数字技术成为推动氢能经济可持续发展的重要途径

随着人口增长和生活水平的提高，全球社会对资源的需求日益增加，迈向更可持续的未来势在必行。在这一过程中，中国乃至全世界都将面临能源需求的剧增。可再生能源是推动实现净零排放的一个重要途径，但并非唯一解决方案。氢能经济将发挥关键作用，预计到2050年，氢能将满足全球能源需求的约20%。氢能领域的机遇包括绿色和低碳氢能生产、氢能的储送、载体液体（如氨和甲醇），以及面向最终用户的燃料电池、氢气/天然气混合物和用于肥料的绿氨。所有这些都在推动着对研发的大力投资以及在亚洲乃至全球的资本性投资项目，致使氢能经济发展不断加速。然而，也存在一些需克服的阻碍因素。

比尔·盖茨在他最近出版的有关气候解决方案和突破的书中谈到了“绿色溢价 (Green Premium)”，他认为，为绿色能源支付更高价格将成为未来趋势，但我们必须且消除这一额外成本。盖茨认为，通过投资数万亿美元加快创新和突破，我们就有望降低和消除绿色溢价。

麦肯锡最近的一份报告显示，预计到2050年，氢对全球碳减排的贡献将超过20%。根据H2 Tech杂志 (Gulf Publishing Co.) 的全球能源基础设施数据库分析，截至2023年6月，全球共有1886个氢能项目，其中47个是氢能委员会所谓的巨大规模 (Giga-Scale)项目。根据HSBC Global Research, 中国的绿色氢能项目（以产能计算）自2022年10月至2023年3月翻了一番：在建或处于规划阶段的绿色制氢项目的产能从70万公吨增加到147万公吨。 当前全球氢能产量约为每年1亿公吨，其中大部分用于炼油和化学工艺，属于自产自用。世界银行预测，未来7年，这一数字将以每年9% 以上的速度增长，到2050年，世界氢能产量将达到每年5-6.8亿公吨。

进展速度

2003年，美国和欧洲就加速发展氢能经济达成合作共识。如今，美国在多个地区大力投资，仅今年就将投入10亿美元用于推动电解水商业化，并在四个地区投入80亿美元建设氢能中心，这一目标也最终得以实现。然而，正如世界银行、国际氢能委员会、国际能源署、麦肯锡等机构所指出的那样，要使全球氢能价值链规模化并实施相关项目，仍存在一些需要攻克的难题。

其中最大的阻碍因素是氢能生产、输送和利用的经济性。根据国际可再生能源机构（IRENA）的数据，目前氢能的价格是化石能源的两到三倍，还不包括碳排放成本。氢能管道输送的成本比天然气和石油管道高出10% 到50%。然而，数字技术将迅速扭转这一局面。艾斯本开辟了一条可持续性路径，为氢能经济提供支持，使关键的领先数字技术更易于部署，从而推动从可再生能源到氢能生产、再到储送以及最终使用整个价值链上的创新、执行和氢能项目的规模化。

数字技术的采用

要在氢能经济中充分利用数字技术，需要六个步骤。第一步是对氢能项目进行系统级分析。在氢能项目的投资阶段，由于存在多种替代途径、技术选择、新技术风险和天气变数，确定最佳方案是一项十分复杂的工作，而这正是数字技术发挥作用的地方。企业可以利用这些技术，针对每一个项目，在每个地点做出正确的决策，平衡规模、风险和创新。

第二，对氢能生产过程进行数字孪生建模将降低75% 的资本成本。在氢能经济中，数字孪生是一种重要的工程、评估和项目工具，能够评估成千上万种替代设计，快速评估成本和经济性，对新技术进行虚拟镜像和持续的性能评估，持续反馈早期运行模块状况并改进后续模块。

在氢能领域，数字孪生反馈对采用预期渐进式实施策略至关重要。全球领先的氢能供应商空气产品公司与沙特阿美（ARAMCO）合作启动了NEOM项目，并发布了一项案例研究，其中介绍了艾斯本的数字孪生模型在其美国墨西哥湾沿岸的20个氢能工厂和连接管道网络中的使用情况。一项案例研究显示，在这些模型的辅助管理下，其中一个工厂的运营每年可节约成本超过100万美元。

第三，通过优化可再生能源、储能和电解过程，可以提高氢能产量的负载利用率，降低10%的运营成本。人们通常会更关注电解制氢技术的资本成本，然而，降低氢能生产的运营成本同样重要。

第四，通过对氢能储运进行监控、测量和建模，可以在确保安全性的同时实现100%的可用性。罗伯特·索科洛博士是《氢能经济蓝图》（2003年）的合著者，他一直强调安全是快速推广氢能经济的重要因素，不论是在氢能输送还是最终使用方面。

第五，需要优化氢能价值链。氢能的整体经济性往往取决于通常涉及多个企业和行业的价值链。通过系统级建模，无论是在选择工艺技术方面还是在价值链路径上，氢能经济的参与者都能做出正确的投资决策。

第六，改进和优化氢能的最终应用，使其经济且安全，进而被市场接受。这些严格、准确的模型不仅用于电解制氢的技术创新，在扩大氢燃料电池市场的创新和工程阶段也具有很高的价值。韩国斗山燃料电池(Doosan Fuel Cell) 采用了艾斯本的过程建模技术。目前采用此项技术的燃料电池和汽车公司超过15家。随着使用量的增加，数字孪生对燃料电池的版本改进越来越重要。

数字技术是降低氢能价值链成本的一个战略要素，它们能够加快推广和实施速度，确保氢能解决方案的安全性和可靠性。