1、-1-2022!1125#$47%&$&$566%绿色氢气价值链的未来：绿色氢气价值链的未来：工业领域的地缘政治和市场影响工业领域的地缘政治和市场影响 !#$%!#$%今年 10 月，美国布鲁金斯学会发布绿色氢气价值链的未来：工业领域的地缘政治和市场影响。报告认为，全球向低碳经济转型将显著影响现有能源价值链，并影响生产到消费的生命周期以及利益相关者之间的互动。报告分析了各国在未来绿色氢工业市场中可以发挥的作用，重点关注了氨、甲醇和钢铁生产三个领域的应用，并建议政府应分析本国在未来绿色氢价值链中的定位，进而制定相应的战略产业政策。赛迪智库国际合作研究中心对该报告进行了编译，期望对我国有关部门有所

2、帮助。!&(%!&(%绿色氢气绿色氢气 价值链价值链 工业领域工业领域 影响影响 )-2-()*)*绿色氢对钢铁和水泥等碳减排困难的工业领域实现脱碳发挥着重要作用。预计到 2050 年，全球氢需求量将在目前每年 7000万吨的基础上增长 700%。如此大规模的氢的使用将极大地影响现有的价值链。为了抢占领导地位，美国、挪威和智利等国家已经开始采取相关的产业措施支持大规模使用绿色氢，并促进关键行业的创新。本论文研究分析了哪些国家将在关键行业的绿色氢价值链中发挥关键作用，包括绿色氢生产和工业应用两方面。为此，我们采用了混合型研究方法。首先，我们提出了一个基于资源禀赋、当前工业生产力和经济关联度这三个

3、变量划分的国家集群框架，然后，依照该框架分析各国在氨、甲醇和钢铁生产这三大工业领域中大规模使用氢的潜力。最后，我们选了三个国家为研究案例，用以阐明不同国家集群在未来绿色氢市场战略性定位中面临的挑战和机遇，并概述了其具体的政策选择。此外，本论文还发现，绿色氢的生产和相关工业应用的潜力在全球分布不均。本论文分析部分的结构如下：第一，回顾有关绿色氢地缘政治的现有文献和关于全球价值链的学术讨论，并提出了一个用于理解绿色氢经济收益的框架。第二，介绍用于分析国家在绿色氢价值链中的作用的方法。第三，阐述绿色氢在氨、甲醇和钢铁生-3-产领域应用的地缘政治格局。第四，通过三个案例，分析新兴氢市场中不同国家集群面

4、临的机遇和挑战。第五，讨论在工业领域应用绿色氢所带来的地缘政治挑战和机遇。第六，结论和政策建议。+(+(,-.*/0123,-.*/0123 本论文通过关注价值链中的生产和工业应用环节，以资源禀赋、当前工业生产力和经济关联度为三个变量，对国家在未来绿色氢市场的潜力做以分析。资源禀赋。充足的可再生能源（如太阳能和风能）、淡水的可用性，以及有利的基础设施，对实现大规模绿色氢的生产至关重要。工业生产力。现有和成熟的氢市场有助于提升绿色氢的使用潜力。现有氢气市场的规模可以根据行业生产数据来衡量，且已被用作反映未来绿色氢需求的指标。经济关联度。未来对于绿色氢的需求可能有别于当前的氢市场动态。例如，为了在

5、碳减排困难的行业实现脱碳，可能会出现经济激励措施。相关的经济活动将带来技术转移，从而增加新市场和行业经济增长的潜力。因此，在国家或次国家层面上，经济关联度被成功地用于预测经济机遇以及特定产品或行业的发展-4-趋势。依据这三个变量，我们将国家分为五组。第一组：资源丰富且具有工业制氢能力的国家，这些国家具有成为领跑国的最佳先决条件。第二组：资源丰富且经济关联度高的国家，这些国家有潜力通过扩大其工业制氢应用或挖掘绿色工业化机遇，成为价值链升级国。第三组：资源匮乏但具有工业制氢能力的国家，这些国家的工业应用依赖于进口绿色氢。第四组：资源丰富但没有工业制氢能力或相关经济活动的国家，这些国家可能成为氢出口

