenn.org/storage-and-built-environment/）

该计划促进了氢集群中氢燃料电池在终端应用时的多样化发展，同时确保了它们之间的互连。绿氢从供给端到应用端的运输将通过现有天然气基础设施的运输和分配网络实现。通过这种方式，HEAVENN将大规模展示现有电力和天然气基础设施的耦合示范，使整个地区的工业，电力，运输和供热脱碳。

"HEAVENN" 项目的部署规模足以在整个价值链中实现显著的规模经济和改进的商业模式。

03 "Green Hysland"——岛屿经济脱碳的蓝图

2020年，“the Joint Undertaking” 组织将其氢谷工作重点放在岛屿上，向马洛卡岛（西班牙）的 "Green Hysland" 项目拨款1000万欧元（1100万美元）。"Green Hysland" 电解槽于2022年3月落成，氢分配管道预计将于2022年底投入运行。"Green Hysland" 的目标是在西班牙马洛卡岛部署一个功能齐全的氢生态系统，使该岛成为欧洲在南欧的第一个氢集群（见图3）。

该计划将通过从太阳能中生产绿色氢并将其交付给最终用户，例如该岛的旅游，运输，工业和能源部门（包括向天燃气管网中注入氢气以实现绿色供暖和为其他终端部门提供电力和热量供应）来实现。

图3 马洛卡岛氢集群运作示意图

（图片来源：Green Hysland官网，https://greenhysland.eu/about-green-hysland/）

"Green Hysland" 示范将为欧洲提供岛屿经济脱碳的蓝图，以及H2对实现能源转型和2050年净零目标的贡献的运营示例。包括马德拉（葡萄牙）、特内里费（西班牙）、阿兰（爱尔兰）、希腊群岛、阿梅兰（荷兰）、智利（智利）和摩洛哥在内的岛屿也将参与 "Green Hysland" 项目，并将复制马洛卡岛的开发经验和商业模式。

氢集群的全球推广

氢谷的概念已经不仅限于欧洲，在Mission Innovation（MI）组织的带领下，通过“清洁氢使命”（Clean Hydrogen Mission）在全球范围内推广氢集群概念。

清洁氢使命将通过到2030年将端到端的清洁氢成本降低到每公斤2美元来加速全球清洁氢经济的建设。这代表了使清洁氢成本与生产、运输、储存和最终使用等不同行业中的其他能源载体具有竞争力的转折点。

为了实现这一目标，组织内的成员共同承诺到2030年在全球范围内提供至少100个大型综合清洁氢谷。这将产生规模经济，压低清洁氢成本，促进全球清洁氢经济的发展。

每位成员将满足以下条件：

制定和实施国家氢能战略。

在整个价值链上进行开创性的氢能研究、开发和技术示范。

开发至少三个氢谷，通过公共部门或私人部门的投资。

每年制作各自清洁氢研究、开发和示范工作的研究目录。

01 欧盟

2022年，清洁氢联合事业组织（ the Clean Hydrogen Joint Undertaking）通过“欧洲地平线”计划（Horizon Europe）发起了一项高达2500万欧元（2600万美元）的项目投资，主要用于建设一个可再生氢年产量超过5千吨的大型氢谷，氢谷生产的氢气中的80%将用于工业使用。并且该氢谷将与其地理边界以外的地区在氢生产、需求和存储上建立合作关系。此外，欧盟委员会还呼吁在没有氢谷的欧洲地区（如中欧或东欧国家）资助一个小规模氢谷（每年可再生氢超过500吨），资金高达800万欧元（800万美元）。

2022年5月，欧盟委员会在布鲁塞尔提出 "REPowerEU" 计划。旨在通过发展能源供应多样化、节能、清洁能源快速部署，以应对地缘政治冲突带来的全球能源市场波动，降低欧洲对不可靠能源供应商和不稳定化石燃料的依赖。提升欧洲的能源独立性。由于氢能部署是该计划的重要组成部分，欧盟委员会将通过 "REPowerEU" 计划补充对清洁氢联合事业组织的投资，目标是在2025年前将现有氢谷的数量增加一倍。

02 德国

2021 年 9 月，德国有 30 个城市和地区在第二轮 "HyLand" 竞赛期间获得了资助。其中15个地区获得了40万欧元（50万美元）的资助，用于深化其区域氢集群概念，另外15个地区获得支持，用于发展氢集群概念并初步创建氢集群网络。

03 英国

在英国的格兰奇茅斯（苏格兰）、东海岸（蒂赛德、亨伯）、南安普敦、Hynet西北和南威尔士集群等地区，已有数个氢工业集群正在计划部署。项目联盟计划通过重新利用现有天然气管道和建设新的专用管道，将这些地区的氢工业集群连接起来。此外，英国还制定了到2020年代中期在两个产业集群中大规模部署CCUS（carbon capture, utilisation and storage）的计划，发展至2030年再在两个产业集群中大规模部署CCUS。其中位于东海岸和Hynet区域的工业集群将优先进行部署，苏格兰集群作为备选方案。

04 美国

美国能源部于2022年6月发布了一份意向通知，为两党基础设施法中80亿美元的项目提供资金。并且，能源部希望支持区域氢中心（H2Hub）的发展。该方案包括多样化的低排放氢生产途径和最终用途、地理多样性、就业机会和社会参与。

05 澳大利亚

在澳大利亚，政府资助 “清洁氢工业中心计划”（the Clean Hydrogen Industrial Hubs）4.64亿澳元（3.2亿美元），旨在支持多达七个氢工业中心的发展。政府确定了七个优先枢纽地区：贝尔湾（塔斯马尼亚）、皮尔巴拉（西澳大利亚）、格莱斯顿（昆士兰）、拉特罗布谷（维多利亚）、艾尔半岛（南澳大利亚）、猎人谷（新南威尔士州）和达温（北领地）。2022年期间发布了一系列相关的资助公告。

06 日本

在日本，高排放量的工业集群多数位于港口附近。为此政府启动了港口碳中和倡议，主要通过港口设施大量进口氢或氢的衍生燃料，以促进港口日常运营和周边地区的产业集群脱碳。例如在大阪港，新能源和工业技术发展组织（NEDO）资助了两个研究项目，一个在名古屋港（爱知），另一个在小沼港（福岛），以此评估当地产业的氢需求。横滨市则与引能仕株式会社（ENEOS Corporation）签署了一份备忘录，以分析滨水区域通过氢能管道网络连接港口和各个终端用户的可行性。

07 印度

印度氢能联盟（IH2A），提出了 “25/25国家绿色氢能中心发展计划”（the 25/25 National Green Hydrogen Hub Development Plan），并正在寻求公众支持。该计划预期到2025年，在古吉拉特邦，卡纳塔克邦，马哈拉施特拉邦，喀拉拉邦和安得拉邦等地区建设5个氢能中心，并开展25个氢能相关项目。