需求近1億噸！誰是化工行業的用氫大戶？

化（huà）工行業作為全球經濟發（fā）展的重要支撐，其產品廣泛應用於農業、工業和服務業各個（gè）領域，尤其是高（gāo）端裝備製造、新能源、電動汽車、航空航（háng）天等新（xīn）興領域。在全球綠色（sè）低碳發展長（zhǎng）久趨勢當中，相較於其他（tā）行業，化工行業當前在氣候行動方麵進展緩慢，在實現淨零排放的科學目標上存在差距（jù）。在眾多低碳發展的路徑當中，氫能（néng）是化工行業綠（lǜ）色轉型的關鍵之一，氫能（和氫氣）在化工（gōng）行業的廣泛應用，對於減（jiǎn）少化工汙染和降（jiàng）低化工行（háng）業碳排放具有重要意義（yì），是行業實施“雙（shuāng）碳”戰略的關鍵措施。

隨（suí）著（zhe）全球氣候壓力的（de）不斷增大，各國紛紛加快（kuài）了低（dī）碳和綠色轉型的步伐。氫能（néng）的發展已成為全球主要國家的共同目標，全（quán）球範圍內的氫經濟布局已經啟動。主要經（jīng）濟體對氫能的發（fā）展給予了（le）高度重視，美國、德（dé）國、英國和日本等發達國家已將氫能（néng）納入國（guó）家能源戰略，將氫視為其化（huà）工領域低碳發展的關鍵（jiàn）。

美國的氫能源行（háng）業已進入快速成長期，政府投資推動化工（gōng）行業（yè）低（dī）碳技術革新（xīn）。2024年3月美國能源部宣布撥（bō）款60億美（měi）元資助33個項目，推動化工和煉油（yóu）等行業向低碳轉型。項目聚焦於氫（qīng）能替代、電氣化（huà）供熱、碳捕集利用與封存（CCUS）、塑料回收、甲醇生產和副（fù）產品循環利用等關鍵技術。其中，埃克森美孚公司獲得3.32億美元（yuán）用（yòng）於Baytown工廠的（de）氫燃料降碳（tàn）改造；ISP Chemicals等公司獲得3520萬美元推進（jìn）Kentucky化工廠的供熱電氣化；陶氏公司得到9500萬美元用於墨（mò）西哥灣沿岸的碳捕集設施；伊士曼化學公司得（dé）到3.75億美元建設德克薩（sà）斯（sī）州的（de）塑料回收設施；Orsted P2公司獲得1億美元用於二氧化碳捕集製甲醇；T.EN Stone & Webster Process Technology公（gōng）司和朗澤科技公司共（gòng）獲得2億（yì）美元（yuán）開發清潔乙醇（chún）和乙烯的生物（wù）發酵及綠氫工藝；巴（bā）斯夫公司得到7500萬美元用於化（huà）工副產品的循環利用和工藝（yì）改進（jìn）。

綠氫驅動德國化工行（háng）業轉型。綠氫和甲醇（chún）的市場增長是德國政府推動（dòng）的一個新（xīn）領域，即政府希望利用氫的生產來實現該國工業大部分行業（yè）的轉型，涵蓋從汽車到化工行業的方方（fāng）麵麵。例如，德國企業（yè）Viridi RE目前正計劃使用數十公頃的太陽能（néng）光伏板和風力渦輪機發電，以（yǐ）生產氫氣和甲（jiǎ）醇（chún）。該公司設定的目標是在2025年年底前，實現綠氫的年產量（liàng）超過（guò）6萬噸。但鑒於（yú）德國本身缺（quē）乏大規模（mó）生產氫氣的能力，因此，采取進口與儲（chǔ）存並舉的戰略。關於氫氣的進口問（wèn）題，德國最新版的《國家氫能戰略》預（yù）測，截至2030年，德國所需氫能的大約（yuē）50%至（zhì）70%將依賴（lài）進口。

英國積（jī）極推進氫在化工（gōng）等工業領域的應用，通過示（shì）範項目探索氫氣作（zuò）為（wéi）清（qīng）潔能源的潛力。英國實施綠氫（qīng）和藍色氫氣雙軌製，目標是到2030年在四個工業集群中通過CCUS減少1000萬噸二氧化碳排放，並設立氫能基金（jīn）鼓（gǔ）勵綠色（sè）生產。政府已（yǐ）經加大了對氫能產業的資金支（zhī）持，並啟動了一係列氫能示範項目，這些項目涵蓋了從氫氣生產、儲存和分（fèn）配（pèi）到在工業、住宅和交（jiāo）通領域的（de）應用，如（rú）HyNet Northwest，也包括了氫燃料電池在（zài）交通工（gōng）具上應用的創新示範，如Sheffield Hydrogen Demonstration Project。這（zhè）些項目共同構成了英國氫能發展（zhǎn）和（hé）低碳經濟（jì）轉型的（de）重要基（jī）礎。