6、国。第五组：资源匮乏且没有工业制氢能力的国家，这些国家将成为“旁观国”，极有可能无法融入绿色氢价值链，并始终为最终产品的进口国。*1+,-./0123456789:5;&=资源禀赋资源禀赋 工业生产力工业生产力 经济关联度经济关联度 国家集群国家集群+(+/-)1:领跑国+-+2:价值链升级国-+(+/-)3:绿色氢进口国+-4:绿色氢出口国-(+/-)5:旁观国 我们将重点分析绿色氢在氨、甲醇和钢铁生产这三大主要领域的应用。当前，这三个领域是最重要的氢消耗行业，其总需求占全球氢供应的 41%，而且，随着工业脱碳行动的开展，这一需-5-求还将进一步增加。氨（约占全球氢需求的 27%）主要用作化

7、学过程的原料，特别是用于化肥生产，此外也用于冷却系统或炸药，以及长距离运输绿色氢的氢载体。甲醇（占全球氢需求的 11%）主要用于化学工业。与氨一样，甲醇可作为燃料或氢气运输的载体，从而进一步促进全球氢市场的发展。最后，钢铁生产（占全球氢需求的 3%），这是一个需要高热工艺的碳减排困难的行业。国际能源署预测，该行业对氢的需求将显著增加，氢在钢铁生产中的应用率将可能取代天然气，从目前的 7%增长到 100%。虽然我们的分析重点是绿色氢，但我们认为，以化石燃料为基础的氢，特别是与碳捕捉与封存技术相结合，可以在新兴的氢价值链中发挥作用，在早期阶段尤为如此。虽然目前 99%以上的氢供应以化石燃料为基础，

8、但绿色氢所占的份额预计将显著增加。此外，由于俄乌战争导致近来化石燃料价格飙升，使得绿色氢较之蓝色氢和灰色氢具有成本竞争力。国家可再生能源机构预测，从长期来看，到 2050 年，绿色氢的成本将下降 85%，成为主要的氢来源。现有能源价值链的低碳转型将产生新的市场和地缘政治动态与依赖。本论文分析了可能影响未来几十年国际关系的主要地缘政治趋势，各国将争夺的工业领导权、市场和就业机会。我们认为，只有中国和美国等少数几个国家可能成为明显的-6-领跑国。这些国家在当今氢工业应用领域拥有巨大的资源禀赋和相当大的市场份额，这将使它们能够整合绿色氢价值链的生产和工业应用环节，获得最广泛的利益，成为地缘政治和市场

9、的赢家。然而，这些动态可能会刺激一场争夺工业领导权的绿色竞赛，从而在国际关系中制造紧张局面。此外，绿色氢工业的竞争态势可能会加剧绿色氢进口国和价值链升级国之间的市场紧张氛围。泰国和墨西哥等资源丰富的国家具有绿色工业化的潜力，可能会与依赖进口的工业大国争夺市场份额和就业机会，导致出现新的地缘政治紧张局势。其次，可能会出现新的依赖关系。目前大多数拥有高度发达的氨、甲醇或钢铁工业的国家，如沙特阿拉伯、日本和德国等，因自身资源有限，将依赖绿色氢进口。最后，北半球高收入国家与南半球低收入国家之间的紧张关系可能会加剧。尽管世界所有地区都有获得经济收益的机会，但大多数领跑国是中等收入至高收入国家。许多低收入

10、国家由于无法在价值链的增值环节竞争，只能被限制在绿色氢出口上。4(4(56789:;(?ABCDEFGHI56789:;(?ABCDEFGHI（一）（一）绿色氢绿色氢应用于应用于氨氨生产的生产的地缘政治潜力地缘政治潜力 目前，主导氨市场的主要生产国是中国（市场份额为 26%）、-7-俄罗斯（10%）、美国（10%）、印度尼西亚（4%）和埃及（3%）。中国、美国和印度尼西亚有充分的条件成为将绿色氢应用于氨生产的领跑国。俄罗斯和埃及在实现大规模生产或配置绿色氢方面的能力有限前者受限于基础设施，后者受限于淡水资源。其他前十大生产国，如加拿大（3%）或波兰（2%），得益于自身的绿色氢生产潜力，将可能显

