【市场报告】氢能源变革蓄势推动阀门市场
在这个地球上，最硬通的货币其实是能源。而人类所用的能源至今仍主要来自化石能燃料。氢气作为可再生能源家族中的一员，具备了推动能源体系全面无碳化的潜力。而且这种潜力已经逐渐释放出来，即将触发相关项目如链式反应般纷纷启动，并将为过程设备、管道设备，尤其是阀门和执行器行业带来新一波的大宗需求。
未来注定是属于氢能源的时代！无论是政党领袖，还是产业价值链中各个环节（例如欧洲大型油企）的股东们，显然已将氢能源视为能源结构的重要组成部分，决定利用它来实现碳中和计划。之所以有这样的结论，是因为世界各地有关氢能源的各种项目、战略、规划、联盟以及投资承诺层出不穷，去年全球相关投资规模再次刷新了纪录——无论是国内还是全球范围。2020年很有可能会载入史册，因为它是氢能源经济的转折点，若干年前被视为科学幻想的事情在这一年变成了现实。
COVID-19在无意中成为了氢能源热潮的重要催化剂。在严重影响了经济的同时，疫情也促使人们采取积极行动和强硬经济手段恢复就业机会。大规模投资清洁能源技术就是一种可行的手段，不仅给疫情下尚未恢复元气的经济注入了活力，也有利于全球共同努力对抗气候变化问题。
跨越式发展可期
如果说氢能源经济在2020年打下了一个稳固的基础，为氢能源变革提供了无穷动力，那么2021年一定会有诸多进行中的项目、规划和投资承诺重新得到确认甚至扩容。不仅已有部分项目实现运营，还有新项目得到官宣，其中有些是来自新上台的拜登政府。
长期以来，绿色氢能源的成本始终是阻碍其大规模普及的绊脚石。但是从太阳能、风能和电动汽车火箭般的发展态势可以断定，凡是对技术革新具有重大意义的关键领域，无论是研发工作、实力建设、成本压缩还是价格竞争力，都有可能在短时期内实现大跨度发展。在各种政策的刺激下，氢能源注定会顺势而上成为未来的能源，而且这一进程已经启动了。
指数级增长
围绕管道安全进行研究后发现，
直接向天然气管网内注入最高20%的氢气
是安全可行的
太阳能和风能应用的指数级增长给一些设备制造商带来了利好，虽然惠及面并不广，但随着可再生能源制氢产业的兴起，原本用于减慢热电站产能增长的相关技术顺势发力，成为了间接带动多种设备市场需求的推手，阀门正是其中一种。本文想指出的是，氢能源变革已经在发生，它给阀门行业带来的商机是真实而可观的。这种带动作用发生在两个环节，首先是利用可再生能源发电，用于水电解生产“绿色”氢气，第二就是氢在各个行业领域的应用。现在我们先简要了解一下氢气应用的现状、氢气作为燃料的广泛应用，以及氢气的几种生产方法。
层次丰富的开发维度
目前氢气主要是作为化工原料，用于炼油、制氨和甲醇合成。其余氢气基本上也都是作为原料，用于生产其它化工产品，或用于各种工艺。然而，氢气的应用潜力远超这些传统应用领域，因为它的最大作用是加速实现能源转型。
作为一款既清洁，用途又极广泛的燃料，氢气能为人类的一切活动提供动力。无论是内燃机发电或燃料电池氧化发电，氢气都能做到温室气体零排放。因此它可以推动能源体系实现减碳，即使是由于技术或成本因素难以实现电气化的领域，例如高温工艺和载重运输等，也能利用氢能源减排。此外，将氢气混入天然气管道也有助于居民和商业供暖的减碳，而且无需对现有基础设施、设备进行任何改造。
围绕管道安全进行研究后发现，直接向天然气管网内注入最高20%的氢气是安全可行的。目前不仅有大量相关的展示、示范性实验项目正在进行中，甚至将整套地区天然气管网转换成氢气管网的计划，也已经或即将展开。
能源安全
发电领域也是同样的情况，将来氢气终究会完全取代天然气，成为单循环、CCGT（燃气轮机联合循环）和CHP（热电联产）发电站的燃料。100%使用氢燃料需要改造现有设备，大多数天然气发电站的态度也许会是保守的，但越来越多发电站在设计时就已做到了“随时可用氢燃料”，只要氢气的供应、成本和管道系统的条件都达到要求，就能立即改用氢。
