绿氢、蓝氢、灰氢的成本与碳排比较




氢是否清洁,关键在于它如何被制造出来。今日全球绝大部分氢气仍然来自化石燃料,主要用于炼油、化工、合成氨、甲醇等工业流程。这些氢气在终端看似乾净,但上游制氢过程却排放大量二氧化碳。因此,讨论绿氢、蓝氢、灰氢,本质上是在讨论三种不同能源成本、碳成本和政策成本的重新分配。

所谓灰氢,通常指以天然气蒸汽重整或煤气化方式制氢,但不配套碳捕集。它是今天最成熟、最便宜、最普遍的制氢路径。以天然气制灰氢为例,成本大致受天然气价格、装置效率、资本开支和运营成本影响。在天然气价格正常的地区,灰氢成本一般可低至每公斤1至2.5美元左右;若以煤为原料,在煤价较低而环保约束较弱的地区,成本亦可相当有竞争力。正因如此,灰氢长期成为炼化和化工行业的标准选择。

但灰氢的问题不在于技术,而在于碳排。以未减排天然气制氢计算,每生产一公斤氢,大约排放10至12公斤二氧化碳当量;若以煤制氢,排放更可高达每公斤氢22至26公斤二氧化碳当量。这意味著,灰氢其实是一种「高碳工业原料」,只是排放被隐藏在制造端,而非使用端。当碳价、碳关税、绿色供应链和企业减排责任变得愈来愈重要,灰氢的低成本优势便会被逐步侵蚀。从会计成本看,灰氢便宜;从社会成本和政策成本看,灰氢未必便宜。

蓝氢正是在这个背景下出现。它通常仍以天然气或煤制氢为基础,但在制程中加入碳捕集、利用与封存,试图把原本排放到大气中的二氧化碳捕捉下来。从经济逻辑看,蓝氢不是完全推翻化石能源制氢,而是在既有天然气、管道、化工、地下封存资源及工业集群基础上进行「减排改造」。因此,蓝氢常被视为过渡方案:它比灰氢低碳,但通常又比绿氢便宜;它比绿氢更容易利用现有资产,但又不如绿氢彻底。

蓝氢的成本一般高于灰氢,因为它要增加碳捕集设备、压缩、运输和封存成本,同时仍要承受天然气价格波动。若以天然气制氢配合CCUS,蓝氢成本常见估算约每公斤2至4美元,具体取决于气价、捕集率、封存条件和融资成本。若捕集率只是五至七成,减排效果有限;若要做到九成以上,成本又会明显上升。这就是蓝氢最大的尴尬:捕得少,气候价值不足;捕得多,成本优势缩窄。

更麻烦的是,蓝氢还要面对甲烷泄漏问题。天然气本身在开采、液化、运输及管道过程中可能产生甲烷泄漏,而甲烷在短中期内的温室效应远高于二氧化碳。因此,若上游天然气供应链管理不佳,即使制氢厂内部捕集了大部分二氧化碳,整体生命周期排放仍可能不理想。这也是为何欧洲、部分环保组织和不少学者对蓝氢持审慎态度:蓝氢可以是过渡工具,但不应成为化石能源延寿的遮羞布。

绿氢则是政策与资本市场最爱讲的故事。它是利用可再生电力,通过电解水产生氢气。理论上,只要电力来自风能、太阳能或水电,制氢过程便可接近零碳。绿氢的真正意义,在于把可再生电力转化为可储存、可运输、可用于工业高温、化工原料、航运燃料及长周期储能的能源载体。因此,它不只是氢能的一种颜色,而是可再生能源从电力系统走向工业系统的桥梁。

问题是,绿氢今日仍然昂贵。其成本主要由四个因素决定:电价、电解槽资本开支、设备利用小时和融资成本。其中电价最关键。若可再生电力价格低至每兆瓦时20至30美元以下,加上电解槽成本下降和高利用率,绿氢才有望接近灰氢或蓝氢成本。现阶段,不少地区绿氢成本仍约每公斤3至6美元,甚至更高;若项目位于电力成本高、设备利用率低、运输距离远或资金成本高的市场,成本可以进一步上升。IEA亦指出,低排放氢短期仍会偏贵,但若按净零情景大规模部署,到2030年可再生电力制氢成本有机会降至每公斤2至9美元,较目前大幅下降。

