图表 全球氢能需求及占比（2020年）
图表 G7成员氢能需求（2050年）
发展现状：2020年，加拿大生产了约300万吨氢气，其中约80%来自化石能源，其余来自于炼油厂（作为副产品）；应用方面，炼油和化工平分秋色。电力来源方面，2021年，60%为水力发电，14%为核能发电，由发电产生的二氧化碳排放量很低（69克/千瓦时）。可再生能源方面，截至2021年底，陆上风力发电装机14.3吉瓦，太阳能光伏装机3.6吉瓦，合计占电力结构的6%。
发展展望：加拿大致力于在2030年之前实现比2005年减少40%至45%温室气体排放，在2050年之前达到净零排放。根据加拿大能源监管机构数据，到2050年，加拿大氢气需求预计将至少增加4,700万吨，其中，65%用于工业部门，25%用于运输部门，10%用于住宅和商业部门。生产方面，配套CCUS的化石能源制氢占供应量57%，辅之以33%的离网电解和9%的并网电解。风能和光伏发电的净增量在100吉瓦至150吉瓦之间。
现有和计划中的基础设施：加拿大有近150公里的氢气管道（80%在阿尔伯塔省）。当前没有大型氨气港口，但联邦承诺在未来5年内开发5个氢气中心。省级氢谷将为不列颠哥伦比亚省（西海岸）的零碳能源出口（包括氨）提供新的重点。加拿大在魁北克和温哥华有2个小型甲醇码头。五个液氢工厂累计能力达到80吨/天。有一个30吨/天的液氢工厂计划于2024年在阿尔伯塔省开始运行，氢气将被用于公路运输。
发展现状：2020年，欧盟（包括G7成员国法国、德国和意大利）生产了770万吨氢。其中约87%来自化石能源，其余为钢铁、蒸汽裂解和氯碱工业的副产品。应用方面，炼油占比51%，化工占比40%。电力来源方面，2021年，45%为化石燃料，19%为核能发电，36%为可再生能源，由发电产生的二氧化碳排放量较低（230.7克/千瓦时）。可再生能源方面，截至2021年底，陆上风电装机86.4吉瓦、海上风电装机7.4吉瓦，太阳能光伏发电装机62.2吉瓦，合计占电力结构的20%。
发展展望：对11种情景的调查发现，到2050年，氢气（衍生物）的平均估计需求量为3,500万吨/年（大多数情景位于700万吨/年至4,500万吨/年之间），使得氢气（衍生物）在最终能源需求中的份额在11%和19%之间。欧盟委员会设想到2050年氢气流量达到6,000万吨/年到6,560万吨/年。电解槽产能达到528吉瓦至581吉瓦，用于生产氢气；另有80吉瓦至95吉瓦用于合成甲烷，40吉瓦至50吉瓦用于合成燃料。到2050年，氢气占气体供应的46%至49%，保持在与2015年类似的水平。大约15%乘用车、22%货车和23%-26%重型货车使用燃料电池。工业中氢气应用相对较小，大约8%的能源需求是以氢气的形式的出现的，另外8%是合成甲烷。
现有和计划中的基础设施：欧盟有近1,600公里的氢气管道（95%在西北欧）。荷兰计划在2027年之前建立一个全国性的氢气网络，由85%的再利用天然气管道组成，容量为10吉瓦，需要15亿欧元（14.8亿美元）的投资。荷兰有2个扩大氢气网络的项目：1）HyWay27的目标是到2026年建成国内网络，到2028-2030年建成与邻国的国际网络；2）三角洲走廊连接鹿特丹和北莱茵威斯特法伦（德国）。欧盟有24个合成氨码头和17个甲醇码头。鹿特丹港目标是到2030年年进口氢气4,600万吨。对于氨，到2025年将会有新的绿氨专用码头。对于液态有机氢载体，计划在2023年进行试点，到2025年进行小规模进口。位于Maasvlaakte（荷兰）的ACE终端预计将于2026年准备好进口可再生氨。欧盟唯一的液氢工厂（除G7成员外）位于荷兰，是一家5吨/天的工厂，于1987年投入运行。
发展现状：2020年，法国生产了大约90万吨氢气。其中约79%来自化石能源，其余为钢铁、蒸汽裂解和氯碱工业的副产品。应用方面，炼油占比49%，化工占比35%。电力来源方面，2021年，69%为核能发电，12%为水力发电，由发电产生的二氧化碳排放量是G7中最低的（36克/千瓦时）。可再生能源方面，截至2021年底，陆上风电装机18.7吉瓦、太阳能光伏装机14.7吉瓦，合计占电力结构的10%。
