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“基于氢在关键应用领域的潜在客户群市场细分概述”
执行摘要
该报告评估了当前氢市场及其结构、主要参与者以及2015年至2030年期间的需求变化情况。这项工作有助于了解和确定氢的市场机会，包括未来的产量、价格和潜在客户。下表对本报告的内容进行了综合分析。
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工业 |
-氢气在欧洲的总消费量为700万吨，代表了今天超过90%的氢市场份额。 |
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-主要分布：化工63%，炼油30%，金属加工6%，其他1%。 |
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-到2025年，氢气年增长率为3.5%。 |
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-化工行业占有最大的市场份额，其主要细分为：84%的氨（360万吨H2）、12%的甲醇、2%的聚氨酯和2%的尼龙。炼油厂是第二大市场（21.1吨氢气）。在这里，氢被用于加氢过程以生产轻质原油。 |
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流动性 |
-关键市场：实现可持续增长。 |
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-欧盟一致认为，到2050年二氧化碳排放量需要减少80%，因此需要95%的脱碳量以达到运输道路部门的目标。 |
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-通过FCV向氢气过渡对乘用车（75%的车队）的影响最大。 |
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-大多数HRS将被放置在现有的常规加油站；因此，氢气将更有可能与今天的汽油零售商联系在一起。 |
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-根据海威公司的数据，到2030年，欧盟的燃料电池汽车普及率将达到总车队的9%-13%，即1200-2500万辆。 |
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-据麦肯锡公司称，到2030年，HRS网络预计将有510个零售站，总发送量约为261.5万吨氢气。 |
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-据Hinicio称，根据国家氢气流动情况，到2030年，欧盟的氢气消费量将达到786000吨。 |
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-随着市场的成熟和技术的发展，氢气的价格将逐渐下降。2015年的零售价约为10欧元/千克，到2030年，零售价可能达到5-7欧元/千克。 |
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煤气动力 |
-天然气项目估算的混合比在1%-15%（按体积计）之间，这只会出现一些小问题，因此，当前的管网可能需要稍作修改。 |
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-2013年，整个欧盟夏季电网的天然气需求达到了1721921 GWh。 |
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-天然气需求每年增长1%。 |
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-到2030年，氢电势体积：注入量的1%可达到约17万h2吨，最大注入量的2%可达到约34万h2吨。 |
1引言
本报告的目的是对整个欧盟当前和未来的氢市场进行概述，了解未来氢市场，并评估绿色氢的主要政策驱动因素（可交付成果D1.3），这将有助于评估绿色氢的潜在市场。
该交付成果将有助于了解和确定绿色氢的市场机会，包括未来的产量、价格和潜在客户。为此，笔者对三个氢细分市场及其子细分市场进行了评估。在移动性的情况下，最好研究国家特定前景的可用数据和正在进行的氢气移动性项目。
评估的部分如图1所示。
在2015-2030年的时间段内，预测了每个细分市场的需求量、关键应用领域、潜在客户和潜在氢价格。
