引言

隨著氣候變化問題日益嚴重，全球範圍內的國家和企業正加速推進能源轉型。綠氫作為清潔、高效的能源載體，不僅對全球能源結構的最佳化和應對氣候變化具有重要意義，更具巨大的經濟價值。，其在全球新能源轉型中的地位日益凸顯。全球綠氫產業正處於飛速發展之中，各國政府、企業紛紛提出了一系列發展目標和戰略規劃，以推動綠氫產業的創新和發展。隨著技術進步、成本降低和政策支援，綠氫產業將在能源領域、工業生產和交通運輸等多個領域發揮重要作用，為全球實現碳中和提供強有力的支援。本報告將重點探討全球綠氫產業發展趨勢，分析產業鏈的關鍵環節，以及如何抓住綠氫產業發展的機遇。

綠色氫能蓬勃時代：市場繁榮與現實挑戰共存

近年來，全球綠氫產業呈現出蓬勃發展的趨勢，各地紛紛傳出大規模綠氫專案投資的訊息。截至2023年3月，全球已宣佈超過600餘個綠氫專案，總電解槽容量約為465GW。歐洲是全球綠氫投資的領跑者，已宣佈的專案數量超過400個，總裝機量近150GW。北美、南美和大洋洲緊隨其後，這三大市場每個市場宣佈的綠氫裝機規模均超過70GW，且專案趨於大型化，平均單個專案規超過1GW。中東加速綠色能源投資，已宣佈的氫能投資達到26個，裝機規模達45GW。相比之下，亞太地區則需加快建設步伐，儘管已宣佈43個專案，總裝機量僅為30GW，而且單個專案平均裝機容量較小。

得益於歐洲、美國和中國更大規模的綠氫專案，到2023年，電解槽裝機規模迎來前所未有的增長。根據國際能源署的淨零排放情景、已宣佈的綠氫專案裝機總量量以及中、美、歐等政府設定的目標，需要的電解槽裝機規模分別為720GW，465GW以及230GW。然而，目前在執行的電解槽容量不足1GW，正在建設的專案不足10GW，遠低於發展目標。

綜合考慮市場需求、技術成熟度、專案建設進度和供應鏈等關鍵因素，羅蘭貝格預測到2030年，全球電解槽需求將達到119GW。

綠氫電解技術角逐：AWE與PEM競相發展的十年

電解氫氣是一種透過電解水來製備氫氣的技術。該技術是利用水在電場作用下分解為氧氣和氫氣的原理，將電能轉化為化學能。目前綠氫製備主要有四種技術，包括

• 水電解技術（AWE，Alkaline Water Electrolysis）使用鹼性電解質，常用的材料包括鈉和鉀。相比其他電解技術，AWE的成本較低，而且非常適合長期穩定執行的專案。此外，該技術已經經過了長時間的實踐，並取得了許多專案的成功業績記錄。因此，AWE在可持續能源生產和儲存方面具有廣泛的應用前景。

• 質子交換膜電解槽（PEM，Proton Exchange Membrane Electrolysis）使用質子交換膜作為電解質，其最大特點是高效、緊湊，能夠適應空間受限的場景，例如海上專案。另外，由於其高度響應性，該技術也非常適合離網專案，例如陸上風電專案。此外，PEM電解槽還具有高出口壓力和高效率潛力，使其在氫能源生產和儲存方面有著廣泛的應用前景。

• 固體氧化物電解槽（SOE，Solid Oxide Electrolysis）使用固體氧化物作為電解質，其最大特點是非常適合能量密集型工業應用場景，例如鋼鐵、玻璃等行業，可以實現廢熱的回收利用，並可能整合電子燃料的生產。此外，SOE電解槽還具有最高的效率潛力和低成本材料的優勢，使其在氫能源生產和儲存方面有著廣泛的應用前景。

• 陰離子交換膜電解槽（AEM，Anion Exchange Membrane Electrolysis）使用陰離子交換膜作為電解質結合了AWE和PEM電解槽的優點，具有高效率和較低成本的特點。該技術具有廣泛的應用前景，特別是在需要大規模氫能源生產的情況下。同時，由於其成本低、效率高，AEM電解槽在未來的長遠發展中更具有潛力。

鑑於AWE技術的成熟度、低成本和高效率，預計未來十年仍然佔據市場的主導地位，長期來看AWE和PEM會並駕齊驅。羅蘭貝格預計到2030年，AWE仍將保持市場領導者地位，年裝機規模達到67GW；PEM技術迅速增長，裝機規模居次，達到40GW；其他技術，包括SOE、AEM在市場份額上非常有限。

電解槽供應端展望：短期緊張，長期可期

隨著全球電解槽OEM產業的不斷髮展，預計到2025年，生產能力將增加到每年約50GW。然而，目前全球千兆級大型電解槽工廠（Gigafactories）的實際投資仍然較少，這主要取決於訂單確認、訂單數量、招標流程、下一代產品的研發成熟度以及產業化合作夥伴關係等因素。此外，公共資金投入承諾也是一個重要因素。例如，在歐洲的IPCEI框架下，歐洲的OEM企業如Sunfire、John Cockerill、McPhy、Genvia、H2B2、Elogen、Cummins以及供應商如De Nora、Elcogen等，最近在歐洲委員會批准眾多專案（國家援助許可）方面取得了重要進展。

在中國的AWE電解槽市場，四家領先的OEM企業佔據了超過60%的市場份額，此外還有許多新興和小型玩家。自2020年以來，約有100家公司進入了這一市場。其中，許多大型新能源裝備製造企業憑藉其資本實力和卓越的製造及運營能力成為行業領導者。同時，市場中的中型參與者也在不斷壯大，這表明該領域正逐步走向成熟。

