沙特能源轉(zhuǎn)型及氫能發(fā)展展望

2021年10月，沙特阿拉伯王儲薩勒曼宣布沙特承諾到2060年將凈碳排放量降至零，并將在這一氣候目標上投入約1870億美元，到2030年每年碳排放量將減少2.78億噸

，但將繼續(xù)保持其作為石油和天然氣主要生產(chǎn)國的地位，此前沙特政府已計劃到2030年將本國可再生能源發(fā)電提升至58.7 GW，占總發(fā)電裝機比例達到50%

。沙特阿拉伯作為全球最大石油出口國和生產(chǎn)國之一

，人均二氧化碳排放達到15.27 t，超過世界平均水平4.44 t 的3 倍，是世界上人均二氧化碳排放最高的國家之一

，明確提出清潔能源發(fā)展規(guī)劃和碳中和目標反映了沙特政府對能源清潔轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的積極態(tài)度。但其經(jīng)濟系統(tǒng)長期依賴石油產(chǎn)業(yè)，在能源轉(zhuǎn)型的過程中，確立可行的轉(zhuǎn)型路徑和方向，穩(wěn)步退出傳統(tǒng)能源，維護經(jīng)濟社會的創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展將成為沙特所面臨的主要挑戰(zhàn)。

本文通過分析沙特能源轉(zhuǎn)型動因及轉(zhuǎn)型政策規(guī)劃，結合世界能源發(fā)展趨勢，研究了沙特氫能轉(zhuǎn)型及向日本、歐洲輸氫的經(jīng)濟可行性，并對氫能發(fā)展路徑進行研究，提出沙特氫能發(fā)展構想。國情相似的清潔能源資源豐富國家，例如摩洛哥、突尼斯、阿根廷和智利等，可參考沙特能源轉(zhuǎn)型及氫能發(fā)展經(jīng)驗，統(tǒng)籌規(guī)劃本國發(fā)展。

1 沙特能源轉(zhuǎn)型動因

1.1 能源結構調(diào)整

2019年，沙特一次能源總產(chǎn)量達到214.6百萬噸標準油當量，而消費總量為139.8百萬噸標準油當量。沙特能源消費以油氣為主，石油和天然氣占其能源供應的99%以上

。2019年其石油消費達到380萬桶/d，以3400萬人口成為世界上第五大石油消費國，生產(chǎn)的石油約1/3 用于其國內(nèi)消費，生物質(zhì)能和清潔能源多年來穩(wěn)步發(fā)展，但在總能源消費體系中依舊占比較小。

沙特是全球最大石油生產(chǎn)國和出口國，從20世紀70年代起經(jīng)濟系統(tǒng)長期依賴石油產(chǎn)業(yè)。1973年、1979 年和1990 年3 次石油危機導致的油價飆升使沙特當年的石油占GDP 比例出現(xiàn)較大增幅，而隨后的油價暴跌也致使沙特GDP出現(xiàn)萎縮，如圖1所示，其經(jīng)濟體系與石油價格已深度綁定。2020年沙特石油探明儲量達到2975億桶(約合409億噸)，占世界儲量的17.2%，是世界上繼委內(nèi)瑞拉之后第二大已探明石油儲備國。2020 年沙特阿拉伯石油產(chǎn)量約為1104 萬桶/d，全年出口石油占全世界總量的17.2%

，當年石油產(chǎn)業(yè)占全國GDP的比例達到24.7%

。

沙特國民經(jīng)濟受到油價波動的影響大。2014年年底國際油價大幅下跌，從每桶超過100美元下跌至50 美元以下，沙特的財政收入從2014 財年的2800億美元縮水至2015財年的1620億美元，跌幅高達42%

。2018—2019年，受石油價格回升、改革政策落地等利好影響，沙特經(jīng)濟呈現(xiàn)復蘇跡象，但2020 年受新冠疫情影響，全球能源需求出現(xiàn)萎縮，沙特GDP較上年縮減4.1%

，名義GDP降至7001 億美元

。2021 年沙特政府財政預算赤字達到約376億美元，這也是沙特政府預算連續(xù)第8年出現(xiàn)赤字。

隨著世界石油消費達峰的日益臨近，如何擺脫對石油產(chǎn)業(yè)的依賴，調(diào)整自身國家能源結構，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展模式，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結構的多元化發(fā)展，是沙特實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展所面臨的主要問題。沙特是世界第二大已探明石油儲備國

和第六大已探明天然氣儲備國

。除此之外，沙特可再生能源資源稟賦也極為優(yōu)越，開發(fā)潛力巨大，全國太陽能年均光照強度高達2300 kW·h/m

，北部大內(nèi)夫得沙漠、南部魯卜哈利沙漠及東部代赫納沙漠均為日照充裕地區(qū)，具備大規(guī)模光伏電站建設條件，沙特風電資源也極為豐富，年平均陸上風速約為6.0～8.0 m/s，全國多個地區(qū)陸上風速高于標準經(jīng)濟風速(7+m/s)。殼牌全球能源資源數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)顯示，沙特在全球發(fā)展陸上風能潛能排行榜上排第13 名。沙特東北地區(qū)、中部地區(qū)和西部山系均有較高的發(fā)展風能的潛力。歷史數(shù)據(jù)顯示，上述3個區(qū)域的年均風速分別為5.0～5.5 m/s、9.0～9.5 m/s 和4.0～4.5 m/s，陸上風能開發(fā)潛力超過200 GW，平均容量系數(shù)達到35.2%