作为绿色能源，氢气的另一重要优势是它还可以作为能源的载体。非用电高峰时段，利用各种可再生能源生产的廉价能源如果过剩，可以用来制造氢气，随即输送给终端用户，或作为季节性能源储备起来。因此氢气能够优化能源体系，提升其灵活性。
此外，氢气还有助于提高能源安全，对于严重依赖进口化石能的国家就更是如此。这也是促使氢能源开启大变局模式的重要推手。
污染型产业
氢气本身虽然是一种清洁能源，但其生产过程（目前）却是产生污染的。全球氢气年产量约为七千万吨，几乎全部都是用化石能生产的，比如以天然气为原料的蒸汽甲烷重组法（SMR）或煤气化法。
这些工艺手段大约会排放8.3亿吨二氧化碳，占全球年度温室气体排放总量的1.7%。如果将蒸汽甲烷重组制氢产生的二氧化碳捕获并储存起来（CCS技术），则该工艺的碳强度可以显著降低，相关的氢气也就可以打上“蓝标”而非“灰标”。
近来“蓝标”氢气被社会各界广泛认可为氢能源经济的敲门砖，但其对天然气的依赖性，以及“绿标”氢气最近表面出的吸引力却在一定程度上减弱了它的光彩。
甲烷热解
在巴斯夫(BASF)的路德维希港厂区，一种用甲烷制造氢气的工艺即将进行试验，那就是热解法。它是利用某种熔融态合金作为催化剂，在高温作用下将甲烷分子分解成氢气分子和纯碳。热解法能制造出“蓝绿氢”和固态碳，整个过程无二氧化碳排放。但只有使用了可再生能源和生物质甲烷，才能确保生产出的“蓝绿氢”接近零碳排放。只有通过可再生能源发电，然后将水电解制造的绿氢才能真正做到碳中和。绿氢可以随时进行量产，并且得到众多投资者的广泛支持，因此极有可能成为未来带动阀门市场需求的关键推手，尤其在那些涉及氢气生产、运输和储存的领域。
电解
水电解是利用电能将水分子电解成气态氢和氧。所得的氢气被压缩或液化，而氧气则被排放到大气中，或作为工业原料储存起来。电解槽带有金属涂层阳极和阴极，两者间用电解质膜隔开。这种膜可以用不同原料制成，较常见的分别是（1）适合质子交换膜（PEM）电解槽的聚合物材质，（2）适合碱性电解槽的氢氧化钠或氢氧化钾碱性溶液，和（3）适合固体氧化物电解槽的陶瓷。
大型电解槽一般都采用模块化设计，任何规模的工厂都比较容易搭建。当然，和绿色氢气生产有关的阀门应用场景往往存在于工厂的辅助设备中。其中包括（但不限于）水管理（储存、水处理、循环、冷却），气液分离、氢处理、氢气压缩，以及氢/氧罐装储存。
成熟的技术
电解技术相对而言是一种既成熟，又在不断发展的技术，官宣的产能从百万瓦级一路攀升到千兆瓦级（吉瓦）。欧洲的氢能源革新在很多领域都做到了先人一步，而且还决心长久保持主导地位。大多数电解槽设备供应商都是欧洲企业，例如英国的ITM Power，德国的蒂森克虏伯（Thyssenkrupp）和挪威的NEL。去年，所有这三家企业都已经或宣称将建造千兆瓦级电解槽生产基地。
NortH2项目，迄今为止已官宣的最大绿色氢气项目。
它将利用荷兰滨海新建的海上风电场
发电并生产绿色氢气。
计划在2027年实现1GW（吉瓦，等于十亿瓦）产能，
并在2030年增长到4GW,
在2040年超过10GW。
项目于2020年立项，
由壳牌和Equinor等企业组建的
国际财团负责项目的实施。
目前正在等待可行性研究的结果，
预计项目的施工将于2021年下半年度开始。
全球市场对电解槽设备的需求全面增长，欧盟更是制定了雄心勃勃的氢能源计划：2024年前至少安装6 GW 绿色氢气电解槽，2030年前安装40 GW。相邻的北非和乌克兰也在规划大约40 GW 氢气电解槽。这些目标看上去高不可攀，但随着众多相关项目的快速推进，感觉可行性非常高。
阀门的应用领域