綠氫供應鏈和運輸：困難重重，卻勢在必行

全球綠氫需求中心（如歐洲）將無法實現自給自足，因此運輸成為解鎖全球氫經濟的關鍵環節。儘管氫氣運輸困難且成本高昂，但卻是不可或缺的。羅蘭貝格認為現場生產、區域供應鏈和全球供應鏈是三種不同的氫氣供應鏈模式，各具特點和優勢。

現場生產模式：適用於較小規模的專案，主要集中在產業或交通領域。由於現場生產，運輸成本較低。專案規模通常在10-100 MW，每年可生產數百噸氫氣。預計價格在5-8歐元/千克（現場，不包括配送），受法規和電解槽成本影響。例如已經出現了政府共同出資的區域清潔氫氣中心或氫氣谷，可以為工商業或交通提供清潔能源。區域清潔氫氣中心計劃，是透過兩黨基礎設施法資助的80億美元更大的氫氣中心計劃的一部分，是這種倡議的一個例子。該計劃的目的是在美國各地建立六到十個區域清潔氫氣中心，這將成為幫助全國各地的社群從清潔能源投資、高薪工作和改善能源安全中受益的核心驅動力，刺激綠氫的商業需求，併為氫燃料創造可持續的市場。

區域供應鏈模式：以泛歐洲供應鏈為例，適用於中等規模的專案，連線多個氫氣谷或區域管道網路。專案規模通常在100 MW – 2 GW，每年可生產數萬噸氫氣。預計價格在4-6歐元/千克（到岸成本），受生產和運輸方式影響。例如歐盟的重要共同歐洲利益專案（IPCEI）旨在連線氫谷並建立首個區域管道網路。氫谷是氫氣產生、儲存和分發的地區，對擴大技術規模、降低成本以推廣氫氣至關重要。建立區域管道網路也有助於氫氣從氫谷運輸至終端使用者。

全球供應鏈模式：適用於大規模專案，主要關注全球低成本供應中心的出口和進口補貼。專案規模通常在多千兆瓦，每年可生產數十萬噸氫氣。預計價格在3-4歐元/千克（到岸成本），受生產和運輸方式影響。H2 Global是一項旨在透過為綠色氫氣提供進口補貼來促進全球氫氣市場發展的倡議。該倡議是歐盟氫氣戰略的一部分，旨在支援全球氫氣經濟的發展。

總之，這三種供應鏈模式分別適用於不同規模的專案，具有不同的價格和生產方式。現場生產模式主要關注產業或交通領域，泛歐洲的區域供應鏈模式關注區域性的氫氣谷和管道網路，而全球供應鏈模式則關注大規模的全球出口計劃和進口補貼。

在大規模、長距離的氫氣運輸中，技術選項包括管道和靈活載體，具有不同的運營和成本特點。所有靈活的氫氣載體都有特定用途的優缺點——大規模端到端可行性尚待驗證。到目前為止，尚無一種運輸技術具有明顯的成本優勢——選擇取決於具體專案。

為了促進氫能產業的發展，各國政府和企業需就運輸技術進行深入研究和投資。透過最佳化現有技術並開發新技術，有望降低氫氣運輸的難度和成本。此外，政策支援和國際合作也將在推動氫氣產業發展中發揮關鍵作用，例如制定有利於氫氣運輸和應用的政策、鼓勵跨國合作以及推動全球氫氣市場的整合和發展。

綜上所述，氫氣運輸作為全球氫經濟的關鍵環節，儘管面臨諸多挑戰，但在各方共同努力下，有望實現技術進步和成本降低，從而推動氫氣產業的繁榮發展。

綠色氫能消費市場：工業為先導，航運和航空燃料緊隨其後

當前的清潔氫能勢頭似乎相當複雜，重點在於工業脫碳和基於氫氣的e-fuels，用於長途運輸。主要增長的下游應用市場包括：

工業領域：綠色氫氣在氨、甲醇和綠色鋼鐵等行業的應用具有巨大潛力。這些行業需要大量的能源，並且在減少碳排放方面具有嚴格的要求。綠色氫能源在這些領域的應用可以顯著降低碳足跡，為實現工業領域的低碳發展提供支援。

移動出行：綠色氫氣也在航運和航空領域逐漸受到關注，特別是氫基合成燃料的e-fuels。e-fuel是利用捕獲的二氧化碳或一氧化碳與低碳氫氣一起生產的合成燃料。這些燃料是利用可再生能源生產的，可以作為化石燃料的零排放替代品。基於H2的e-fuel是透過在氫氣中加入碳來生產可用於內燃機的合成燃料。在長途運輸中使用H2基e-fuel可以幫助減少運輸部門的溫室氣體排放，而運輸部門是全球排放的一個重要因素。生產基於H2的e-fuel需要大量的可再生能源，由於其成本比化石燃料高，目前其使用受到限制。然而，隨著可再生能源成本的不斷下降，H2基e-fuel的生產和使用預計會增加。

結語

綠氫作為全球低碳發展的重要環節，其發展速度迅猛在綠色氫能領域的全球競爭中，市場蓬勃發展與現實挑戰共舞。羅蘭貝格認為，緊跟全球綠色氫能發展趨勢，關注行業現實挑戰，並在核心技術研發與市場應用上取得突破，是中國企業在未來綠色能源競爭中立足之本，也是實現可持續發展的關鍵因素。

來自： 羅蘭貝格管理諮詢