氫能環保與市場 : 綠氫、藍氫、灰氫的成本與碳排比較(上)

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綠氫、藍氫、灰氫的成本與碳排比較(上)

 

氫是否清潔,關鍵在於它如何被製造出來。今日全球絕大部分氫氣仍然來自化石燃料,主要用於煉油、化工、合成氨、甲醇等工業流程。這些氫氣在終端看似乾淨,但上游製氫過程卻排放大量二氧化碳。因此,討論綠氫、藍氫、灰氫,本質上是在討論三種不同能源成本、碳成本和政策成本的重新分配。

 

所謂灰氫,通常指以天然氣蒸汽重整或煤氣化方式製氫,但不配套碳捕集。它是今天最成熟、最便宜、最普遍的製氫路徑。以天然氣製灰氫為例,成本大致受天然氣價格、裝置效率、資本開支和運營成本影響。在天然氣價格正常的地區,灰氫成本一般可低至每公斤1至2.5美元左右;若以煤為原料,在煤價較低而環保約束較弱的地區,成本亦可相當有競爭力。正因如此,灰氫長期成為煉化和化工行業的標準選擇。

 

但灰氫的問題不在於技術,而在於碳排。以未減排天然氣製氫計算,每生產一公斤氫,大約排放10至12公斤二氧化碳當量;若以煤製氫,排放更可高達每公斤氫22至26公斤二氧化碳當量。這意味着,灰氫其實是一種「高碳工業原料」,只是排放被隱藏在製造端,而非使用端。當碳價、碳關稅、綠色供應鏈和企業減排責任變得愈來愈重要,灰氫的低成本優勢便會被逐步侵蝕。從會計成本看,灰氫便宜;從社會成本和政策成本看,灰氫未必便宜。

 

「減排改造」的藍氫

 

藍氫正是在這個背景下出現。它通常仍以天然氣或煤製氫為基礎,但在製程中加入碳捕集、利用與封存,試圖把原本排放到大氣中的二氧化碳捕捉下來。從經濟邏輯看,藍氫不是完全推翻化石能源製氫,而是在既有天然氣、管道、化工、地下封存資源及工業集群基礎上進行「減排改造」。因此,藍氫常被視為過渡方案:它比灰氫低碳,但通常又比綠氫便宜;它比綠氫更容易利用現有資產,但又不如綠氫徹底。

 

藍氫的成本一般高於灰氫,因為它要增加碳捕集設備、壓縮、運輸和封存成本,同時仍要承受天然氣價格波動。若以天然氣製氫配合 CCUS,藍氫成本常見估算約每公斤2至4美元,具體取決於氣價、捕集率、封存條件和融資成本。若捕集率只是五至七成,減排效果有限;若要做到九成以上,成本又會明顯上升。這就是藍氫最大的尷尬:捕得少,氣候價值不足;捕得多,成本優勢縮窄。

 

更麻煩的是,藍氫還要面對甲烷洩漏問題。天然氣本身在開採、液化、運輸及管道過程中可能產生甲烷洩漏,而甲烷在短中期內的溫室效應遠高於二氧化碳。因此,若上游天然氣供應鏈管理不佳,即使製氫廠內部捕集了大部分二氧化碳,整體生命周期排放仍可能不理想。這也是為何歐洲、部分環保組織和不少學者對藍氫持審慎態度:藍氫可以是過渡工具,但不應成為化石能源延壽的遮羞布。

 

綠氫則是政策與資本市場最愛講的故事。它是利用可再生電力,通過電解水產生氫氣。理論上,只要電力來自風能、太陽能或水電,製氫過程便可接近零碳。綠氫的真正意義,在於把可再生電力轉化為可儲存、可運輸、可用於工業高溫、化工原料、航運燃料及長周期儲能的能源載體。因此,它不只是氫能的一種顏色,而是可再生能源從電力系統走向工業系統的橋樑。

 

問題是,綠氫今日仍然昂貴。其成本主要由四個因素決定:電價、電解槽資本開支、設備利用小時和融資成本。其中電價最關鍵。若可再生電力價格低至每兆瓦時20至30美元以下,加上電解槽成本下降和高利用率,綠氫才有望接近灰氫或藍氫成本。現階段,不少地區綠氫成本仍約每公斤3至6美元,甚至更高;若項目位於電力成本高、設備利用率低、運輸距離遠或資金成本高的市場,成本可以進一步上升。IEA亦指出,低排放氫短期仍會偏貴,但若按淨零情景大規模部署,到2030年可再生電力製氫成本有機會降至每公斤2至9美元,較目前大幅下降。

 

內容支持: 華通證券國際(WTF.US)

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