发展展望：法国2050年氢气需求有广泛的潜在结果。在更依赖CCS的情况下，需求可能保持在与当前水平相似的水平，到2050年达到110万吨/年，这使其成为对工业更有吸引力的选择。CCS的使用也需要发展二氧化碳运输基础设施，这使得直接空气捕集加上CCS更有吸引力。最大的用途是用于航空的合成燃料（40万吨氢气/年），其次是合成氨（20万吨氢气/年）和交通（20万吨氢气/年）。在另一个极端，氢气可以达到近300万吨/年，由P2G、钢铁和甲醇驱动。该方案主要依靠电解（占比89%，需要29吉瓦电解槽），并将利用法国在盐穴中的储存潜力，开发1.65亿吨储存容量。欧洲天然气运营商也评估了2050年是潜在供应和需求。就法国而言，2050年，氢气需求量约为600万吨/年，需求的三分之一来自燃料和高价值化学品，其次是运输，为120万吨/年。
现有和计划中的基础设施：法国有近300公里氢气管道，在法国西部有4个氨气终端和3个甲醇终端。法国只有一个液氢工厂，日产量10吨，于1987年投入运行。法国正在开发Lacq氢气项目，该项目将利用重新利用的管道从西班牙进口可再生氢（来自太阳能光伏）。法国还参与了MosaHYC项目，该项目涉及法国、卢森堡和德国之间的100公里管道，并使用70公里的再利用化石气体管道。该项目最终投资决定预计在2022年晚些时候做出，2026年投入使用，到2030年氢产能将达到6万吨。
发展现状：2020年，德国生产了大约170万吨氢气。其中约79%来自化石能源，其余为钢铁、蒸汽裂解和氯碱工业的副产品。应用方面，炼油占比42%，化工占比40%。电力来源方面，2021年，41%为可再生能源发电，12%为核能发电，由发电产生的二氧化碳排放量为355克/千瓦时。可再生能源方面，截至2021年底，陆上风电装机56吉瓦，海上风电装机7.7吉瓦，太阳能光伏装机58.5吉瓦，合计占电力结构的29%。
发展展望：2021年5月，德国提高了其气候雄心，确立到2045年实现净零排放的目标。大多数为氢气前景提供见解的研究，要么考虑到2050年的净零排放目标，要么甚至考虑到之前的2050年80%至95%的温室气体减排。对12项研究中的37种情况进行分析后，发现到2050年的氢气需求范围为0-2,400万吨/年，平均需求为720万吨/年。当研究到2050年的氢气（衍生品）份额时，合成燃料的份额高于氢气本身。通过使用更雄心勃勃的气候目标，该份额也明显增加。到2050年温室气体减少80%到95%将导致氢气（衍生物）的市场份额增加1.5-3倍，占最终能源需求的10%-30%。对于净零排放情景，氢气需求量为1,800万吨/年至3,600万吨/年，合成燃料的需求量为0至2,250万吨/年。在供应方面，自2022年初以来，德国一直在寻求大幅减少对天然气进口的依赖，这一立场使得德国唯一考虑的路线是可再生能源。
现有和计划中的基础设施：德国有近390公里的氢气管道，在该国北部有2个氨气终端，在凯尔、汉堡和奥伯豪森有三个甲醇终端。对于液氢，德国有2个液氢工厂，设计产能达到近10吨/天。有15个IPCEI项目专门用于基础设施，将增加1,700公里的氢气管道。H2ercules项目设想在2026年建设一个1,500公里的氢气网络。通过欧洲天然气运营商建模，到2050年将需要一个13,300公里的氢气网络，使用11,000公里重新利用的化石天然气管道。在通过航运进口的终端方面，德国RWE能源公司计划在该国北部建造一个终端，到2026年进口30万吨氨，Uniper计划在2030年建造一个进口可再生氨（有可能是液氢）的终端，进口30万吨氢。
发展现状：2020年，意大利生产了大约50万吨氢气。其中约89%来自化石能源，其余为钢铁、蒸汽裂解和氯碱工业的副产品。应用方面，炼油占比75%，化工占比20%。电力来源方面，2021年，65%为化石燃料，35%为可再生能源，由发电产生的二氧化碳排放量为261克/千瓦时。可再生能源方面，截至2021年底，陆上风电装机11.3吉瓦，太阳能光伏装机22.7吉瓦，合计占电力结构的16%。