日本的氫能（néng）工業應用廣泛但麵臨（lín）綠（lǜ）氫生產與（yǔ）進口成本挑戰。日本是全球最大的氫氣生產國之一，每年生產（chǎn）約700萬（wàn）噸氫氣。其中大部分用於工業用途，如化工和煉鋼。目前，氫（qīng）能（néng）在（zài）日本除了作為清（qīng）潔能源，還（hái）廣泛應用於汽車、運輸、城市建設和發電等多個領域。但由於日本缺乏大規模部署風能（néng）和太陽能的自然資源條件，難以大規模生產綠氫（qīng），加之從海外進口氫能的成本較（jiào）高，氫能戰略實施和（hé）推行不及預期。

在化工產業中，氫氣被廣泛用於合成氨和甲醇等化學產品，同時（shí）也在加氫處理等煉化過（guò）程中扮（bàn）演著關鍵（jiàn）角色（sè）。據國際能源署（IEA）《全球氫能回顧2023》報告（gào）（以下簡稱報告），全球氫能需求在2022年達到曆史最高水（shuǐ）平，為9500萬噸，同比增長近3%，但仍集中在煉油（yóu）和化工（gōng）等傳統領域（yù）。其中，全球工業（yè）用（yòng）氫量（liàng）為5300萬噸，比2021年（nián）增長了2%，這一增長主要（yào）得益於幾個（gè）關鍵因素：全球（qiú）對氨的需求上升了0.4%，對甲醇的需求增長了5%，以及對直接還原鐵（DRI）的需求（qiú）增長了4%。

氫氣在化工合成領域扮演著至關（guān）重要的角色，特別是在合（hé）成氨的生產上。哈伯—博施法使得氫與氮在金（jīn）屬（shǔ）催化劑的作用下結合（hé）生成氨，該技術是氫氣應用最為廣泛的領域之一。IEA報告，合成氨在（zài）2022年占據了工業氫需求的（de）60%，預計隨（suí）著全球經濟增長，其需求量將顯著增（zēng）加。

氫氣還（hái）能與二氧化碳反（fǎn）應生成甲醇等含（hán）碳化合（hé）物，這些化合物易於液化存儲和（hé）運輸，具（jù）有較高的能量密度和（hé）安全性，是（shì）實現零碳排放的液態燃料。甲醇作為一種重要的化工原料，不僅市場需求巨大，還因其高（gāo）氫含量和能量密度，成為液態燃料和氫能載體的優選。它可以轉化回氫氣用於燃（rán）料電池，或直接作為內燃機（jī）和渦輪（lún）機的燃料（liào）。

此外，作為化學工業的（de）主要（yào）上遊產業，煉油行業也是全球氫氣消費（fèi）的主要領域之一。精煉過程，包括（kuò）烴增氫、煤氣化、重油精煉等，均需大量氫氣以提升（shēng）石油和51吃瓜网的品質，使汽油和柴油燃（rán）燒更為清潔（jié）。氫氣在石腦油、粗柴油、燃（rán）料（liào）油、重油的（de）脫硫以及石油煉製、催化裂化等環節中發揮（huī）著關鍵作用。特別是將原油轉化為運輸燃料和石化原料的煉製過程，是氫氣應用的重要場（chǎng）景。

根（gēn）據IEA報告，2022年煉油業的氫氣使用量超過了4100萬（wàn）噸，刷新了2018年的曆史記錄（lù）。需求（qiú）增長主要集中在北美（měi）和中（zhōng）東地區，這兩個地（dì）區（qū）的總需求量超過100萬噸，占全球2022年需求增長的約（yuē）75%。加氫處理和（hé）加氫裂化是煉油（yóu）部門（mén）中（zhōng）氫氣（qì）消耗的主要工藝，分別用於降低成品中的硫含量和提高運輸燃料產量，占煉油（yóu）部門氫氣（qì）消耗（hào）的90%以上。隨著對石油產品硫含量監管的加強，煉油廠對氫氣的需求預計將進一步增長。

國際氫（qīng）能委員會預計（jì），至（zhì）2030年全（quán）球氫能產業鏈投資將超3000億美元。隨著成本降低，氫能將在化（huà）工、煉油等多個工業領域成為主要減碳方案（àn）。在IEA承諾目標情景下，到2030年（nián）工業領域的氫能需求（qiú）將增至6500萬噸（dūn），到2050年則會翻一番。其中，氨和甲醇生產等占工（gōng）業氫需求的大部分，到2030年需求將增加近25%，到2050年增加近50%。此外，生產低碳合成燃料是氫能發展（zhǎn）的（de）機遇，IEA預計在淨零排放情景下，到2030年該應（yīng）用領域氫需求將超過（guò）700萬噸，到2050年接近1億噸。在煉油行業，預計到2050年（nián）煉油仍是氫（qīng）的主要應用場景之一，屆時該行（háng）業（yè）的氫需求將增加7%。

