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隨著人口增長(zhǎng)和生活水平的提高，全球社會(huì)對(duì)資源的需求日益增加，邁向更可持續(xù)的未來勢(shì)在必行。在這一過程中，中國(guó)乃至全世界都將面臨能源需求的劇增。可再生能源是推動(dòng)實(shí)現(xiàn)凈零排放的一個(gè)重要途徑，但并非唯一解決方案。氫能經(jīng)濟(jì)將發(fā)揮關(guān)鍵作用，預(yù)計(jì)到2050年，氫能將滿足全球能源需求的約20%。氫能領(lǐng)域的機(jī)遇包括綠色和低碳?xì)淠苌a(chǎn)、氫能的儲(chǔ)送、載體液體（如氨和甲醇），以及面向最終用戶的燃料電池、氫氣/天然氣混合物和用于肥料的綠氨。所有這些都在推動(dòng)著對(duì)研發(fā)的大力投資以及在亞洲乃至全球的資本性投資項(xiàng)目，致使氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展不斷加速。然而，也存在一些需克服的阻礙因素。

比爾·蓋茨在他最近出版的有關(guān)氣候解決方案和突破的書中談到了“綠色溢價(jià) (Green Premium)”，他認(rèn)為，為綠色能源支付更高價(jià)格將成為未來趨勢(shì)，但我們必須且消除這一額外成本。蓋茨認(rèn)為，通過投資數(shù)萬億美元加快創(chuàng)新和突破，我們就有望降低和消除綠色溢價(jià)。

麥肯錫最近的一份報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)到2050年，氫對(duì)全球碳減排的貢獻(xiàn)將超過20%。根據(jù)H2 Tech雜志 (Gulf Publishing Co.) 的全球能源基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫分析，截至2023年6月，全球共有1886個(gè)氫能項(xiàng)目，其中47個(gè)是氫能委員會(huì)所謂的巨大規(guī)模 (Giga-Scale)項(xiàng)目。根據(jù)HSBC Global Research, 中國(guó)的綠色氫能項(xiàng)目（以產(chǎn)能計(jì)算）自2022年10月至2023年3月翻了一番：在建或處于規(guī)劃階段的綠色制氫項(xiàng)目的產(chǎn)能從70萬公噸增加到147萬公噸。 當(dāng)前全球氫能產(chǎn)量約為每年1億公噸，其中大部分用于煉油和化學(xué)工藝，屬于自產(chǎn)自用。世界銀行預(yù)測(cè)，未來7年，這一數(shù)字將以每年9% 以上的速度增長(zhǎng)，到2050年，世界氫能產(chǎn)量將達(dá)到每年5-6.8億公噸。

進(jìn)展速度

2003年，美國(guó)和歐洲就加速發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)達(dá)成合作共識(shí)。如今，美國(guó)在多個(gè)地區(qū)大力投資，僅今年就將投入10億美元用于推動(dòng)電解水商業(yè)化，并在四個(gè)地區(qū)投入80億美元建設(shè)氫能中心，這一目標(biāo)也最終得以實(shí)現(xiàn)。然而，正如世界銀行、國(guó)際氫能委員會(huì)、國(guó)際能源署、麥肯錫等機(jī)構(gòu)所指出的那樣，要使全球氫能價(jià)值鏈規(guī)模化并實(shí)施相關(guān)項(xiàng)目，仍存在一些需要攻克的難題。

其中最大的阻礙因素是氫能生產(chǎn)、輸送和利用的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)（IRENA）的數(shù)據(jù)，目前氫能的價(jià)格是化石能源的兩到三倍，還不包括碳排放成本。氫能管道輸送的成本比天然氣和石油管道高出10% 到50%。然而，數(shù)字技術(shù)將迅速扭轉(zhuǎn)這一局面。艾斯本開辟了一條可持續(xù)性路徑，為氫能經(jīng)濟(jì)提供支持，使關(guān)鍵的領(lǐng)先數(shù)字技術(shù)更易于部署，從而推動(dòng)從可再生能源到氫能生產(chǎn)、再到儲(chǔ)送以及最終使用整個(gè)價(jià)值鏈上的創(chuàng)新、執(zhí)行和氫能項(xiàng)目的規(guī)模化。

