九大挑战：迈向理想氢未来进程中的阻碍
过去三年里，全球工业界已然兴起了打造氢经济的巨大势头，目标是让清洁燃烧的氢气 (H2) 成为运输、加热和工业流程的主要燃料。这是一个好现象，因为H2能量密集、可储存，并且不会产生直接污染物或温室气体排放。
然而，我们还有许多工作要做。
2019年，全球H2的产量为7000万吨；而截至2022年底，该数字达到了9400万吨，增加了34%。这绝对是一项重大成就，但是，人们也为此成就付出了相应的代价。
这些H2大部分是通过燃烧炼油和化工行业使用的化石燃料制造出来的。灰氢的生产释放了约90000万吨有害的二氧化碳 (CO2) 进入大气。对于期望实现脱碳目标，减轻燃烧煤炭和/或石油所产生的温室气体排放，以缓解全球变暖现象的公司、国家和司法机构来说，这种方式不具备应有的可持续性。
九大行业问题有待深入思考
当下需要的是立即加速开发绿氢，通过由太阳能和风能等可再生能源驱动的电解过程生产氢气。
尽管世界各地都出现了一些令人鼓舞的迹象，但仍然存在着一些关键问题，有待我们深入了解并迅速采取行动。几个月前，我在博客当中提到了其中一些挑战。
为了进一步为您扩展这些主题，我听取了COP27、世界经济论坛、CERA WEEK、IEA/IRENA以及最近美国氢能论坛上的演讲和一些专家演讲，并将这些内容汇编成了更多见解。以下是九大要点：
1. 成熟的涡轮机械对成功至关重要
涡轮机械是H2从生产到运输、配送、存储和使用的整个价值链中最重要的设备之一；根据可靠性、可用性、可维护性 (RAM) 分析，以及从资本和运营支出角度来看，涡轮机械也是最关键的设备之一。
最大的技术挑战无疑是对高压、维持清洁气体以及不会产生脆变材料的需求。
对不同压缩技术的选择，需要根据所需的压力和流量确定。高流量和低圧缩比的应用适合采用离心式压缩机；而低流量高压缩比的应用适合采用活塞式压缩机。
作为石油和天然气行业当中的一个多元化设备，涡轮机械将变得更加重要，因为每一条能源转型道路都要依赖于它。
2. 整个价值链需要持续改进
为了推动H2经济的发展，必须于价值链当中的各个环节不断改善氢气相关技术的成本和性能，其中也包括了配送环节涉及的气体压缩和储运基础设施。
H2通常在相对低压的环境下生产，且运输之前必须进行压缩和液化。往复、旋转、离子和离心式压缩机用于对气态氢进行压缩。
液化过程涉及通过换热器对压缩后的氢气进行预冷却，然后通过焦耳-汤姆森膨胀进行完全冷却，最终获得液态氢。这是存储液态氢当中最重要的一个过程，同时也带来与极低温相关的挑战。
H2通过管道、低温液体罐车或气体长管拖车从生产点运输到使用点。管道通常布置在需求量大的地区，而液化装置、液态罐车和长管拖车则通常布置在需求规模较小的地区。长管拖车等部分运输设备需要运载压力高达250 bar的氢气。
H2可以液态或气态形式存储。气态存储通常需要使用高压罐体，液态存储则需要维持超低温以及处理高压。
3. 通过面向制造的设计降低成本
许多H2生产技术的资本成本都比其他燃料高很多。开发商和工程、采购及施工(EPC) 顾问正在通过面向制造的设计原则来降低相关成本。他们主要关注的方面包括：找到更好的材料、降低所需零件数量、设计出简单的系统，以及以世界各地的低成本中心实现大规模生产。
尽管该行业已在H2生产路线商业化方面取得大幅进展，但考虑到成本竞争力，我们还必须对H2价值链中的配送、基础设施和运输部分进行扩展。这有助于我们克服基础设施布置和H2生产之间的市场不匹配问题。
4. 制定统一的行业标准和政策
行业内的利益相关者必须制定长期、稳定的政策框架，以指导H2技术的商业化和所有部门的能源转型，包括能源、交通、工业和住宅。
提高H2技术的安全性也是一项迫切需求。具体来说，我们必须制定出统一的法规、规范和标准，同时结合认证计划来实现透明度、消费者信任度和可交易性。
针对这些问题而开展的行业合作正在进行中。《加速清洁氢发展》倡议如今已有来自60个组织的超过200位会员，其中包括公有和私有部门的利益相关者。2020年，该倡议仅有来自20个组织的不到50位会员。
5. 加速蓝氢发展以大规模部署清洁燃料