除特定行业的氢气预测外，第6章还介绍了绿色氢需求的主要驱动因素，将在可交付成果1.3中进一步解释。
方法论
该方法首先对可交付成果1.1中收集的书目审查进行综合和分析，并通过案头研究进行信息搜索加以补充。在过去7年内，只有同行评议的期刊文章和会议记录才被认为对主题是可靠的。
根据确定的细分市场，对信息进行了初步总结和描述。同时，进行了大量的知情假设和计算，以补充文献中收集的数据。
氢气市场细分
氢在工业中早已为人所知并得到利用，既可以作为原料（例如在石油和天然气工业中），也可以作为工业过程的副产品。此外，氢作为一种能量载体的使用已经被设想了很长一段时间，预计它将在经济的其他部门也会得到发展。 2010年全球氢气需求量约为4300万吨/年，预计到2025年将达到5000万吨/年，这主要是由于氨、甲醇和炼油厂生产业务的需求。亚洲和太平洋是全球主要的氢消费国，占全球消费量的1/3；其次是北美和西欧，占16%（700万吨氢气）。所用的氢可以通过多种工艺生产，主要是通过天然气的蒸汽甲烷重整（SMR）、煤气化和碳氢化合物（在炼油厂）的裂解。
未来，主要能源网络可能包括电力、天然气、液体燃料和气体燃料。在最后一种（气体燃料）中，氢载体最终可用于工业（包括化学品和石油化学品）、流动性、电网（包括储存多余的可再生能源）和加热。图3给出了这种配置示例的示意图。
工业部门占当今氢消费量的90%以上，因此，在将化石经济转变为氢经济方面政策可能会发挥战略和关键作用。另一方面，虽然目前流动性市场并不十分重要，但预计在2025-2030年，流动性市场将是增长最快、最重要的市场，因此在“绿色氢”研究的背景下，流动性市场显然是相关的。此外，注入天然气电网的氢气主要是可再生能源，因此需要进行更深入的分析。基于此，本分析的主要内容将包括对这三个特定行业进行进一步细分和展望。
2.1工业部门
该行业占氢气市场份额的90%以上，工业部门目前是欧盟28国最大的氢气生产商和消费商，氢的总消费量为700万吨。图4（Linde_Group，2013年）显示了工业部门不同氢段的快照。该行业的主要部门和子部门包括：化工、炼油厂、金属加工和其他行业，如航空航天、玻璃、食品（山梨醇和脂肪加工）和发电机热处理（即核电厂）。本章第2.1.2节至第2.1.5节将对每一项进行进一步分析。
化学行业是最重要的氢消费行业，占市场份额的63%（430万吨氢气）；其次是炼油行业，占市场份额的30%。值得一提的是，仅氨就占工业总消费量的50%以上（360万吨氢气）。
预计到2025年，全球经济将或多或少以每年3.5%的速度持续增长。假设2025-2030年欧洲的需求趋势相似，工业部门的氢需求快照如图5所示。
2.1.1氢气价格分析
目前，欧洲的氢气生产由一些大型工业企业主导，这些企业在确立国内市场价格方面发挥着关键作用。一般来说，我们可以将商业交易描述为两个行业之间的双边氢交易，这是由不同参数描述的高价格弹性定义的。首先，全球价格数据库的不存在导致市场缺乏可追踪的信息。此外，价格取决于“买方”的位置，该位置定义了氢气的输送方式（液体或气体），因此，当氢气从集中生产点到使用点大规模生产时，氢气的运输和分配尤为重要。此外，纯度水平起着重要作用，因为更高的纯度水平意味着更高的氢成本。因此，有一个可靠的市场价格是非常具有挑战性的，然而众所周知，价格从10欧元/千克到60欧元/千克不等。最后，综合考虑这些因素，通过分析氢气的生产成本，提出一种更可靠的预测氢气价格的方法。
生产氢气的方法有很多种，每一种都会产生不同的成本方案。尽管如此，只有一种生产方法是最广泛使用的行业。这是天然气（NG）的蒸汽甲烷重整（SMR）。由于这项技术已经成熟，我们可以得出结论，制氢成本的变化很大程度上取决于天然气的价格。
美国能源部（Sara Dillich_R.，2012）汇编了几个行业中相同技术的不同成本范围的信息。报告提出了5种不同的方案（考虑到天然气价格不同），这些方案由一个名为H2A的工具建模。这些模拟的主要结果如图6所示。第一种方案使用2009年年度能源展望（AEO）的工业天然气价格作为生产原料；第二种方案使用相同的原则，但与2012年的AEO价格相同。然后，该报告通过设置三个统一价格进行敏感性分析：2美元/百万英热单位、3美元/百万英热单位和4美元/百万英热单位。
2.1.2工业部门氢气的一般特征
物流
尽管在25年的时间框架内，来自NF的SMR的制氢成本预计变化不大，但考虑到前一节中描述的5种不同情况，需要注意的是，使用点的制氢成本极为依赖于生产点和我们点之间的体积和物流。
该行业消耗的大部分氢气在垄断市场内销售或在现场生产（64%）。“致命的氢”，这是一些工业过程的副产品氢的名称，它也被商业化了并占市场的27%。剩下的9%包括商业氢。
纯度水平