碳价、补贴与未来占比

从投资角度看,三种氢的竞争不是单纯比较每公斤成本,而是比较「成本加碳排」之后的综合价格。灰氢的表面成本最低,但碳排最高;绿氢的表面成本最高,但碳排最低;蓝氢则居于中间,取决于捕集率、天然气价格及CCUS基础设施。当碳价很低、环保要求不严时,灰氢自然胜出;当碳价上升、出口产品受碳边境调整机制影响、下游客户要求低碳原料时,灰氢的隐性成本便会浮现。换言之,政策不是氢能市场的外部因素,而是决定三种氢相对竞争力的核心变量。

美国《通胀削减法案》的氢能税收抵免,欧盟的可再生氢认证和碳边境调整机制,中国地方政府的示范城市群政策,背后都是同一个逻辑:在绿氢成本尚未自然下降至与灰氢竞争之前,先用补贴、税收、强制采购、碳价或认证制度,把低碳氢的市场拉起来。这种政策扶持有其必要性,因为没有初始需求,企业不会投资电解槽;没有规模化部署,设备成本便难以下降;没有基础设施,终端用户又不敢转用氢能。氢能产业初期的「鸡与蛋」问题,需要政策出手打破。

但政策也可能制造泡沫。若地方政府只重视产能规模,而不关心下游消纳,便容易出现电解槽产能过剩、绿氢项目开工不足、示范园区重复建设等问题。氢能不是所有场景都适合。乘用车未必需要氢,家庭供暖未必需要氢,短途物流也未必需要氢。真正有价值的绿氢应优先用于难以直接电气化的场景,例如钢铁还原、合成氨、甲醇、炼化减排、航运燃料、航空合成燃料和长周期储能。若把氢能当成万能替代品,最终只会拉低资本回报率。

至于未来占比,灰氢在短期内仍会占主导。原因很现实:全球现有炼化和化工体系已经深度依赖化石制氢,存量装置庞大,改造并非一朝一夕。IEA资料显示,2023年全球氢需求约9700万吨,低排放氢产量仍不足100万吨,这说明低碳氢距离主流仍有很长距离。即使到2030年,已公布项目若全部落地,低排放氢产量可大幅增加,但从现实执行情况看,最终落地仍受融资、电力接入、许可审批、长约需求和基础设施制约。

蓝氢的角色可能更像「区域性过渡品种」。在天然气便宜、地质封存条件好、油气企业基础雄厚的地区,例如北美、中东、澳洲及部分欧洲工业集群,蓝氢有机会较早形成成本优势。它可服务于炼化、化工和出口型氨燃料市场,也可帮助传统油气公司把资产转向低碳方向。但在天然气依赖进口、封存条件不足或碳标准严格的市场,蓝氢的吸引力会下降。

绿氢则代表长期方向,但它的普及速度会比资本市场想像中慢。绿氢要真正成为主流,需要低价可再生电力、低成本电解槽、稳定用氢需求、管网或港口基础设施、低成本融资和清晰认证制度同时到位。任何一个环节出现短板,都会令成本高于预期。这也是为何近年不少绿氢项目虽然公布规模庞大,但最终投资决定进度偏慢。市场正在从「公布产能」进入「计算现金流」阶段。

总结而言,灰氢赢在今天的成本,输在未来的碳约束;蓝氢赢在过渡期的可行性,输在对天然气和碳捕集的依赖;绿氢赢在长期减碳方向,输在短期成本和基础设施不足。真正成熟的氢能经济,不会由单一颜色主导,而会在不同地区、不同产业和不同政策环境下形成混合格局。对投资者而言,最重要的不是追逐「绿氢」两个字,而是看项目是否有低成本电力、可靠需求、政策支持和可计算的单位经济。氢能革命若要成功,最终不是靠颜色分类,而是靠成本曲线和碳约束共同把市场推向低排放的一端。

内容支持: 华通证券国际(WTF.US) 

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