发展展望：到2050年，意大利政府预计，氢气可以满足高达20%的最终能源需求，应用于运输、工业、发电和一些住宅和商业部门的使用。长途重型卡车的燃料电池渗透率可达到80%。意大利三大天然气运营商之一的SNAM研究估计，2050年氢需求量为950万吨/年，由发电（300万吨/年）驱动，其次是运输部门（260万吨/年）和建筑部门（210万吨/年）。欧洲天然气运营商也评估了2050年的潜在供应和需求。就意大利而言，到2050年，氢气需求量约为740万吨/年，需求的几乎一半来自工业用途，其次是发电（280万吨/年）和运输（70万吨/年）。
现有和计划中的基础设施：意大利只有一条8公里的氢气管道。它在该国北部有2个氨气终端和2个甲醇终端。意大利没有任何氢气液化厂。SNAM已经测试了高达10%（体积）的氢气混合，并声称其70%的网络（2021年总共3,2600公里）是与氢气兼容的。
发展现状：2020年，日本生产了大约200万吨氢气。其中约50%来自化石能源，45%为钢铁、蒸汽裂解和氯碱工业的副产品，5%来自煤炭。应用方面，炼油占比90%，氨气生产占其余部分。电力来源方面，2021年，22%为可再生能源，6%为核电，由发电产生的二氧化碳排放量为461克/千瓦时。可再生能源方面，截至2021年底，陆上风电装机4.4吉瓦，太阳能光伏装机74.2%吉瓦，合计占电力结构的6%。
发展展望：日本目标是到2050年氢气的年需求量达到2,000万吨，这与2030年的300万吨/年的目标相比是一个相对快速的提升。进口氢气的主要用途之一是发电，它需要的氢气成本水平约为1.50美元/千克。发电的一个替代方法是煤掺氨燃烧。目前正在进行测试，以便在2024年之前实现20%混烧的大规模示范，并在2020年代后半期开始商业运营，到2028年完成50%或更高的混烧的技术示范。此外，单一燃料燃烧的测试将在2030年前完成。
现有和计划中的基础设施：日本目前没有任何氢气管道。日本有13个氨气终端和2个甲醇终端。对于液氢，日本是世界第三大生产国（仅次于加拿大和美国），拥有近40吨/天的产能。日本是HySTRA项目的进口方，该项目使用澳大利亚的褐煤来生产液氢，并将其运往日本。该项目在2022年2月实现了试点规模（1,250立方米）的首次航行。HySTRA目标是到2030年扩大到完全商业规模（16万立方米船舶）。日本还在2020年的AHEAD项目中示范了使用来自文莱达鲁萨兰国的液态有机氢载体（210吨/年），并在2020年从沙特阿拉伯进口了40吨蓝氨。日本公司在2021年和2022年从阿拉伯联合酋长国购买了蓝氨。
发展现状：2020年，英国生产了大约50万吨氢气。其中约89%来自化石能源，其余为钢铁、蒸汽裂解和氯碱工业的副产品。应用方面，炼油占比52%，化工占比40%。电力来源方面，2021年，27%为可再生能源，15%为核电，由发电产生的二氧化碳排放量为268克/千瓦时。可再生能源方面，截至2021年底，海上风电装机12.7吉瓦，太阳能光伏装机13.7吉瓦，合计占电力结构的25%。
发展展望：英国是一个先驱，在2019年制定了到2050年实现净零排放的目标。该国认为氢气对实现其净零排放目标具有关键作用。到2050年，在净零排放的情况下，氢气需求估计为750万吨/年至1,380万吨/年，占最终能源需求的20%至35%。氢气衍生品是工业和运输（包括航运）的主要解决方案，其需求量可能达到300万吨/年至740万吨/年。电力需求相对较小（75万吨/年至120万吨/年），但在为电网提供灵活性和整合可变可再生能源方面至关重要。
最大的不确定性在建筑部门，氢气需求从0到630万吨/年。造成这种不确定性的原因是，政府仍在从研发项目和试验中收集证据，以便为2026年关于100%氢气在热力脱碳中的作用的决策提供信息。