。如何利用本國的能源資源優(yōu)勢，在推動國家產(chǎn)業(yè)結構多元化發(fā)展和清潔能源轉(zhuǎn)型的同時維護自身世界能源樞紐的地位，也成為沙特未來發(fā)展的重點問題。

1.2 國家轉(zhuǎn)型發(fā)展

沙特作為世界上最大的石油生產(chǎn)和出口國，經(jīng)濟結構過于單一，一方面，沙特政府由于過度依賴資源出口帶來的收益，而將大部分財政預算撥給能源資源相關產(chǎn)業(yè)，忽視了在教育進步、科技創(chuàng)新等方面的投入。另一方面，由于國民多從事勞動密集型的資源行業(yè)工作，且往往習慣了高福利、高補貼的生活，對知識和技術的追求動力不足，本國勞動力整體素質(zhì)較差

。在政府和公民均不重視的情況下，沙特的人才儲備和創(chuàng)新能力薄弱。經(jīng)合組織2017年數(shù)據(jù)顯示，沙特25～34歲的年輕人中只有25.8%受過高等教育，在46 個國家中排名第38。同時據(jù)聯(lián)合國人類發(fā)展報告數(shù)據(jù)，2017 年沙特的創(chuàng)新指數(shù)為36.2，在127 個國家中位列55，較為落后

。

1.3 世界能源轉(zhuǎn)型趨勢

除沙特自身產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整外，世界清潔能源轉(zhuǎn)型的趨勢也督促沙特加快能源轉(zhuǎn)型步伐。近年來隨著氣候問題的日益突出，全球已形成統(tǒng)一明確的氣候治理愿景和低碳發(fā)展目標。隨著《巴黎協(xié)定》的生效，應對氣候變化已成為世界各國的共識，世界能源結構也經(jīng)歷著重大變革，世界能源發(fā)展呈現(xiàn)出低碳化趨勢。從世界能源未來發(fā)展圖景的關鍵指標來看，各主要能源展望報告的預測數(shù)據(jù)皆表明，未來世界能源需求量將繼續(xù)增加，到2050 年，世界一次能源供應增長在25%～60%

。清潔能源將成為滿足世界能源需求增長的主體，因此搶占能源轉(zhuǎn)型和清潔能源發(fā)展的制高點成為世界各國關注的熱點。

伴隨世界能源系統(tǒng)逐漸向清潔化方向轉(zhuǎn)型，能源供應的穩(wěn)定性問題也日益得到關注。清潔能源出力具有較大波動性、間歇性和隨機性的特點，如何保證清潔能源系統(tǒng)中能源供應的安全性和穩(wěn)定性也成為各國面對的主要問題之一。氫能作為優(yōu)秀的二級能源載體，清潔無碳，可以與電能、熱能、燃料等多種能源耦合，組成新型能源系統(tǒng)，而以綠氫(可再生能源電解水制氫)和藍氫(普通化石燃料制氫與碳捕捉與封存技術結合的制氫方案)為代表的低碳氫作為全球?qū)崿F(xiàn)碳中和目標的重要手段，開始受到世界各國的關注。在碳中和目標下，基于溫控1.5 ℃以內(nèi)的預測，預計到2050年全球氫能需求量將達到1.87 億～6.96 億噸，分別占2050 年全球能源消費總量的7%～24%，其中近1.50 億噸為海運市場交易，來自中日韓市場的低碳氫進口需求達到約8000 萬噸(相當于海運能源貿(mào)易的55%)；歐洲低碳氫能進口量約為2300 萬噸，占海運能源貿(mào)易總量的16%

，氫能領域?qū)⑽顿Y超過15萬億美元，減排二氧化碳超過800 億噸

。氫能將成為全球能源系統(tǒng)的重要組成部分。

SAP系統(tǒng)的出現(xiàn)使得企業(yè)信息系統(tǒng)之間的整合成為現(xiàn)實。SAP自身系統(tǒng)的優(yōu)越性使其可以支持多個外部接口技術，企業(yè)可以借助這些外部接口技術與SAP之間進行數(shù)據(jù)信息的交流共享，以此達到信息集成的目的。這是SAP系統(tǒng)中常見的幾種接口技術類型：RFC接口技術、BAPI接口技術、IDoc接口技術。

稱取0.100 0g 試樣于200 mL燒杯中，加入硝酸10 mL低溫加熱，待試樣溶解完畢后，加入硫酸(1+1)5 mL，低溫加熱至剛好冒三氧化硫白煙，加入氫溴酸3 mL，繼續(xù)加熱至冒三氧化硫白煙，取下冷卻，用少許水吹洗杯壁，加入鹽酸(1+1)10 mL微沸3min，取下冷卻，然后移入50 mL容量瓶中，用水定容。

沙特能源轉(zhuǎn)型面臨著世界能源系統(tǒng)發(fā)展清潔化和低碳氫能發(fā)展熱點化的雙重影響，同時其國內(nèi)的經(jīng)濟多元化發(fā)展需求也對其能源結構的調(diào)整提出更高的要求。豐富的油氣資源儲備和優(yōu)越的清潔能源資源是沙特能源轉(zhuǎn)型發(fā)展得天獨厚的優(yōu)勢，未來降低自身碳排放，推動清潔能源發(fā)展，促進開發(fā)利用氫能將成為沙特實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的重要抓手。

