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发展氢交易平台,促进氢能产业高质量发展,助力工业碳中和

2023-09-28辉,马

智能制造 2023年1期
关键词:交易平台氢能制氢

林 辉,马 强

(1.中华环保联合会,北京 100013;2.熔冶(北京)钢铁工业研究院,北京 100085)

1 引言

氢能是零碳的终极能源,是工业领域深度脱碳的解决方案。氢是各类异质能源的转换中介,各类异质能源通过转换为氢,向各类用能终端传输、存储和应用。相对于直接使用电力,氢在成本、效率和安全等方面面临挑战。但是,氢具有自身的优势,可长期存储,也可以作为低碳原料和燃料。

氢能产业作为战略性新兴产业,处在产业发展的导入期。氢能产业高质量发展,将成为工业碳中和的助推器。在电力行业,氢作为可再生能源的载体发挥储能的作用,与可再生能源协同,成为低碳能源体系的重要组成部分。在交通行业,氢燃料动力在中重型运输和船舶等细分市场已经具有了一定竞争力。在工业行业,难以直接使用电力和难以脱碳的场景,如在钢铁和化学等行业中,氢作为深度脱碳解决方案具有不可替代的优势。

根据IEA报告,全球氢和氢基燃料消费量,2020年为87Mt,其中炼油行业为36Mt,工业行业为51Mt;2030年将增长至212Mt,其中电力行业为52Mt,炼油行业为25Mt,交通行业为25Mt,工业行业为93Mt;2050年将增长至528Mt,其中电力行业为102Mt,交通行业为207Mt,工业行业为187Mt[1]。

2 氢能产业高质量发展的动力和要求

2.1 以产业、技术和制度的协同为动力

氢能产业高质量发展,是产业、技术和制度的协同发展,产业、技术和制度互为动力。在产业层面,从离散的单点应用场景,纵向延伸形成产业链,网络扩展形成产业体系,实现能源、交通及工业等重点领域应用。在技术层面,突破核心技术和关键瓶颈,形成从氢的制取、储存、运输、加注和应用的产业技术体系。在制度层面,从政策引导和示范,创新激励,产业计划,到形成产业发展的制度政策框架。

氢能产业存在多种技术路线竞争,如水电解制氢、煤制氢、天然气制氢、甲醇制氢及工业副产氢等,将最终形成主导的产业技术范式。可再生能源+水电解制氢可能是未来的主流方向,煤制氢和工业副产氢+CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage,碳捕获、利用与封存)比较适合国内资源条件。产业技术范式的形成和演化,遵循科学知识的真理性,技术和工程的有效性和经济性,也会受到各种社会因素的建构作用。技术效率和经济成本,技术路径依赖,应用场景依赖,资源禀赋,替代能源,基础设施专用性和互补性,利益相关者博弈、能源独立战略和国际能源贸易格局等,这些因素共同塑造了氢能产业的形态和发展路径,也集中体现在国家支持氢能产业发展的制度政策框架中。

2.2 以氢能市场化和商品化为要求

氢能产业高质量发展,要扩大供应、创造需求、降低成本;要提高可再生能源氢和低碳氢的占比,发挥氢能的脱碳价值。同时,提高氢能的市场化和商品化程度。

根据IEA报告,2020年,全球氢和氢基燃料的商品化生产量为15Mt,本地化生产量为73Mt;2050年,商品化生产量将增长至414Mt,本地化生产量增长至114Mt。也就是说,氢能的商品化率要从20%水平提高至80%水平。

氢能产业发展目前处在导入期,市场化交易处于起步阶段。氢的生产发生在重要的消费者附近。氢的生产和消费以本地化和内部化为主,主要是应用场景专用的。一致公认的氢定价机制尚未确立。市场化和商品化程度低,严重制约了氢能产业的发展。随着储运基础设施完善,基于可再生能源的低碳氢能,跨地区、跨国贸易链条及网络将会形成和普遍化,要求加快发展氢能市场。

3 氢交易平台是氢能产业高质量发展的战略制高点

3.1 氢能市场要建立多层次市场体系,确立氢能交易中心和定价中心,解决碳氢价格联动的难题

氢能高质量发展需要加快发展氢能市场,建立多层次市场体系,确立氢能交易和定价中心,解决碳氢价格联动的难题。

1)氢能多层次市场体系,可以分为现货市场、中间市场、期货和衍生品市场;区域市场、国家市场和国际市场;场内市场和场外市场等。氢能市场自发发展,不论是市场规模还是发展速度,都不能满足氢能产业高质量发展的需要,要求从顶层设计开始加快推进。

2)氢能有潜力成为新一代的大宗能源商品。大宗能源商品是战略性资源,交易中心和定价中心是产业链供应链上的核心环节,也是国家间竞争的焦点。在全球化退潮趋势下,氢能交易中心和定价中心更具有产业链供应链安全保障的意义。

3)氢能脱碳价值发挥作用,要求在制度上联结氢市场和碳市场,将氢价同碳价联系起来,确立氢减排收益内部化机制。氢的成本相比传统化石能源仍然高得多。不同制氢路线,如可再生能源基础上的低碳氢,相比工业副产氢、化石能源氢,成本具有较大的劣势。氢能的减排收益内部化,将对氢能,特别是低碳氢能的开发利用形成有效激励。

碳市场是碳减排政策体系的核心支柱之一,通过碳市场交易机制,有效控制碳排放总量,降低减碳总成本。在碳抵消框架下,建立氢减碳方法学体系,发展氢减排量信用机制,将是联结氢市场和碳市场的可行路径。

