氫集群示范項目的全球進展

氫集群（Hydrogen clusters，此概念在歐盟委員會中表示為“Hydrogen valley”，在美國表示為“Hydrogen hub”）通常被定義為由氫生產者（有時包括可再生電力的生產）、潛在用戶和連接前兩者的基礎設施所構成的網絡。預計氫集群將在供應氫和需求氫的先行示范區域及周圍地區首先完成部署。其中包括工業集群、港口、城市和其他已經在進行試點項目和商業氫氣開發的地點。

氫集群將有效的促進基礎設施發展，并且在與港口相連時會促進大規模的氫貿易。在起步階段，氫集群對于氫生產的方式不做限制。但是使用通過低排放技術生產或全生命周期排放值低于規定的氫，可以有效獲得公眾的支持。

氫集群歐盟示范項目

01 "BIG HIT"

——示范項目的初步嘗試

2015年，歐盟委員會（EC）在氫聯合行動計劃項目（FCH JU）中首次提出“氫集群”概念。當時，使用了“氫領土”（hydrogen territories）一詞，后續逐漸演變為“氫谷”（hydrogen valleys）。這一呼吁在蘇格蘭的奧克尼（Orkney）區域創造了名為“BIG HIT”的項目（見圖1），該項目建立在Orkney Surf 'n' Turf計劃奠定的基礎上。Orkney Surf 'n' Turf 計劃將使用風能和潮汐能在 Eday 和 Shapinsay 島上生產氫氣。

首先，使用 Eday 和 Shapinsay 島上產生的可再生電力通過電解槽制取氫氣，項目中部署了兩個先進的質子交換膜（PEM）電解槽。Shapinsay島上的電解槽的容量為1MW，Eday島上的電解槽的容量為0.5MW，兩者都位于可再生能源發電設備附近。然后將氫氣作為高壓氣體儲存在管式拖車中，并運輸到奧克尼大陸進行使用。

這兩臺PEM電解槽每年產生約50噸氫氣。這種“零碳”氫氣可用于為當地建筑物供暖，也將通過海上渡輪用5輛氫氣管拖車運輸到柯克沃爾。在柯克沃爾，一個75千瓦的氫燃料電池為柯克沃爾的幾座港口建筑、一個碼頭和3艘渡輪（停靠時）提供熱量和電力。最后，柯克沃爾的加氫站為奧克尼群島議會的5輛Symbio氫燃料電池公路車輛提供燃料。

圖1 奧克尼氫集群運作示意圖

（圖片來源：BIG HIT官網，https://www.bighit.eu/about）

02 "HEAVENN"——與現有電力天然氣系統的耦合示范

2019年，歐盟通過“聯合承諾”（the Joint Undertaking）發起了與氫集群相關的另一項呼吁。歐盟為 "HEAVENN" 項目提供了2000萬歐元（2400萬美元）的支持，并輔以7000萬至8000萬歐元（8300-9500萬美元）公私合作資金，以連接荷蘭北部的整個氫供應鏈。

"HEAVENN" 是一個大型示范項目計劃，將氫的生產、分銷、儲存和本地最終使用等核心要素匯集到一個完全集成和運作良好的“氫集群”中，可以作為整個歐洲及其他地區復制的藍圖（見圖2）。該概念基于整合在荷蘭北部的六個地區中（即Eemshaven，Delfzijl，Zuidwending，Emmen，Hoogeveen和Groningen）現有的和計劃中的項目集群以完成部署。

項目的主要目標是在整個價值鏈中大規模的利用綠色氫，并同時開發可復制的商業模式。HEAVENN旨在最大限度地整合該地區豐富的可再生能源，包括陸上（風能和太陽能）和海上風能，使用氫作為：

（i）一種存儲介質，用于管理電網中間歇性和受限的可再生能源輸入;

（ii）能源載體，用于進一步整合可再生能源投入和電力以外的其他能源部門（即工業、熱力和運輸）的脫碳。

圖2 HEAVENN氫集群運作示意圖

（圖片來源：HEAVENN官網，https://heavenn.org/storage-and-built-environment/）

該計劃促進了氫集群中氫燃料電池在終端應用時的多樣化發展，同時確保了它們之間的互連。綠氫從供給端到應用端的運輸將通過現有天然氣基礎設施的運輸和分配網絡實現。通過這種方式，HEAVENN將大規模展示現有電力和天然氣基礎設施的耦合示范，使整個地區的工業，電力，運輸和供熱脫碳。

"HEAVENN" 項目的部署規模足以在整個價值鏈中實現顯著的規模經濟和改進的商業模式。

03 "Green Hysland"——島嶼經濟脫碳的藍圖

2020年，“the Joint Undertaking” 組織將其氫谷工作重點放在島嶼上，向馬洛卡島（西班牙）的 "Green Hysland" 項目撥款1000萬歐元（1100萬美元）。"Green Hysland" 電解槽于2022年3月落成，氫分配管道預計將于2022年底投入運行。"Green Hysland" 的目標是在西班牙馬洛卡島部署一個功能齊全的氫生態系統，使該島成為歐洲在南歐的第一個氫集群（見圖3）。

該計劃將通過從太陽能中生產綠色氫并將其交付給最終用戶，例如該島的旅游，運輸，工業和能源部門（包括向天燃氣管網中注入氫氣以實現綠色供暖和為其他終端部門提供電力和熱量供應）來實現。