2 能源轉(zhuǎn)型及氫能發(fā)展趨勢

2.1 能源轉(zhuǎn)型政策

2022 年1 月，沙特能源部與其國內(nèi)單位簽署8 項合作協(xié)議，聯(lián)合推動氫燃料汽車、氫燃料公共汽車和列車、可持續(xù)航空燃料在沙特的項目試點

。

（1）推動新能源的開發(fā)利用，加快項目落地。2017 年，沙特在能源部下成立可再生能源項目發(fā)展辦公室(REPDO)，并提出國家可再生能源計劃(NREP)，同年開啟第1輪新能源項目招標，2個可再生能源項目總裝機達到700 MW，2019年開始第2輪新能源項目招標，6個項目總裝機為1.47 GW

，2020 年4 月REPDO 開啟第3 輪新能源項目招標，項目總裝機為1.2 GW

，相關項目信息如附錄所示。總發(fā)展目標方面，2019 年沙特更新其國家可再生能源計劃，上調(diào)2023 年可再生能源裝機目標至27.3 GW，包括20 GW 光伏和7.3 GW 的風電，計劃到2023年在可再生能源項目上投資500億美元，并規(guī)劃到2030年可再生能源裝機將達到60 GW

。

（2）提高項目國際合作程度，推進開發(fā)本地化。沙特新能源項目開發(fā)目前有兩種模式，一是以獨立發(fā)電商(IPP)模式公開招標，中標開發(fā)商(聯(lián)營體)與沙特購電公司簽署20～25年PPA，大多數(shù)清潔能源項目以此模式開發(fā)。二是通過競爭性談判模式來完成，該模式主要為沙特公共投資基金(PIF)負責的大型新能源投資開發(fā)項目，由PIF旗下的全資公司Badeel 統(tǒng)籌就規(guī)劃項目邀請意向開發(fā)商進行合作談判或非公開招標，達成一致后由PIF與開發(fā)商共同投資進行項目開發(fā)，目前只有一個Sudair 1.5 GW 光伏項目正在執(zhí)行。為提升項目國際參與程度，REPDO 要求超過100 MW 的大型項目必須由國際開發(fā)商擔任聯(lián)營體牽頭方，100 MW以下的項目沙特本地開發(fā)商可以擔任聯(lián)營體牽頭方，而為促進本土產(chǎn)業(yè)發(fā)展，REPDO 明確規(guī)定項目執(zhí)行期間項目公司本地成分比例不得低于17%，進入運營期后，本地成分需要分階段提升，滿足更為嚴格的沙特本地化率要求。

（3）促進清潔能源技術研發(fā)，增加產(chǎn)業(yè)競爭力。沙特政府根據(jù)國家可再生能源計劃指導建議，加快完善可再生能源部門技術研發(fā)和產(chǎn)品制造產(chǎn)業(yè)鏈，增強該國工業(yè)競爭力，組織阿卜杜勒阿齊茲國王科技城(KACST)、阿卜杜拉國王科技大學(KAUST)、阿卜杜拉國王石油研究中心(KAPSARC)、阿卜杜拉國王核能和可再生能源城(KACARE)、沙特基本工業(yè)公司(SABIC)、沙特國家石油公司(Aramco)等其國內(nèi)多個大學、企業(yè)及研究所開展聯(lián)合研究，推動相關可再生能源項目發(fā)展框架和落地研究。

(1)旱情監(jiān)測數(shù)據(jù)快速處理技術。旱情遙感監(jiān)測系統(tǒng)每天處理大量的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)的自動入庫。如何保證高效、穩(wěn)定、自動的數(shù)據(jù)接收是系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎，海量衛(wèi)星圖像的快速、自動化的數(shù)據(jù)處理是系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵。實現(xiàn)旱情數(shù)據(jù)無人值守入庫、多源數(shù)據(jù)快速處理，主要包括多機并行自動化入庫、基于數(shù)據(jù)模型的質(zhì)檢、基于規(guī)則的數(shù)據(jù)目錄動態(tài)創(chuàng)建、分布式并行全流程運行管理體系的引入、旱情監(jiān)測數(shù)據(jù)再處理研發(fā)和數(shù)據(jù)綜匯和制圖表達等技術。

根據(jù)LCOE成本：

2.2 氫能發(fā)展

隨著能源轉(zhuǎn)型政策和電力市場改革方針的雙管齊下，氫能成為沙特能源未來發(fā)展的重點發(fā)展方向之一，目前沙特政府正在根據(jù)世界氫能發(fā)展情況制定氫能戰(zhàn)略規(guī)劃和發(fā)展路線圖

，相關部門和企業(yè)負責人均發(fā)布沙特支持氫能發(fā)展的意愿，同時相關部門也積極探索氫能領域的國際合作和氫能應用，并在交通、能源貿(mào)易和生產(chǎn)、本地化等多個領域加快氫能應用步伐。