11、著增加其全球市场份额。资源禀赋高、经济关联度高的国家，如墨西哥、西班牙和泰国，可成为绿色氨价值链升级国。最后，绿色氢生产潜力高但可转移技术水平低的国家，可以向埃及或德国等依赖进口的氨生产国出口氢，并从中受益。*2+?123ABC;DEFGH;./注：红色代表领跑国；浅蓝色代表价值链升级国；中蓝色代表绿色氢进口国；深蓝色代-8-表绿色氢出口国；灰色代表旁观国（二）（二）绿色氢绿色氢应用于甲醇生产的应用于甲醇生产的地缘政治潜力地缘政治潜力 目前五大甲醇出口国中的四个沙特阿拉伯（市场份额为26%）、特立尼达和多巴哥（11%）、阿曼（9%）和阿拉伯联合酋长国（6%）在生产绿色氢方面的潜力有限，因此，需

12、要依靠进口来维持其在未来绿色甲醇市场的主导地位。相比之下，大型出口国，如新西兰（市场份额 4%）、美国（3%）、智利（3%）和挪威（2%），得益于资源禀赋高和显著的经济关联度，其市场份额会进一步增加，并发展成为领跑国。中国、墨西哥、西班牙或土耳其等经济关联度高、技能可转移、但目前工业生产水平不高的国家，仍可通过吸引使用绿色甲醇的工业来提升自身定位。没有高度可转移技术的国家，如澳大利亚、纳米比亚和摩洛哥，可以出口氢到拥有大规模以绿色甲醇为基础的工业但生产能力低的国家，并从中受益。*3+?123ABC;IJEFGH;./-9-注：红色代表领跑国；浅蓝色代表价值链升级国；中蓝色代表绿色氢进口国；深蓝

13、色代表绿色氢出口国；灰色代表旁观国（三）（三）绿色氢绿色氢应用于钢铁生产的应用于钢铁生产的地缘政治潜力地缘政治潜力 今天，中国成为全球钢铁生产的主导力量，占全球市场的57%，其次是印度（5%）、日本、美国和俄罗斯（各占 4%）。中国和美国有能力成为未来绿色钢铁市场的领跑人，而日本、匈牙利、俄罗斯和其他主要钢铁生产国受资源限制，将依赖绿色氢的进口。法国（0.6%）或西班牙（0.6%）等较小的生产国可以从不断变化的市场动态中受益，并由于其高度的经济关联度而增加市场份额。具有良好资源禀性和经济关联度的国家，如波罗的海国家、摩洛哥、土耳其和泰国，可以吸引绿色钢铁生产行业，从而获得新的机遇。挪威、智利和

14、纳米比亚等国家，可以成为绿色氢出口国，-10-向希望实现脱碳钢铁生产的国家出口氢。*4?123ABC;KLEFGH;./注：红色代表领跑国；浅蓝色代表价值链升级国；中蓝色代表绿色氢进口国；深蓝色代表绿色氢出口国；灰色代表旁观国（四）（四）绿色氢工业应用的地缘政治潜力绿色氢工业应用的地缘政治潜力 我们的分析表明，只有加拿大、中国和美国等少数几个国家有潜力成为至少两项工业绿色氢应用的领跑国。目前，大多数钢铁、氨和甲醇的生产国面临资源限制，可能依赖氢进口来实现脱碳。西班牙和墨西哥等在至少一项工业绿色氢应用领域领先的生产国，可以通过相关经济活动来升级其在价值链中的地位。大多数潜在的绿色氢生产国至少会在

15、上述某一项绿色氢工业应用中占有优势，可以考虑整合价值链环节；而经济关联度较低的国家，-11-如智利、挪威或纳米比亚等，可以专注于绿色氢出口。尽管地图显示世界所有区域的国家都将享有机遇，但大部分南美洲和非洲国家在工业绿色氢价值链中发挥积极作用的潜力还是会受到限制。*5 MN0OPQR12345ST?GH;./注：红色代表领跑国；浅蓝色代表价值链升级国；中蓝色代表绿色氢进口国；深蓝色代表绿色氢出口国；灰色代表旁观国 J(J(KL01KL01-MN/OPMN/OP（一）美国（一）美国领跑国领跑国 今天，美国是世界主要的氢气生产国之一，占全球需求量供应的 13%，其中 80%的产量来自天然气，虽然与绿