圖3 馬洛卡島氫集群運作示意圖

（圖片來源：Green Hysland官網，https://greenhysland.eu/about-green-hysland/）

"Green Hysland" 示范將為歐洲提供島嶼經濟脫碳的藍圖，以及H2對實現能源轉型和2050年凈零目標的貢獻的運營示例。包括馬德拉（葡萄牙）、特內里費（西班牙）、阿蘭（愛爾蘭）、希臘群島、阿梅蘭（荷蘭）、智利（智利）和摩洛哥在內的島嶼也將參與 "Green Hysland" 項目，并將復制馬洛卡島的開發經驗和商業模式。

氫集群的全球推廣

氫谷的概念已經不僅限于歐洲，在Mission Innovation（MI）組織的帶領下，通過“清潔氫使命”（Clean Hydrogen Mission）在全球范圍內推廣氫集群概念。

清潔氫使命將通過到2030年將端到端的清潔氫成本降低到每公斤2美元來加速全球清潔氫經濟的建設。這代表了使清潔氫成本與生產、運輸、儲存和最終使用等不同行業中的其他能源載體具有競爭力的轉折點。

為了實現這一目標，組織內的成員共同承諾到2030年在全球范圍內提供至少100個大型綜合清潔氫谷。這將產生規模經濟，壓低清潔氫成本，促進全球清潔氫經濟的發展。

每位成員將滿足以下條件：

制定和實施國家氫能戰略。

在整個價值鏈上進行開創性的氫能研究、開發和技術示范。

開發至少三個氫谷，通過公共部門或私人部門的投資。

每年制作各自清潔氫研究、開發和示范工作的研究目錄。

01 歐盟

2022年，清潔氫聯合事業組織（ the Clean Hydrogen Joint Undertaking）通過“歐洲地平線”計劃（Horizon Europe）發起了一項高達2500萬歐元（2600萬美元）的項目投資，主要用于建設一個可再生氫年產量超過5千噸的大型氫谷，氫谷生產的氫氣中的80%將用于工業使用。并且該氫谷將與其地理邊界以外的地區在氫生產、需求和存儲上建立合作關系。此外，歐盟委員會還呼吁在沒有氫谷的歐洲地區（如中歐或東歐國家）資助一個小規模氫谷（每年可再生氫超過500噸），資金高達800萬歐元（800萬美元）。

2022年5月，歐盟委員會在布魯塞爾提出 "REPowerEU" 計劃。旨在通過發展能源供應多樣化、節能、清潔能源快速部署，以應對地緣政治沖突帶來的全球能源市場波動，降低歐洲對不可靠能源供應商和不穩定化石燃料的依賴。提升歐洲的能源獨立性。由于氫能部署是該計劃的重要組成部分，歐盟委員會將通過 "REPowerEU" 計劃補充對清潔氫聯合事業組織的投資，目標是在2025年前將現有氫谷的數量增加一倍。

02 德國

2021 年 9 月，德國有 30 個城市和地區在第二輪 "HyLand" 競賽期間獲得了資助。其中15個地區獲得了40萬歐元（50萬美元）的資助，用于深化其區域氫集群概念，另外15個地區獲得支持，用于發展氫集群概念并初步創建氫集群網絡。

03 英國

在英國的格蘭奇茅斯（蘇格蘭）、東海岸（蒂賽德、亨伯）、南安普敦、Hynet西北和南威爾士集群等地區，已有數個氫工業集群正在計劃部署。項目聯盟計劃通過重新利用現有天然氣管道和建設新的專用管道，將這些地區的氫工業集群連接起來。此外，英國還制定了到2020年代中期在兩個產業集群中大規模部署CCUS（carbon capture, utilisation and storage）的計劃，發展至2030年再在兩個產業集群中大規模部署CCUS。其中位于東海岸和Hynet區域的工業集群將優先進行部署，蘇格蘭集群作為備選方案。

04 美國

美國能源部于2022年6月發布了一份意向通知，為兩黨基礎設施法中80億美元的項目提供資金。并且，能源部希望支持區域氫中心（H2Hub）的發展。該方案包括多樣化的低排放氫生產途徑和最終用途、地理多樣性、就業機會和社會參與。

05 澳大利亞

在澳大利亞，政府資助 “清潔氫工業中心計劃”（the Clean Hydrogen Industrial Hubs）4.64億澳元（3.2億美元），旨在支持多達七個氫工業中心的發展。政府確定了七個優先樞紐地區：貝爾灣（塔斯馬尼亞）、皮爾巴拉（西澳大利亞）、格萊斯頓（昆士蘭）、拉特羅布谷（維多利亞）、艾爾半島（南澳大利亞）、獵人谷（新南威爾士州）和達溫（北領地）。2022年期間發布了一系列相關的資助公告。

06 日本

在日本，高排放量的工業集群多數位于港口附近。為此政府啟動了港口碳中和倡議，主要通過港口設施大量進口氫或氫的衍生燃料，以促進港口日常運營和周邊地區的產業集群脫碳。例如在大阪港，新能源和工業技術發展組織（NEDO）資助了兩個研究項目，一個在名古屋港（愛知），另一個在小沼港（福島），以此評估當地產業的氫需求。橫濱市則與引能仕株式會社（ENEOS Corporation）簽署了一份備忘錄，以分析濱水區域通過氫能管道網絡連接港口和各個終端用戶的可行性。

07 印度

印度氫能聯盟（IH2A），提出了 “25/25國家綠色氫能中心發展計劃”（the 25/25 National Green Hydrogen Hub Development Plan），并正在尋求公眾支持。該計劃預期到2025年，在古吉拉特邦，卡納塔克邦，馬哈拉施特拉邦，喀拉拉邦和安得拉邦等地區建設5個氫能中心，并開展25個氫能相關項目。