3.2 氢交易平台是氢能市场的集大成者

氢交易平台是氢能多层次市场体系、交易和定价中心、碳氢联结机制的集大成者,必将成为氢能产业高质量发展的关键基础支撑,也将成为国家间竞争的战略制高点。

氢交易平台是氢能的场内交易场所,或者互联网交易平台,交易效率和标准化程度最高,在多层次市场体系中处在金字塔的塔尖位置,具有标志性的意义。在氢交易平台上,由买卖双方进行公开的、经常性的或定期性的氢商品和氢减排量交易活动。短期以现货和远期现货交易为主,长期可以向期货及衍生品交易扩展。

氢交易平台除了具有一般的大宗商品交易场所的职责和功能,如提供交易场所、设施及相关服务,建立健全交易、交收、结算、仓储、信息发布、风险控制、市场管理等业务规则与各项规章制度,实现清结算、交收之外,在实现高质量的信息披露、高效率的价格发现、有效的风险控制方面具有独特优势。

1)信息披露。氢交易平台是信息数据高度聚集的场所,除交易信息,如价格、交易量、持仓、交收及库存等,对于不同交易品牌的氢商品,由于品类品质、减排量存在差异,如可再生能源氢、工业副产氢、煤气化氢及氢基燃料等,要公示、发布相关的检验、核证认定和减排量登记注册信息。

2)发现价格。氢交易平台通过集中交易,实现发现氢商品和氢减排量的价格的功能。有利于市场化形成不同氢商品之间的合理价差,有利于市场化形成氢减排量的合理价格,有利于形成氢交易的价格中心,确立定价权,以市场信号辐射氢产业链。

3)风险控制。氢交易平台在风险控制方面,除了交易风险和金融风险防控外,还要做好氢商品作为危化品的物理安全工作。

4 氢能交易平台的实践活动

4.1 欧洲将形成氢能交易中心

氢能交易中心对于氢能产业具有战略性意义,已经为各国普遍重视。欧洲经过二十多年的发展,已经初步形成了长距离的输氢管道体系,正在荷兰鹿特丹形成氢能交易中心。《欧洲氢构架》进一步提出了欧洲氢气骨干网,连接十个欧洲国家(德国、法国、意大利、西班牙、荷兰、比利时、捷克共和国、丹麦、瑞典和瑞士)。从20年代中期开始构建,到40年代基本建成,长度接近39 700 km的氢能管网。

在大宗商品领域,普氏能源资讯已经开始编制氢价格指数体系,发布氢价格指数,抢占氢能市场的定价权[2]。

4.2 国内氢能市场将形成多中心格局

国内氢能产业将形成北氢东输、西氢东输、海氢上岸及东氢外送的格局。氢能市场要构建以国内大循环为主体,国内国际双循环的格局。建设氢通道从西北链接京津冀、长三角及粤港澳大湾区。形成一带一路沿线氢通道,从京津冀、长三角及粤港澳大湾区联结海上通道,从西部和北部联结陆上通道。

国内氢能市场将形成西北、京津冀、长三角及粤港澳大湾区的多交易中心的格局。《关于支持中国(上海)自由贸易试验区临港新片区氢能产业高质量发展的若干政策》提出,探索建设氢交易平台。研究完善相关政策措施、标准和方法学,探索氢交易及绿氢交易、价格指数、溯源认证、氢储能参与电力市场和氢能碳减排市场化交易机制,推动清洁氢产生的减排量纳入自愿碳减排市场交易,逐步探索建设全国性氢交易所。《北京市氢能产业发展实施方案(2021—2025年)》提出,建设碳交易中心氢能产业板块交易机制,建立较为完善的清洁氢认证、碳减排核算方法体系、碳交易机制等创新制度体系,推动清洁氢产生的减排量纳入国家核证自愿减排量(CCER)市场交易,搭建能源互联网交易平台,服务绿色氢能产业发展。

4.3 氢汇市场正在酝酿

氢汇(氢能活动所产生的减排量)市场正在酝酿之中。按照顶层设计、试点先行的思路,设立氢汇基金,研究氢汇开发方法学,开发氢汇登记系统、氢汇交易系统,建立氢汇数据库和氢汇账户,设计氢汇现货交易产品和衍生品以及相关氢汇交易规则。

建立从制氢到用氢的氢能全产业链碳减排方法学,明确氢能产业链中不同参考模式下的二氧化碳减排量,并结合中国、欧洲等CER(Certification Emission Reduction,核证减排量)相关碳市场确定每部分减排量在特定时间和特定交易机制下对应的市场价格,将这些减排量在强制减排碳市场和自愿减排碳市场交易,实现氢能源对碳市场的锚定。基于CDM(Clean Development Mechanism,清洁发展机制)、绿证等国际自愿减排碳市场工具,探索形成国际认可的有效碳、氢价格和自愿碳减排市场价格,促进氢能源市场和国际碳交易市场的高效联动。

5 以积极开放的姿态加入到全球氢能源竞争中

氢能作为零碳的能源解决方案,在能源体系中有可能成为新的大宗能源商品。因此,必然会产生相应的贸易体系,形成国际化的交易中心和定价中心。在全球化退潮,全球绿色低碳转型的形势下,中国作为绿色能源的生产和利用大国,应该参与到这样的体系建构之中。中国作为氢生产和消费的大国,应当以积极开放的姿态加入全球氢能源博弈,要从战略层面谋划国际绿氢交易体系,力争掌握未来这一新能源品种的定价权。

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