16、色氢气相比，天然气具有成本竞争力，但其碳强度要高很多。与此同时，得益于自身巨大的太阳能、风能和淡水资源，美国将可能成为最大的-12-绿色氢出口国和未来绿色氢工业应用的领跑国。美国政府已经将绿色氢作为其工业和气候政策的关键部分。该国的“氢能项目计划”支持技术创新和大规模部署绿色氢。一个核心手段是“能源地球倡议”，其目标是到 2030 年将绿色氢的成本降低 80%，至每公斤 1 美元。该计划仅在 2022 年就获得了约 4 亿美元的投资，为重点关注化学和工业过程的氢类创新和示范项目提供资金。(二二)泰国泰国推推动绿色工业化的潜在价值链升级国动绿色工业化的潜在价值链升级国 泰国正在推动绿色工业化。其

17、长期经济发展计划“泰国 4.0”的目标是：在未来 20 年内，让泰国从中等收入转向高收入国家。提升泰国在绿色氢价值链的定位将与这些经济发展目标产生高度共鸣。泰国拥有丰富的可再生资源，可以建立以绿色氢为基础的工业生产力。虽然国内氨、甲醇和钢铁生产尚未建立，但目前在食品工业和制冷系统中使用进口氨作为化肥的原料，与其相关的工业活动有助于提高技术转移的水平。泰国拥有广泛的炼油基地，已经开始探索使用绿色氢来实现脱碳柴油生产，与其相关的经济活动和技术可能会吸引绿色氨和甲醇的生产。泰国尚未制定长远的国家氢能计划及其支持政策。生产绿色氢和建立绿色氢工业有助于泰国在与其他东盟国家的区域贸易-13-中发挥更好的作

18、用。然而，需要制定更多有针对性的政策来充分利用这些资源。（三）（三）德国德国进进口依赖型脱碳工业国口依赖型脱碳工业国 虽然德国不是世界上最主要的氨、甲醇或钢铁生产国，但仍然在钢铁和氨生产市场中占据较大份额，分别为 2%和 1.7%。这些行业已经成熟，往往垄断运营，拥有高度集成的基础设施网络，包括 400 公里长的氢管道。德国政府大力支持以氢为基础的绿色脱碳工业应用。除了国家氢战略之外，还出台了几项具体的支持政策，提供一般性的指导。这些政策包括一项国家创新项目，该项目提供 14 亿欧元的公共资金和 20 亿欧元的私人资金用于开发氢能和燃料电池技术。除了国家层面的行动之外，德国还参与欧盟“欧洲气候

19、中性氢战略”的行动。欧盟及其成员国支持大规模部署绿色氢，特别是在钢铁和化工行业联合利益攸关方组成“欧洲清洁氢联盟”，提供公共资金来促进研究和创新。国家和欧盟层面的政策制定者也将重点放在确保工业应用的绿色氢的稳定进口上。欧盟氢能战略旨在解决绿色氢进口的市场和地缘政治影响。在国家层面，德国支持与摩洛哥、沙特阿拉伯、阿联酋和澳大利亚构建公共伙伴关系以及开展私营部门之间的合作。此外，德国还与包括纳米比亚在内的西非和撒哈拉以南非-14-洲国家合作，评估在氢进口方面的资源潜力。QQ(DEFGRSTU(DEFGRSTU 本论文认为，各国在未来绿色氢价值链中所扮演的角色不仅取决于其资源禀赋，还取决于其目前在氢

20、市场中的定位，以及其工业部门与绿色氢应用的经济关联度。这意味着具有巨大可再生氢潜力的国家可以优先考虑氢出口，通过升级价值链或者兼顾升级价值链与出口绿色氢创造发展机会。目前而言，只有中国和美国等少数几个国家可能成为明确的领跑国，在当今氢工业应用领域中，这些国家拥有巨大的资源禀赋和相当大的市场份额，使其能够整合绿色氢价值链的生产和工业应用环节。将工业设施设在低成本的绿色氢气生产基地附近，可以强化国家对供应链的控制，并将氢运输成本降至最低。这些国家可藉此获得最广泛的利益，成为地缘政治和市场的赢家。然而，之前关于能源转型地缘政治的研究警告称，这些动态可能会刺激产生工业领导权的绿色竞赛，造成国际关系的紧