氢气纯度水平在行业内各不相同，并对生产氢气的成本产生直接影响，以满足特定的市场预期。氢质量验证水平取决于氢是液态还是气态，如表2和表3所述。特定工业应用的氢必须始终符合其确定的分类。
2.1.3产业市场细分描述
2.1.3.1化学品：氨；甲醇、树脂和聚合物
化学工业占工业氢需求总量的63%。图8所示的主要子类别是氨、甲醇、聚合物和树脂生产。氨是迄今为止化学行业最大的消费品，占总需求的84%。
氨的合成是通过催化反应进行的，这需要从天然气中回收大量的氢。
一个典型的氨工厂生产能力在1000吨/天到2000吨/天之间，需要一个氢原料来运行，从57500吨/年到115000吨/年。欧洲的氨市场是由最大的化肥供应商雅拉推动的。全球氨气市场预计将相对稳定，年增长率为0.1%，但欧洲的环境压力可能会挑战行业参与者，要求他们提出更可持续的农业综合企业食品加工替代品，要么创造绿色氢气的机会，要么限制市场发展。
- 甲醇占市场份额的12%，是化工行业第二大氢消费国。由于是一个成熟的市场，预计未来几年将保持停滞增长。甲醇生产需要两个步骤：蒸汽重整和甲醇合成。蒸汽重整是由吸热反应引导的，吸热反应包括甲烷和蒸汽催化转化为合成气。然后，甲醇合成包括通过整体放热反应将合成气催化转化为甲醇，最后进行氢分离和甲醇提纯。平均工厂产能约5000吨/天，年耗氢266104吨。主要的工业参与者是美赞臣和沙特基础工业公司。
- 尼龙和聚氨酯各自占市场份额的2%。这些工艺不需要如此大量的氢。
- 典型的尼龙厂产能为18万吨/年，欧洲的主要参与者是杜邦、巴斯夫、兰克斯和帝斯曼。这是一个极具竞争力的市场，已于2014年复苏。据估计，在宏观经济复苏的推动下，中国经济的年增长率约为3.5%-5%。
- 对于聚氨酯而言，典型的工厂产能为24万吨/年，有4个主要供应商几乎覆盖整个市场，分别是：拜耳材料科学、巴斯夫、陶氏化学聚氨酯和亨斯迈聚氨酯。
2.1.3.2炼油厂
炼油厂是工业领域第二大氢消费商，市场份额为30%（每年氢需求量为210万吨）。在炼油厂，氢被用于加氢工艺，以裂解较重的原油，并增加分子中的氢比，从而生产较轻的原油。这些工艺被称为“加氢裂化”和“加氢处理脱硫装置”，对于原料来说，氢气的高纯度是非常重要的。
炼油厂的氢耗量很大程度上取决于所涉及的工艺和生产的产品。因此，从炼油厂到炼油厂，它可能会发生很大的变化，不能仅从产量计算。一般来说，一个典型的工厂的氢气生产能力为7200吨/年—108800吨/年，新的和复杂的大型炼油厂的氢气生产能力高达288000吨/年。欧洲市场的主要参与者是英国石油公司、道达尔公司、壳牌公司和埃克森美孚公司（后者参与度很小）。
2.1.3.3金属加工
金属加工包括使用氢还原铁。金属加工行业的市场份额为6%（41万吨）。这类装置的典型氢消耗量约为36吨/年—720吨/年。
2009年以来，由于金融危机，金属加工行业的活动有所减少。根据纳斯达克的数据，欧洲的年跌幅约为2.7%。安赛乐米塔尔是欧洲金属加工行业的主要参与者。
2.1.3.4工业部门的其他部门
其他几个工业过程使用氢气，但所有这些都只占工业市场份额的1%。它们列在下面。
2.2流动性
2.2.1通用氢市场前景：燃料电池汽车和零售网络
流动性部门可能是可能产生可持续增长和“绿色氢”需求的关键部门之一。该部门对于实现显著的温室气体减排至关重要。根据欧洲能源和运输总局的数据，2010年，欧洲每年的温室气体排放量中，运输排放量占32%。这一惊人的比例是由于乘用车的加速增长造成的。根据帕洛阿尔托研究中心的汽车调查，到2009年，欧盟的乘用车总数达到2.73亿辆，预计将保持同样的增长速度。2009年9月，欧盟同意到2050年，二氧化碳排放量至少要减少80%。为了实现这一目标，道路运输部门需要95%的脱碳量。这一减少意味着轻型和中型汽油车的完全清除，重型车辆（小于45%）的部分除冰。因此，欧盟制定了强有力的法规以促进道路运输部门的脱碳。D1.3“市场渗透的一般估计场景和rsquo;优质rsquo;绿色氢短期、中期和长期需求预测”中进一步解释了这套政策和法规。
由于氢占整个停车场的75%，运输业对氢的需求将主要来自乘客的汽车。这类车辆包括小型（A/B）、中型（C/D）和大型（SUV）车辆，通常称为“轻型车辆”。
燃料电池汽车（FCV）正处于商业化的大门，但由于该技术和相关基础设施的引进缓慢，目前H2机动性仅限于欧洲的一些示范项目，这些项目严重依赖于公共补贴。因此，今天对运输部门的氢气需求几乎可以忽略不计。然而，随着更多的氢燃料汽车开始进入市场，加燃料基础设施建设，预计这一数字将显著增加。
许多研究已经提出了这项技术在欧盟渗透的规模和影响的市场前景。这些研究基于不同的情景，采用不同的燃料和技术价格演变假设和政策支持。
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