隨著(zhù)人口增長(cháng)和生活水平的提高，全球社會(huì )對資源的需求日益增加，邁向更可持續的未來(lái)勢在必行。在這一過(guò)程中，中國乃至全世界都將面臨能源需求的劇增?？稍偕茉词峭苿?dòng)實(shí)現凈零排放的一個(gè)重要途徑，但并非唯一解決方案。氫能經(jīng)濟將發(fā)揮關(guān)鍵作用，預計到2050年，氫能將滿(mǎn)足全球能源需求的約20%。氫能領(lǐng)域的機遇包括綠色和低碳氫能生產(chǎn)、氫能的儲送、載體液體（如氨和甲醇），以及面向最終用戶(hù)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(zhù)對研發(fā)的大力投資以及在亞洲乃至全球的資本性投資項目，致使氫能經(jīng)濟發(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(shū)中談到了“綠色溢價(jià) (Green Premium)”，他認為，為綠色能源支付更高價(jià)格將成為未來(lái)趨勢，但我們必須且消除這一額外成本。蓋茨認為，通過(guò)投資數萬(wàn)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告顯示，預計到2050年，氫對全球碳減排的貢獻將超過(guò)20%。根據H2 Tech雜志 (Gulf Publishing Co.) 的全球能源基礎設施數據庫分析，截至2023年6月，全球共有1886個(gè)氫能項目，其中47個(gè)是氫能委員會(huì )所謂的巨大規模 (Giga-Scale)項目。根據HSBC Global Research, 中國的綠色氫能項目（以產(chǎn)能計算）自2022年10月至2023年3月翻了一番：在建或處于規劃階段的綠色制氫項目的產(chǎn)能從70萬(wàn)公噸增加到147萬(wàn)公噸。 當前全球氫能產(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。世界銀行預測，未來(lái)7年，這一數字將以每年9% 以上的速度增長(cháng)，到2050年，世界氫能產(chǎn)量將達到每年5-6.8億公噸。

進(jìn)展速度

2003年，美國和歐洲就加速發(fā)展氫能經(jīng)濟達成合作共識。如今，美國在多個(gè)地區大力投資，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)地區投入80億美元建設氫能中心，這一目標也最終得以實(shí)現。然而，正如世界銀行、國際氫能委員會(huì )、國際能源署、麥肯錫等機構所指出的那樣，要使全球氫能價(jià)值鏈規?；?shí)施相關(guān)項目，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)濟性。根據國際可再生能源機構（IRENA）的數據，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，數字技術(shù)將迅速扭轉這一局面。艾斯本開(kāi)辟了一條可持續性路徑，為氫能經(jīng)濟提供支持，使關(guān)鍵的領(lǐng)先數字技術(shù)更易于部署，從而推動(dòng)從可再生能源到氫能生產(chǎn)、再到儲送以及最終使用整個(gè)價(jià)值鏈上的創(chuàng )新、執行和氫能項目的規?；?。

數字技術(shù)的采用

要在氫能經(jīng)濟中充分利用數字技術(shù)，需要六個(gè)步驟。第一步是對氫能項目進(jìn)行系統級分析。在氫能項目的投資階段，由于存在多種替代途徑、技術(shù)選擇、新技術(shù)風(fēng)險和天氣變數，確定最佳方案是一項十分復雜的工作，而這正是數字技術(shù)發(fā)揮作用的地方。企業(yè)可以利用這些技術(shù)，針對每一個(gè)項目，在每個(gè)地點(diǎn)做出正確的決策，平衡規模、風(fēng)險和創(chuàng )新。

第二，對氫能生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行數字孿生建模將降低75% 的資本成本。在氫能經(jīng)濟中，數字孿生是一種重要的工程、評估和項目工具，能夠評估成千上萬(wàn)種替代設計，快速評估成本和經(jīng)濟性，對新技術(shù)進(jìn)行虛擬鏡像和持續的性能評估，持續反饋早期運行模塊狀況并改進(jìn)后續模塊。

在氫能領(lǐng)域，數字孿生反饋對采用預期漸進(jìn)式實(shí)施策略至關(guān)重要。全球領(lǐng)先的氫能供應商空氣產(chǎn)品公司與沙特阿美（ARAMCO）合作啟動(dòng)了NEOM項目，并發(fā)布了一項案例研究，其中介紹了艾斯本的數字孿生模型在其美國墨西哥灣沿岸的20個(gè)氫能工廠(chǎng)和連接管道網(wǎng)絡(luò )中的使用情況。一項案例研究顯示，在這些模型的輔助管理下，其中一個(gè)工廠(chǎng)的運營(yíng)每年可節約成本超過(guò)100萬(wàn)美元。

第三，通過(guò)優(yōu)化可再生能源、儲能和電解過(guò)程，可以提高氫能產(chǎn)量的負載利用率，降低10%的運營(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)的運營(yíng)成本同樣重要。

第四，通過(guò)對氫能儲運進(jìn)行監控、測量和建模，可以在確保安全性的同時(shí)實(shí)現100%的可用性。羅伯特·索科洛博士是《氫能經(jīng)濟藍圖》（2003年）的合著(zhù)者，他一直強調安全是快速推廣氫能經(jīng)濟的重要因素，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(guò)系統級建模，無(wú)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)化氫能的最終應用，使其經(jīng)濟且安全，進(jìn)而被市場(chǎng)接受。這些嚴格、準確的模型不僅用于電解制氫的技術(shù)創(chuàng )新，在擴大氫燃料電池市場(chǎng)的創(chuàng )新和工程階段也具有很高的價(jià)值。韓國斗山燃料電池(Doosan Fuel Cell) 采用了艾斯本的過(guò)程建模技術(shù)。目前采用此項技術(shù)的燃料電池和汽車(chē)公司超過(guò)15家。隨著(zhù)使用量的增加，數字孿生對燃料電池的版本改進(jìn)越來(lái)越重要。

數字技術(shù)是降低氫能價(jià)值鏈成本的一個(gè)戰略要素，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。