在我（wǒ）國，氫能（néng）的工業應用主要集中在化工行業，尤其是合成氨和合成甲醇的生產，這兩個領域占據了國內氫需求（qiú）的主要部分。2021年，國（guó）內用氫需求總量達到3342萬噸，其中合成氨需求占37%，合成甲醇占19%，石油煉化（huà）占10%。然而，目前我國工業使（shǐ）用的氫氣大多為灰氫，即通過化石（shí）燃料製得的氫氣，我國年製氫產量約為3400萬噸，其中（zhōng）有3000多（duō）萬噸為灰氫。

合成氨作為化（huà）肥和化（huà）工原料，在我國的產量占全球的30%，2021年產（chǎn）量達到5909萬噸，需求量（liàng）為5989.64萬噸。然而（ér），合成氨的傳統生（shēng）產過程會產生大量二氧化碳，因此，隨著全（quán）球減碳趨勢的（de）推進，我國合成氨行業正逐步向綠色（sè）生（shēng）產轉型，預計到2035年和2060年產量將分別下降至5700萬噸和5500萬噸，相應氫氣需求也將（jiāng）減少。

合成甲醇方麵，由於我國“富煤、貧油、少氣”的能源結構特點，煤製甲醇成為主要生產（chǎn）方式，2021年需求量約為1295萬（wàn）噸氫氣，占工業用（yòng）氫總（zǒng）量（liàng）的35%。為響應雙（shuāng）碳（tàn）目標，我國正積極發展以綠氫（qīng）和二氧化碳為原料的合成甲醇技術，不僅能有效（xiào）降低碳排放，還能促進（jìn）清潔能源的（de）存儲和利（lì）用。

此外，氫氣在煉油工業中的應用也不容忽視，加氫技術在油品質量升級和生產過程清潔化中扮演著重要角色。我國加氫裝置的（de）年加工能力超過（guò）5000萬噸，盡管（guǎn）與世界（jiè）平均水平相比仍有差距，但已在低（dī）投資、低（dī）能耗的（de）加氫技術上（shàng）取得了顯著進展。精細化工領域中（zhōng），催化加氫技術因其連續操作（zuò）、低（dī）汙染等優勢而被廣泛應用於醫藥、農藥等產品的合成。粗苯（běn）精製工藝的發（fā）展，也（yě）體現了氫氣在化工（gōng）原料提純和升級中的重要作用。

到（dào）2050年（nián），國內氫消費量將（jiāng）超過1億噸，產業鏈年產值（zhí）預計達到12萬億元。化工原料相（xiàng）關的氫氣需求量將達到3500萬噸，占總（zǒng）消（xiāo）費量的35%。鑒於石化領域在氫能生產和消費中的規模效應，該領域有望成為推動氫能產業發展的重要力量。

在國內化（huà）工行業中，氫能的大規模推（tuī）廣麵臨（lín）的難點和問題：

基於上述問題（tí）提出的解決（jué）途徑：

國內化工行業正麵臨綠色低碳轉（zhuǎn）型的重要機遇，氫能在這一進程中具有不可替代的（de）作用（yòng）。目前，國內化工用氫主要（yào）依賴灰氫，但全（quán）球減碳趨勢促使中國（guó）向綠氫轉型，以降低（dī）二氧化碳排放。

麵對綠氫生產成本高、技術依賴進（jìn）口、基礎設施建設滯後等挑戰，中國需加強技術創新，構建氫能技術創新與應用示範體係，加大對氫能基礎設施的投入，並（bìng）促進（jìn）跨行業協同創新。國家（jiā）層麵的氫能產業發展規劃應與（yǔ）碳達峰和碳中（zhōng）和（hé）目標同（tóng）步，為氫能應（yīng）用（yòng）提供（gòng）政策支持。

展望未來（lái），中（zhōng）國化工（gōng）行業通（tōng）過氫能的深度融合與創新應用（yòng），將實（shí）現綠色（sè）低碳發展，推動（dòng）化工行業（yè）的綠色轉型。氫氣作為清潔能源和關鍵化學原料，將助力中國化（huà）工行業在全球可持續發展中發揮重（chóng）要作用，為實現國家雙碳目標貢獻力量。

作者：中國化信情報事業部資深（shēn）情報顧問 月光