2019年，沙特阿美公司與美國空氣產(chǎn)品公司合作研發(fā)的沙特第1座加氫站建成并投入試運行，為從豐田公司進口的6輛Mirai燃料汽車提供氫能

。

幸福感作為一種主觀感受，其所受的影響因素是多方面的，正確而全面地認識影響幸福感的因素，是提升企業(yè)管理水平的基礎之一。

2020 年沙特主辦G20 峰會期間，提出氫能政策支持在能源轉(zhuǎn)型過程中至關重要，建議效仿碳排放證書設定氫證書和國際交易平臺，差異化灰氫、藍氫和綠氫的價值作用，激勵G20成員國加強在低碳氫領域的投資和研發(fā)，鼓勵成員國開展大型氫能項目開發(fā)，通過規(guī)?；档图夹g成本帶動氫能廣泛應用。6月，沙特國際電力和水務公司ACWA Power與美國空氣產(chǎn)品公司和沙特未來城NEOM 新城簽署協(xié)議，共同投資50 億美元，在沙特規(guī)劃的零碳城市NEOM建造一座裝機容量達到4 GW的綠色氫氨工廠，日產(chǎn)650 t綠氫，年產(chǎn)120萬噸綠氨。9月沙特阿美將40 t藍氨運往日本，成為世界上第1條藍氨示范供應鏈

。同月，沙特從韓國現(xiàn)代進口多種型號氫燃料汽車和公交車用于試驗

。

2021年3月，沙特阿美與韓國現(xiàn)代集團簽署合作協(xié)議，將從沙特運輸液化石油氣(LPG)至韓國，在當?shù)剞D(zhuǎn)化為氫氣后，在此過程中產(chǎn)生的二氧化碳將被帶回沙特存儲

。同月，沙特與德國簽署氫能合作的MoU，正式確立了雙方在低碳氫生產(chǎn)、加工、運輸及利用方面的合作

。10月，沙特宣布將投資1100億美元開發(fā)Jafurah氣田，作為世界上最大的天然氣田項目，未來其產(chǎn)生的大部分天然氣將用于生產(chǎn)藍氫。沙特能源大臣表示沙特計劃到2035 年生產(chǎn)和出口約400 萬噸氫氣能源，有望成為全球最大的氫能供應來源

。2021年底，沙特與美國Hyzon Motors 和法國Gaussin 簽署合作協(xié)議，共同推動氫燃料卡車沙特本地生產(chǎn)

。

2016 年初，在全球油價從115 美元/桶驟降到28 美元/桶的刺激下，沙特出臺“2030 愿景”

，全面深化社會、經(jīng)濟、能源多樣性改革，以“活力社會”“繁榮經(jīng)濟”和“雄心國家”為三大主線，確立了未來15 年的發(fā)展方向，并提出了沙特實現(xiàn)美好愿景的三大支柱：成為阿拉伯與伊斯蘭世界的核心國家、全球投資強國、連接亞歐非三大洲的世界樞紐。2016年6月，沙特政府提出“國家轉(zhuǎn)型計劃2020”，正式使用“國家轉(zhuǎn)型”的概念，該計劃是“2030愿景”的有機組成部分，包含8個主題涉及24 個政府機構，旨在實現(xiàn)“2030 愿景”的宏偉目標和要求

。核心目標是大幅提高非石油經(jīng)濟的收入，到2020年創(chuàng)造45萬個新就業(yè)機會。能源轉(zhuǎn)型是沙特從石油依賴性經(jīng)濟向多元化經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的一個重要內(nèi)容，而沙特政府也從多方面采取行動來推進能源系統(tǒng)調(diào)整，促進新能源開發(fā)。

國際能源署等國際研究機構和智庫部門均認為沙特氫能開發(fā)前景廣闊，未來將成為世界氫能生產(chǎn)的主要地區(qū)之一，同時憑借其優(yōu)越的地理位置，完善的能源產(chǎn)業(yè)基礎和能源貿(mào)易體系，沙特將可能成為世界最大的氫能供應國

。

世界應對氣候變化步伐在逐漸加快，沙特能源轉(zhuǎn)型刻不容緩。作為全球公認氫能發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮膰抑?，在現(xiàn)有的能源轉(zhuǎn)型政策下，盡快制定氫能發(fā)展規(guī)劃，牢牢把握氫能發(fā)展的契機，將成為沙特調(diào)整能源系統(tǒng)架構、實現(xiàn)國家自主承諾的重要機遇。

3 氫能發(fā)展分析

氫能利用可以分為灰氫(普通化石燃料制氫)、藍氫和綠氫。目前，已有的大型綠氫項目成本為2.5～4.5美元/kg，而灰氫價格為1～1.8美元/kg，藍氫價格為1.4～2.4美元/kg

。在中短期內(nèi)，沙特可依托自身油氣資源發(fā)展藍氫經(jīng)濟，加快完善上下游產(chǎn)業(yè)鏈，夯實基礎設施建設，搭建氫能交易樞紐，掌握氫能經(jīng)濟話語權，同時推動綠氫技術規(guī)?；_發(fā)，推進氫能經(jīng)濟長續(xù)化發(fā)展。長期來看，沙特可以充分發(fā)揮本國優(yōu)越的清潔能源資源稟賦，在綠氫產(chǎn)業(yè)規(guī)?；陚浒l(fā)展的情況下，依托本國前期完善的氫能產(chǎn)、運、儲設施和項目經(jīng)驗，繼續(xù)維持在氫能領域的全球領先地位，實現(xiàn)國家能源經(jīng)濟轉(zhuǎn)型。

3.1 藍氫經(jīng)濟性分析

藍氫是將普通化石燃料制氫方式，即灰氫與碳捕捉技術結合的制氫方案，可大幅度減少制氫過程中的碳排放，其發(fā)展?jié)摿εc化石資源條件相關。2020年底沙特已探明天然氣儲量達到8.4萬億立方米，位居全球第六，占世界天然氣儲量的4.5%