21、张局势。如今，大多数氨、甲醇和钢铁工业高度发达的国家，如沙特阿拉伯、日本和德国，因其资源有限，将依赖绿色氢进口来满足自身需求。因此，从地缘政治的角度来看，在一个低碳世界中，旧有的能源依赖和供应链中断的风险可能会依然存在，但将有所-15-不同。这些新的地缘政治依赖将产生的联盟。与天然气市场一样，氢市场将以区域性的形式出现，只有全球性市场和结构性更强的市场才能降低相关风险。此外，鉴于绿色氢工业的竞争态势，绿色氢进口国和价值链升级国之间可能会出现新的地缘政治与市场的紧张关系和冲突。我们对德国的案例研究清楚阐释了这些潜在的动态。如前文所述，德国将需要进口绿色氢来满足自身需求。然而，对于潜在的出口商（特

22、别是南欧和北非的出口商）而言，较之依赖氢出口，可能会选择从绿色氢的工业应用中谋取巨大的经济利益。西班牙等拥有高资源潜力和高素质劳动力的国家，可以着眼于提升其价值链地位，扩大工业氢的应用。利益竞争可能会导致贸易壁垒或冲突，绿色氢进口国将通过对工业产品征收进口关税来保护国内市场。与此同时，价值链升级国将通过补贴等方式支持本国产业。VV(WXYFZ(WXYFZ 本文探讨了在氨、甲醇和钢铁生产这三大主要工业领域中大规模应用绿色氢的潜力。在有关评估各国绿色制氢潜力的现有文献基础上，本论文从价值链的角度予以研究和分析，提出一个分析框架，根据资源禀赋、当前的工业生产力和经济关联度，将国-16-家从整体上划分

23、为五组，为各类国家在未来绿色氢市场中可能扮演的不同角色提供了更为细致的见解。分析一个国家在未来绿色氢价值链中的定位，有助于决策者制定相应的战略产业政策，我们可以分为以下几组：领跑国。在当今氢工业应用领域拥有巨大资源禀赋和相当大市场份额的国家，可以通过整合绿色氢价值链生产和工业应用环节，发展成为领跑国。潜在的领跑国应该关注促进绿色氢生产和扩大其工业应用规模的产业政策。升级国。拥有足够的绿色氢生产资源和高度相关的经济活动的国家，有可能升级其价值链地位，吸引绿色氢工业。潜在的价值链升级国可以从与领跑国的战略伙伴关系中受益，以促进技术和知识的转让。政策应侧重于通过降低市场风险、发展公私伙伴关系和组建合

24、资企业等吸引外国资本。绿色氢出口国。资源丰富但没有升级潜力的国家，应优先考虑绿色氢出口，从与绿色氢进口国的伙伴关系中受益，部署有利的基础设施，减少市场风险。绿色氢出口国之间应就绿色氢生产的国际标准进行进一步协调，以避免冲突，促进全球贸易。绿色氢进口国。具有工业氢生产能力但资源有限的国家，将需要发展战略伙伴关系，以确保安全和稳定的绿色氢供应。此外，可通过有针对性的政策刺激创新和知识创造，这对于在向低碳经-17-济转型过程中保持竞争力、避免产业向领跑国或升级国转移至关重要。旁观国。在资源禀赋、当前氢市场中的定位和经济关联度这三个关键变量方面都存在显著限制的国家，应评估是否可以克服其中某些限制，如基

25、础设施或淡水供应等。译自：The Future of Green Hydrogen Value Chains:Geopolitical and Market Implications in the Industrial Sector 译文作者：赛迪工业和信息化研究院 牛晓靓、黎非凡 联系方式： 电子邮件： -19-编 辑 部：赛迪工业和信息化研究院 通讯地址：北京市海淀区紫竹院路 66 号赛迪大厦 8 层国际合作处 邮政编码：100048 联 系 人：黎非凡 联系电话：（010）88559658 传 真：（010）88558833 网 址：)电子邮件： 报：部领导报：部领导 送：部机关各司局，各地方工业和信息化主管部门，送：部机关各司局，各地方工业和信息化主管部门，相关部门及研究单位，相关行业协会相关部门及研究单位，相关行业协会