电解槽项目如雨后春笋般层出不穷，这对阀门企业显然是重大利好。但是氢能源想要像如今的天然气那样无所不在，还需要建设大量的运输和储存设施。而这同样也能有力地拉动阀门的市场需求。在欧洲和其它地区，长期以来主要是通过连接制氢厂家和工业用户的氢气管线输送氢气。随着氢气被越来越多用户用作燃料，显然有必要建造更多更庞大的氢气管网。有两种途径可以实现这一目标，包括改造现有天然气管网和新建氢气管网。除了一些可以克服的技术问题外，天然气管网和氢气管网对阀门的技术要求没有明显的区别。相关的阀门应用领域主要包括截断、计量、清管和压缩站，最常用的类型是球阀。正因为两种气体的特性相近，地下储存设施（盐洞、蓄水层、枯竭的油气藏）对阀门的要求也很相似。
带给阀门的机遇
2020年7月，十一家欧洲天然气基础设施公司发布了关于欧洲氢气主干管网（EHB）的发展愿景。EHB是一套综合型氢气专用管道网及储存设施的统称，连接着十个欧洲国家的氢气供应端和用户端，而且在未来具有扩展到整个欧洲大陆的潜力。
EHB将在2040年前实现23,000公里的管网规模，其中6,800公里是2030年的目标。该管网中约有75%将由现有的天然气管网改建而来，其余将会新建。根据前期预计，为改造17,000公里管网更换阀门和密封元件的成本，大约是6.9亿美元。显然这样的商机具有非常可观的规模，更不用提在世界其它地区会有更多类似项目。
难以减排的行业
在钢铁等难以用电作为能源的高能耗行业领域，
氢气是绿色能源的选项之一。
单是钢铁行业实现全面脱碳之后，
其生产的减排效果就等于
全球所有陆上乘用车量都改为电动车。
根据世界资源研究所（WRI）估算，2016年全球温室气体排放总量为494亿吨二氧化碳等价物。其中涉及能源使用的排放约占温室气体排放总量的三分之二。而所有造成二氧化碳排放的能源中，约有一半是被工业消耗的，而且大部分是不可或缺的行业，例如钢铁、化工、石油化工、水泥和玻璃。正因如此，脱碳对实现碳中和就显得十分关键。绿色氢气恰好就是实现碳中和的重要角色，这已经得到越来越多核心重工业企业的认可。钢铁行业就是典型的例子，钢铁企业排放的温室气体中，与能源相关的部分在全球温室气体排放总量中占7.2%。这大约等于全球所有陆上乘用车量（汽车、摩托车、大巴）的排放总量。换言之，单是钢铁行业实现全面脱碳之后，其产生的减排效果就等于全球所有陆上乘用车量都改为电动车。潜在影响力如此巨大，可以合理预计第一波氢能源变革将由工业集中区域向外展开。
欧洲的钢铁企业正在尽全力实现无碳化炼钢。2019年11月，在奥地利奥钢联集团（Voestalpine）的Linz厂区，一座由欧盟出资的6 MW电解试点工厂开始了试运行。与此同时，该企业建造的全球最大可净零排放钢厂即将竣工。这座工厂位于奥地利卡普芬贝格市（Kapfenberg），它的铁矿还原工艺将以氢气而非煤炭为能源。
2020年4月，瑞典企业奥沃科（Ovako）在其Hofors钢铁厂进行了一次试点项目，氢气第一次被用作商业化炼钢的能源，成功取代了传统的液化天然气成为高温加热的能源。这次试验表明，氢气的应用非常简单和灵活，而且对钢铁的质量没有影响。
德国钢企Salzgitter Flachstahl很快将投运一座2.2 MW电解厂，为炼钢提供氢气作为燃料。该电解厂的能量来自当地的风力发电场。包括萨博（SAAB）、蒂森克虏伯欧洲公司（Thyssenkrupp Steel Europe）和安赛乐米塔尔（ArcelorMittal）在内，许多欧洲钢铁企业都在积极设法以氢气替代化石能燃料。部分企业分别已完成了新设施的调试、建造或规划，或是正在改造原有设施，同时也在众多新涌现的生产厂家中，遴选稳定的氢气供应商。
作者简介
Matjaž Matošec是荷兰Resolute Research 有限公司的市场研究经理， 领导着一个富有活力的市场研究团队。Resolute Research 是一家市场调研咨询机构， 针对工业阀门、泵和流量计等领域， 为全球客户提供一流的市场信息咨询服务， 具体包括市场规模调查、市场细分、走势预测、设备制造商全面分析， 以及定制的调研解决方案。欢迎向Matjaž垂询详情，m.matosec@resoluteresearch.com，或浏览网站www.resoluteresearch.com。