，中短期內(nèi)利用天然氣資源發(fā)展藍氫技術潛力巨大。本節(jié)將對沙特藍氫的經(jīng)濟性進行分析。

（1）實驗分組設置[14]：參考相關文獻劑量設計方法，本實驗設對照組、模型組、復方α-酮酸片組、培哚普利片組、尿毒清組和JYP工藝A、B、C組，共8組，每組10只，雌雄各半。

天然氣制氫成本LCOH主要包括3部分：天然氣成本(LCOG)、資本支出(CAPEX)和運營支出(OPEX)。其中：LCOG(天然氣燃料成本)反映了制氫成本中的燃料成本因素，目前占制氫總成本的45%～75%。CAPEX(資本支出)反映了前期蒸汽重整設施投資成本，占制氫總成本12%～20%。OPEX(年運營支出)反映了蒸汽重整工廠建成后每年設施維護、人工、稅務等費用支出。

天然氣制取的氫氣為灰氫，需要加裝碳捕捉裝置減少碳排放后才能被稱為藍氫，但對其中二氧化碳的捕捉率界限全球目前沒有統(tǒng)一的標準，一般項目對于藍氫碳捕捉率的定義會介于70%～95%，2019 年歐洲綠氫及低碳氫標準制定項目組提出歐盟藍氫的參考標準，基于天然氣制灰氫方案，減少60%的溫室氣體排放即可認為是藍氫，以此測算，相較于灰氫排放基準91 g/MJ [328 g/(kW·h)]，藍氫的碳排放標準為36.4 g/MJ[131 g/(kW·h)]。加裝CCS 裝置將大幅提高天然氣制氫價格，使資本支出升高80%，燃料成本升高約10%，運營支出升高約90%。

（4）加快電力市場改革，增加市場活力。目前沙特本國電力市場中發(fā)電、購電、輸電、配電環(huán)節(jié)相互獨立，但絕大多數(shù)環(huán)節(jié)及裝機由國有企業(yè)控制，沙特發(fā)電側(cè)65%來自沙特電力公司(SEC)，7.6%來自沙特國家海水淡化公司(SWCC)，私營或外資的獨立發(fā)電商(IPP)占比則為17.4%，沙特電力采購公司(SPPC)是沙特電力市場的唯一購電方，輸電、配電也由國有公司沙特國家電網(wǎng)(National Grid SA)、沙特電力公司和馬拉菲克(Marafiq)控制

，總體來說私營占比較小。為實現(xiàn)高占比清潔能源下的新型電力系統(tǒng)機制，沙特政府自2016 年起對本國電力市場系統(tǒng)進行改革，針對發(fā)電、購電、輸電、配電等一系列環(huán)節(jié)進行私有化進程，促進私營企業(yè)進入電力市場，推動電力系統(tǒng)清潔化和市場化發(fā)展。

1.2.1 起搏器綜合征 起搏器綜合征是指單腔心室起搏過程中，因心房收縮時恰逢心室起搏收縮、房室瓣關閉，心房血向靜脈返流并激活心房壓力感受器，引起反射性血壓下降等血流動力障礙。發(fā)生率為5%～10%。

藍氫的成本LCOH(B)計算為：

式中，

為CAPEX投資；

為固定設備運維成本；

為可變運維成本；

為折現(xiàn)率，

=6%；

(H

)為氫氣年產(chǎn)量；

為時間，設定為20年。

投資成本(CAPEX)方面。投資成本主要為電解槽成本，而未來電解槽的投資成本將從電解槽電堆降本、系統(tǒng)降本兩方面下降。到2050 年，全球電解槽系統(tǒng)規(guī)模將進入TW時代，電解槽系統(tǒng)成本相較目前將降低70%，同時電解槽壽命也將由現(xiàn)在的10年增長至20年

。

城鄉(xiāng)關系是城市的必然產(chǎn)物，是廣泛存在于城市和鄉(xiāng)村之間的相互作用、相互影響、相互制約的普遍聯(lián)系與互動關系，是一定社會條件下政治經(jīng)濟關系等諸多因素在城市和鄉(xiāng)村關系的集中反映。早期的城市空間研究起始于空間的非社會性，如城市地理學、城市經(jīng)濟學都側(cè)重于從理論和模型的變量計算中關注城市發(fā)展。隨著芝加哥學派對城市社會發(fā)展和伴生問題的關注，城鄉(xiāng)關系才開始成為空間社會學研究的主題。

固定運維成本

包括制氫設備運維成本

，純化設備運維成本

，存儲設備運維成本

，計算公式為：

式中:ainitial和afinal分別是a的初始值和終值。μ是對數(shù)調(diào)整因子,0<μ> <1稱為對數(shù)壓縮因子,算法的搜索范圍相對上移;μ>1稱為對數(shù)膨脹因子,算法的搜索范圍相對下移。μ=1,最后a收斂于afinal,本文中μ=1。μ越小,a遞減越慢,在算法的后期可以進行更精細的局部搜索。在實際應用中,對不同的優(yōu)化問題可以適當?shù)恼{(diào)整μ的值。

μ

可變運維成本

包括天然氣費用

，電費

和水費

，計算公式為：

隨著全球清潔能源轉(zhuǎn)型的進行及其國內(nèi)能源轉(zhuǎn)型進程的推動，中長期來看，沙特可利用其清潔能源資源發(fā)展綠氫，支持其氫能經(jīng)濟的進一步發(fā)展。