數(shù)字技術(shù)的采用

要在氫能經(jīng)濟(jì)中充分利用數(shù)字技術(shù)，需要六個(gè)步驟。第一步是對(duì)氫能項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)分析。在氫能項(xiàng)目的投資階段，由于存在多種替代途徑、技術(shù)選擇、新技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和天氣變數(shù)，確定最佳方案是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作，而這正是數(shù)字技術(shù)發(fā)揮作用的地方。企業(yè)可以利用這些技術(shù)，針對(duì)每一個(gè)項(xiàng)目，在每個(gè)地點(diǎn)做出正確的決策，平衡規(guī)模、風(fēng)險(xiǎn)和創(chuàng)新。

第二，對(duì)氫能生產(chǎn)過程進(jìn)行數(shù)字孿生建模將降低75% 的資本成本。在氫能經(jīng)濟(jì)中，數(shù)字孿生是一種重要的工程、評(píng)估和項(xiàng)目工具，能夠評(píng)估成千上萬種替代設(shè)計(jì)，快速評(píng)估成本和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)新技術(shù)進(jìn)行虛擬鏡像和持續(xù)的性能評(píng)估，持續(xù)反饋早期運(yùn)行模塊狀況并改進(jìn)后續(xù)模塊。

在氫能領(lǐng)域，數(shù)字孿生反饋對(duì)采用預(yù)期漸進(jìn)式實(shí)施策略至關(guān)重要。全球領(lǐng)先的氫能供應(yīng)商空氣產(chǎn)品公司與沙特阿美（ARAMCO）合作啟動(dòng)了NEOM項(xiàng)目，并發(fā)布了一項(xiàng)案例研究，其中介紹了艾斯本的數(shù)字孿生模型在其美國(guó)墨西哥灣沿岸的20個(gè)氫能工廠和連接管道網(wǎng)絡(luò)中的使用情況。一項(xiàng)案例研究顯示，在這些模型的輔助管理下，其中一個(gè)工廠的運(yùn)營(yíng)每年可節(jié)約成本超過100萬美元。

第三，通過優(yōu)化可再生能源、儲(chǔ)能和電解過程，可以提高氫能產(chǎn)量的負(fù)載利用率，降低10%的運(yùn)營(yíng)成本。人們通常會(huì)更關(guān)注電解制氫技術(shù)的資本成本，然而，降低氫能生產(chǎn)的運(yùn)營(yíng)成本同樣重要。

第四，通過對(duì)氫能儲(chǔ)運(yùn)進(jìn)行監(jiān)控、測(cè)量和建模，可以在確保安全性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)100%的可用性。羅伯特·索科洛博士是《氫能經(jīng)濟(jì)藍(lán)圖》（2003年）的合著者，他一直強(qiáng)調(diào)安全是快速推廣氫能經(jīng)濟(jì)的重要因素，不論是在氫能輸送還是最終使用方面。

第五，需要優(yōu)化氫能價(jià)值鏈。氫能的整體經(jīng)濟(jì)性往往取決于通常涉及多個(gè)企業(yè)和行業(yè)的價(jià)值鏈。通過系統(tǒng)級(jí)建模，無論是在選擇工藝技術(shù)方面還是在價(jià)值鏈路徑上，氫能經(jīng)濟(jì)的參與者都能做出正確的投資決策。

第六，改進(jìn)和優(yōu)化氫能的最終應(yīng)用，使其經(jīng)濟(jì)且安全，進(jìn)而被市場(chǎng)接受。這些嚴(yán)格、準(zhǔn)確的模型不僅用于電解制氫的技術(shù)創(chuàng)新，在擴(kuò)大氫燃料電池市場(chǎng)的創(chuàng)新和工程階段也具有很高的價(jià)值。韓國(guó)斗山燃料電池(Doosan Fuel Cell) 采用了艾斯本的過程建模技術(shù)。目前采用此項(xiàng)技術(shù)的燃料電池和汽車公司超過15家。隨著使用量的增加，數(shù)字孿生對(duì)燃料電池的版本改進(jìn)越來越重要。

數(shù)字技術(shù)是降低氫能價(jià)值鏈成本的一個(gè)戰(zhàn)略要素，它們能夠加快推廣和實(shí)施速度，確保氫能解決方案的安全性和可靠性。