在供应方面，有三种途径的组合：配套CCUS的天然气重整，可以供应氢气30万吨/年到1,000万吨/年；电解可以供应氢气60万吨/年到400万吨/年；以及配套CCUS的生物质气化，可以供应氢气150万吨/年到300万吨/年。之所以范围宽泛，是由于每种技术的成本和性能在一段时间内存在不确定性。
现有和计划中的基础设施：英国有近40公里的氢气管道，4个氨气终端和5个甲醇终端。它目前没有任何氢气液化能力。英国氢气储存目前主要包括现场地面储存，在蒂赛德有一个运行中的地下盐洞储存设施，容量为0.025太瓦时。目前的基础设施只能促进氢气在工业过程中的使用，而不是在能源系统中使用。
英国战略设想了一个最终的区域性（甚至是全国性）管道网络，有多个入口和出口，并由一些大规模的地质存储设施支持。英国政府正在审查2020年及以后对氢气网络的要求，包括经济监管和资金，它正在审查不同基础设施选项的可行性、成本和效益，以便在2026年就100%氢气供热的作用做出战略决策。有几个可行性研究和试点为这一决定提供信息，包括Project Union，一个在2030年代早期完成2,000公里（约占天然气网络的25%）氢气骨干网的概念；H21，一系列由行业主导的项目，通过发展对所需技术变革和安全考虑的理解，将化石天然气网络转换为氢气；HyNet，专注于工业应用的蓝色氢气；未来电网计划，在离线设施中演示氢气运输，并帮助制定安全标准；以及H100，从2023年开始在一个小型（300户）网络中演示氢气用于住宅供暖。还有几个处于试点/试验阶段的项目，旨在消除混合的风险（将在2023年做出决定），如HyDeploy。
到2050年，英国可能需要11太瓦时至56太瓦时的氢气储存，提供系统的灵活性并平衡供需的错位。在公共领域有几个计划中的大型地下储氢项目，这些项目正处于规划阶段。
发展现状：2020年，美国消费了大约1,100万吨氢气。其中约80%来自化石能源，其余为钢铁、蒸汽裂解和氯碱工业的副产品。应用方面，炼油占比2/3，其次是合成氨。电力来源方面，2021年，61%为化石燃料，19%为核电，20%为可再生能源，由发电产生的二氧化碳排放量为377克/千瓦时。可再生能源方面，截至2021年底，陆上风电装机132.7兆瓦，太阳能光伏装机93.7兆瓦，合计占电力结构的12%。
发展展望：美国承诺到2030年实现50%至52%温室气体减排（与2005年相比），到2050年达到净零排放。到2050年，情景分析，估计国内氢气需求可能增长到3,600万吨/年到5,600万吨/年。尽管各部门有不同的估计，但情景分析显示，运输将成为最主要的应用，占总需求的45%（1,900万吨/年），工业（钢铁、合成氨、甲醇）其次，占需求的25%，辅之以能源储存（21%）和掺氢天然气用于供暖（9%）。达到这些需求水平的一个基本要求是在终端使用点实现低氢气生产成本。氢气生产需要达到1.00美元/千克至2.00美元/千克的平准化成本，以便在技术上最具挑战性的应用中具有竞争力。氢气供应取决于对天然气价格和电解槽成本的假设。2050年，若天然气成本较低（全美平均6.6美元/百万英热），而电解槽成本较高（400美元/千瓦），则氢气供应将由带有CCS的化石能源制氢做主导（85-100%）；若天然气成本较高（全美平均11.3美元/百万英热），而电解槽成本较低（100美元/千瓦），则氢气供应将由电解水制氢份额将会提升至40-90%。
现有和计划中的基础设施：美国拥有世界上最广泛的氢气管道基础设施，近2,700公里。只有250公里位于德克萨斯州以外。美国有15个氨气终端和14个甲醇终端（这两种商品在墨西哥湾沿岸有10个）。美国拥有世界上最大的氢气液化能力，接近310吨/天。此外，美国拥有世界上最大的用于储存氢气的盐穴，位于墨西哥湾沿岸。有多个液氢工厂计划，包括由普拉格能源负责的俄克拉荷马州H2OK项目。项目计划在2025年之前投入运行，日产液氢90吨/天，并计划到2025年扩至500吨/天、到2028年扩至1,000吨/天。
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