3.2 綠氫經(jīng)濟性分析

根據(jù)模型最終沙特的藍氫制取成本位于1.4～2.35 美元/kg 之間，與全球范圍內(nèi)其他主要國家對比，如圖2所示，仍具有較大優(yōu)勢，因此中短期內(nèi)發(fā)展藍氫方案對于沙特能源轉(zhuǎn)型具備經(jīng)濟可行性。

綠氫發(fā)展主要依賴本國可再生能源資源特性。未來隨著可再生能源的大規(guī)模開發(fā)，將支持沙特的綠氫發(fā)展。下面將對沙特綠氫發(fā)展的經(jīng)濟性進行分析。

綠氫成本主要由3部分組成：電力成本(LCOE)，即可再生能源電力成本，資本支出(CAPEX)，主要為電解槽系統(tǒng)成本，運營支出(OPEX)。綠氫受電價和資本支出影響較大，兩者占總成本的比例超過90%，電解槽的技術參數(shù)，如電解效率、壽命、年滿載小時數(shù)也影響最終的綠氫成本

。盡管目前綠氫不具備成本優(yōu)勢，但從能源轉(zhuǎn)型及深度脫碳角度出發(fā)，考慮碳減排效益，未來隨著可再生能源發(fā)電成本逐漸下降，綠氫成本將逐漸降低，最終實現(xiàn)低價零碳氫氣經(jīng)濟，滿足全球能源轉(zhuǎn)型需求。

電力成本(LCOE)方面。根據(jù)相關數(shù)據(jù)，目前沙特的大型光伏項目LCOE 約為2 美分/kWh

(25 年PPA 價格為1.04 美分/kWh

)，到2050 年沙特可再生能源電力LCOE 預計將較2020 年下降30%，達到1.4 美分/kWh

。目前世界主流電解槽工藝能耗約為50～55 kWh/kg(轉(zhuǎn)化效率為65%)，未來隨著電解槽工藝的逐步完善提升，預計到2050年堿式電解槽電解效率可以提升至45 kWh/kg(轉(zhuǎn)化效率達到76%)，而SOEC技術下電解效率將達到40 kWh/kg

。

CAPEX 投資成本

包括制氫設備投資成本

，純化設備投資成本

，存儲設備投資成本

，計算公式為：

綠氫的成本LCOH(G)計算為：

CAPEX投資成本

包括電解槽投資成本

，加壓設備投資成本

，存儲設備投資成本

，計算公式為：

固定運維成本

包括電解槽運維成本

，加壓設備運維成本

，存儲設備運維成本

，電解槽置換成本

，計算公式為：

可變運維成本

包括電費

和水費

，計算公式為：

氫氣年產(chǎn)量

(H

)由電解槽功率

，電解槽效率

和氫氣的低熱值LHV(H

)組成，計算公式為：

按照現(xiàn)有模型計算，當前在沙特可再生能源電價LCOE為2美分/kWh時，沙特綠氫理論價格約為2.45美元/kg，而到2050年，沙特可再生能源電價理論成本為1.4 美分/kWh

時，而隨著設備價格的下降，其綠氫價格將降至0.77 美元/kg，在全球范圍內(nèi)較灰氫和藍氫具備較強競爭力。

1）停工開始階段，含油污水排放后路就受到了限制，為了降低在吹掃過程中產(chǎn)生大量含油污水，輕油管線吹掃一律選擇用蒸汽，有效的降低了含油污水的產(chǎn)生。

同時與世界相關能源消費大國/區(qū)域綠氫生產(chǎn)成本相比

，如表2所示，沙特綠氫成本更具優(yōu)勢。

3.3 氫能貿(mào)易

沙特可通過氫能貿(mào)易保持自身能源出口競爭力。根據(jù)世界未來綠氫供需情景

，如圖3 所示，未來沙特具有高出口潛力，而歐洲、東北亞等地具有進口潛力。沙特可依托自身優(yōu)越的地理位置和綠氫成本優(yōu)勢，將氫能外送，實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟多元化發(fā)展。

未來氫能國際貿(mào)易將參考全球天然氣貿(mào)易方式，主要分為管道運輸和液態(tài)海運兩種模式

。其中海運又主要分為液氫、液態(tài)有機氫載體(LOHC)和液氨3 種運輸模式，3 種運輸方式均是將氫液化后運輸。相關運輸模式的對比見表3，管道運輸與液態(tài)海運均有不同優(yōu)缺點，實際運輸方式應根據(jù)運輸情景進行選擇。

沙特具備良好的地理位置環(huán)境，但鑒于沙特與主要輸氫目的地之間的地理因素，未來管道輸氫實現(xiàn)難度較大，因此在沙特氫能外送上將主要對海運模式進行比較分析。

海運模式的成本主要分為投資成本(CAPEX)、固定運維成本(OPEX)和可變運維成本(OPEX)三部分。其中投資成本主要包括：運輸管道和壓縮機、液化設施、運輸船、存儲設施和氣化設施的投資成本。固定運維成本(OPEX)主要包括：運輸管道和壓縮機運行，液化設施運行，運輸船運行，存儲設施運行和氣化設施運行的成本?？勺冞\維成本(OPEX)主要包括：壓縮機供能、液化設施供能、運輸船燃料和港口費用和氣化設施供能成本