清洁氢包括通过可再生能源供能的电解工艺生产的绿氢，以及通过蒸汽甲烷重整 (SMR) 进行的碳捕获和储存 (CCS) 从天然气中生产的蓝氢。
在全世界范围内，天然气已成为快速、低成本脱碳的关键。这意味着去年的论调已完全改变，也反映了美国能源部 (DOE) 政策和策略框架的转变。
但这是必经过程。为了实现净零碳排放，到2030年，我们需要约200公吨H2。2050年，H2及其衍生产品将在全球最终能源需求中占据12%。
为了在全球范围内实现H2产量翻倍以及远离灰氢，需要同时利用蓝氢和绿氢。尽管该行业致力于扩大绿氢的产量，以使其更具成本竞争力，但在短时间内，通过加速CCUS部署蓝氢来为2030年和2050年的净零目标提供整体支持仍然是明智做法。
6. 我们需要加快执行速度
在通往净零碳排的路上，执行速度至关重要。探索每种“颜色”的氢气带来的价值主张固然有趣，但它可能是于生产无益的干扰事项。相反，我们应该专注于更加重要和紧迫的需求，那就是加速执行，提高H2部署，考虑社会经济条件、地理和商业阻碍与动力，以及部署位置的成本竞争力。
尽管这些工作已经在进行，但需要加快速度。全球范围内已公布的项目数量超过680个，总价值超过2400亿美元。欧洲正朝着绿氢经济大步迈进，但仅有约10%的已公布项目达成了最终投资决定 (FID)。
为了大幅提高世界H2生产的速度，到2030年需要有约7500亿美元的项目。
7. 打造全球氢气交易市场势在必行
H2或氢气衍生品的交易金融市场非常小，生产商无法获得能保证所生产H2价格的合同。政策制定者、金融家、银行机构，以及买方、开发商和EPC承包商必须齐心协力，共同创建一个H2交易市场。
在绿氢、电池、可再生能源和CCUS等新兴技术的发展过程中，我们必须共同消除行业、政府和社区之间的任何相互对立的分歧。只有通过策略性的行业伙伴方式进行合作，才能不断推进政策与资金计划。
8. 将H2整合到当前的天然气经济中
液化天然气 (LNG) 和天然气 (NG) 是具有成本竞争力、可扩展并且实用的燃料选择。对于增长中的经济而言，它们在未来多年内仍然是理想的燃料。
尽管前途广阔，但绿氢与LNG和NG相比，在可扩展性、技术成熟性和定价方面稍有逊色。
正如第五大挑战中所述，短期内，根据现有的LNG-NG基础设施进行建设仍是明智之举。因此，蓝氢的成本竞争力可能对清洁氢经济形成推动力。
具体来说，应进一步认识到LNG-NG和H2之间存在协同增效效应，并在交通、发电和重工业中加速氢气部署。这方面的发展前景包括H2-LNG混合汽车加气站，以及使用H2和NG混合燃料发电的燃气涡轮。
所有这些都将为LNG-NG行业提供与清洁H2能源业进行整合并为后者的发展提供支持的动力和优势。
9. 解决H2利益相关者之间的分歧
制约H2经济发展的一个重要问题和最大挑战，当属性别不平等。
整个价值链中的劳动力多样化，会产生更有益的讨论、更明智的决定和更理想的成果。
为新兴技术空间培养更多女性领袖，是推动任何企业或组织发生改变的重要先决条件。让女性领导H2行业利益相关者讨论，有可能催生颠覆性合作伙伴关系的诞生，并为全球整体增长提供支持。
《绿氢领域女性》(WiGH) 等倡议为连接和赋能女性参与提供了一个平台，但它仍需要来自公司的进一步支持。
通过H2部署战略助力行业发展
美国氢气会议自2021年首次举办以来一直由我担任主持，我感到非常荣幸。在这个过程中，我见证了行业利益相关者关于部署各种H2技术、H2在能源转换中扮演的角色以及技术整合的论调变化。我们将近期闭幕的会议总结成九大新要点，也就是今天我在这里与大家分享的内容。希望这些要点能帮助行业利益相关者解决自己的氢气部署战略难题。
Flowserve专业知识：这是我们的员工
Rakhi为企业开发低碳策略，确保Flowserve的服务及产品组合与去碳化、多样化和数字化目标保持一致，帮助顾客实现碳中和目标。她拥有21年的全球行业从业经验，曾负责开发和执行数十亿美元的能源 (LNG) 基础设施项目，领导技术设计并进行产品工程管理。Rakhi是一位备受欢迎的行业讨论领袖，曾在多个国际期刊上发表过文章。2022年，她获得了Ally Energy颁发的ESG与气候领袖奖，并入围ExxonMobil Power Play奖项提名。