，相關運輸成本設定見附錄。

當FeCrBSi添加量分別為0，1%，3%，5%和7 %時，對MIM 304L不銹鋼試樣燒結性能的影響進行了研究．圖3為不同添加量FeCrBSi對304L試樣的燒結密度和孔隙度的影響．從圖3可見，在1340 ℃燒結溫度下，燒結密度隨著FeCrBSi添加量的增加而提高，分別為7.69，7.74，7.80，7.85和7.89 g/cm3，而孔隙度則反之，表明FeCrBSi的添加對試樣在較低溫度下燒結時的致密度有增強作用．

以沙特-日本氫能為例，選取沙特未來氫能生產(chǎn)基地之一的NEOM新城至日本東京做成本分析，氫氣從NEOM城通過300 km 管道運輸至沙特杜巴港液化，通過海運15600 km 至東京港，相關管道和海運技術參數(shù)見附錄。計算3種海運模式的價格處于1.26～2.11美元/kg之間，中短期內(nèi)疊加藍氫成本1.4美元/kg，綜合成本為2.66～3.51美元/kg，遠期疊加綠氫成本0.77 美元/kg，綜合成本為2.03～2.88 美元/kg，較日本本土綠氫價格4.1 美元/kg

具備較大優(yōu)勢。

而對于沙特-歐洲氫能運輸，選取NEOM 新城至歐洲天然氣樞紐意大利米蘭方案做成本分析，氫氣從NEOM 城通過300 km 管道運輸至沙特杜巴港液化，然后通過海運2300 km至西西里島，氣化后通過1200 km管道運輸至意大利米蘭。3種海運模式成本如圖4所示。

NEOM-米蘭海運價格處于0.84～1.30美元/kg之間，中短期內(nèi)疊加藍氫成本1.4美元/kg，綜合成本為2.24～2.7美元/kg，遠期疊加綠氫成本0.77美元/kg，綜合成本為1.61～2.07 美元/kg，較歐洲本土綠氫成本2.27～2.83美元/kg

具有較強競爭力。

我國水資源空間分布異質(zhì)性大，水庫的建設與發(fā)展在我國社會經(jīng)濟發(fā)展中占有極為重要的戰(zhàn)略地位，在防洪、灌溉、發(fā)電、航運、旅游等方面發(fā)揮著巨大的作用[1]。但是，水庫在帶來巨大經(jīng)濟效應時，其產(chǎn)生的諸多生態(tài)環(huán)境問題也在日益突顯。而目前生態(tài)文明被提到了前所未有的高度。在該背景下，評估水庫對區(qū)域生態(tài)環(huán)境效應顯得十分重要。

4 挑戰(zhàn)及建議

綜上，綜合沙特氫能成本和運輸成本，充分利用其優(yōu)越的地理位置和豐富的自然資源發(fā)展氫能經(jīng)濟，將是其擺脫石油產(chǎn)業(yè)依賴、實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型、完成2060 碳中和目標的重要機遇，同時也是實現(xiàn)經(jīng)濟多元化發(fā)展和“2030 愿景”的重要手段。而未來氫能貿(mào)易也將對現(xiàn)有國際能源貿(mào)易情景帶來較大影響，這將是氫能資源豐富的國家和地區(qū)的重要發(fā)展機遇。清潔能源資源稟賦優(yōu)越的國家，例如智利、突尼斯、摩洛哥、阿根廷等國家都可利用本國優(yōu)越的資源開發(fā)氫能，積極布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈的上下游，在世界能源轉(zhuǎn)型的過程中探尋本國能源發(fā)展的新道路，開辟經(jīng)濟發(fā)展的新路線，從而在這百年未有之大變局中尋求國家的新發(fā)展。然而能源轉(zhuǎn)型和氫能經(jīng)濟發(fā)展既是機遇，也是挑戰(zhàn)，如何保障清潔能源占比過高的能源系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性、怎樣在前期帶動氫能經(jīng)濟開發(fā)、氫能開發(fā)后的本地利用和對外貿(mào)易等均是該類國家面臨的難題，而沙特作為代表性國家，在當下其能源轉(zhuǎn)型和氫能經(jīng)濟的發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)不容忽視：

一是能源轉(zhuǎn)型目標與行動脫節(jié)，欠缺系統(tǒng)規(guī)劃，轉(zhuǎn)型計劃實施困難。多年來經(jīng)濟系統(tǒng)與石油綁定，在實施能源轉(zhuǎn)型過程中國家和政府掉頭緩慢，同時缺少能源轉(zhuǎn)型的細化方案，使得能源轉(zhuǎn)型沒有詳細的實施路徑指導，致使轉(zhuǎn)型目標過于空洞。根據(jù)沙特國家可再生能源計劃，2023 年可再生能源裝機目標設定為27.3 GW，然而目前其國內(nèi)可再生能源項目總裝機僅為417 MW，加上正在建設和招標中的項目也剛剛達到4.87 GW，距離目標差距較大，從現(xiàn)有發(fā)展趨勢推測，按時實現(xiàn)制定的可再生能源目標難度較大，規(guī)劃與現(xiàn)實較為脫節(jié)。

二是氫能落地項目較少，前期開發(fā)困難。盡管目前全球范圍內(nèi)綠氫項目開發(fā)火熱，總開發(fā)規(guī)模達到207 GW，但長期規(guī)劃項目居多，并主要位于歐洲、澳大利亞等地區(qū)，且預計開發(fā)時間已規(guī)劃至2030 年，在氫能經(jīng)濟發(fā)展的前期，技術成熟度、落地項目匱乏、項目運營經(jīng)驗缺失都將成為阻礙。

三是技術人才體系儲備較差，科研實力較低。沙特教育與行業(yè)需求長期存在錯位現(xiàn)象，沙特本土人才培養(yǎng)缺乏物理科學、化工能源、工程建設等方面的專業(yè)人才培養(yǎng)機制。盡管沙特當前和未來將進一步重視教育，但是學科建設、人才培養(yǎng)需要一個較長的過程。沙特在相當一段時間將缺少充足的、合格的專業(yè)技術人才支撐能源轉(zhuǎn)型。同時相關領域的技術依賴進口，自身科研實力的缺失也使得能源轉(zhuǎn)型舉步維艱，這將對其國內(nèi)能源轉(zhuǎn)型和氫能發(fā)展造成較大阻礙。

為盡快實現(xiàn)沙特“2030愿景”，未來沙特政府亟須加快制定切實可行的能源轉(zhuǎn)型計劃和積極推動清潔能源開發(fā)。建議沙特政府逐步完善相關機制，從以下幾方面加快推動能源轉(zhuǎn)型和氫能發(fā)展：

泰勒曾說，與其說科學管理是單個要素的組成，倒不如說是所有這些要素的整合:“(1)它是科學，不是單憑經(jīng)驗方法；(2)它是和諧，不是沖突；(3)它是合作，不是個人主義；(4)它以最大產(chǎn)出代替有限產(chǎn)出；(5)它讓每個人達到最高效和獲得最大富?！薄?/p>

一是增強明確的轉(zhuǎn)型意識。要成為世界能源轉(zhuǎn)型的先行者，沙特政府首先需要樹立明確的能源轉(zhuǎn)型和社會變革意識，提高能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略地位，并在戰(zhàn)略層次上統(tǒng)一協(xié)調(diào)政府部門、企業(yè)和國家投資基金的動作，做到真正的步調(diào)一致推動能源轉(zhuǎn)型。二是制定切實可行的能源轉(zhuǎn)型計劃。政府部門繼續(xù)細化可再生能源發(fā)展方案，并根據(jù)進度適時調(diào)整，推動相關企業(yè)積極落實項目開發(fā)計劃。三是加強技術、教育領域投資。扶持推動相關大學、企業(yè)進行能源技術研發(fā)和商業(yè)化進程，投資現(xiàn)有的清潔能源技術研發(fā)和技術創(chuàng)新，同時提升各種能源轉(zhuǎn)型項目中本地成分占比要求，促進技術轉(zhuǎn)移，帶動本地產(chǎn)業(yè)發(fā)展。四是加強國際合作。推動與歐洲、日本等地區(qū)和國家的技術和項目合作，加快技術合作落地，優(yōu)化示范項目上線，積極優(yōu)化投資環(huán)境，引入國際資本推動能源轉(zhuǎn)型進程，加強多邊合作和協(xié)調(diào)行動，推動區(qū)域內(nèi)相關產(chǎn)業(yè)聯(lián)合發(fā)展。

沙特積極推進能源轉(zhuǎn)型也將對綠色“一帶一路”發(fā)展和中資企業(yè)拓展海外業(yè)務具有重要意義。2021年9月，國家主席習近平在第七十六屆聯(lián)合國大會發(fā)言中指出：“中國將大力支持發(fā)展中國家能源綠色低碳發(fā)展，不再新建境外煤電項目”。這是中國為應對全球氣候變化做出的又一重大標志性努力，不僅引起了國際社會廣泛而積極的關注與反響，而且也進一步證實中國參與、貢獻和引領全球氣候變化進程的決心。對于中資企業(yè)出海來說，積極參與國際清潔能源項目是響應國家支持發(fā)展清潔能源承諾的企業(yè)擔當。在之前中資企業(yè)參與的西亞北非地區(qū)清潔能源項目中，如摩洛哥瓦爾扎扎特太陽能項目、埃及本班太陽能園區(qū)、卡塔爾哈爾薩光伏項目等，其更多承擔EPC 承包商或供應商等角色，對于項目開發(fā)、投融資等方面參與較少，沙特能源轉(zhuǎn)型及氫能發(fā)展將是中資企業(yè)打通項目開發(fā)上下游、實踐“走出去”戰(zhàn)略的重要機遇。相關企業(yè)可依托國內(nèi)較為成熟的技術、經(jīng)驗、標準、運營模式，積極參與沙特清潔能源及藍氫、綠氫項目的上下游環(huán)節(jié)，提高在項目開發(fā)、投資、建設、運維和咨詢等環(huán)節(jié)的參與度，提升地區(qū)新型項目開發(fā)的話語權，加強企業(yè)在碳中和背景下的全球競爭力，同時在海外項目承包商服務趨同的情況下，拔高企業(yè)服務領域差異化能力，在國內(nèi)國際雙循環(huán)下構建企業(yè)新發(fā)展戰(zhàn)略。

5 結 論

綜上，本文認為沙特能源轉(zhuǎn)型及氫能發(fā)展是其重塑世界能源樞紐、推動能源轉(zhuǎn)型、促進經(jīng)濟多元化發(fā)展的重要機遇，對沙特落實國家轉(zhuǎn)型、保障能源安全和實現(xiàn)“2030愿景”有著重要意義。

聚類分析是一種多元統(tǒng)計的分析方法，其原理為：在沒有先驗知識的條件下，根據(jù)數(shù)據(jù)本身的統(tǒng)計特征，對評價指標進行分類，分類結果屬于同一類，其研究對象具有較大的相似性，而屬于不同類的對象便具有較大的差異性[13-14].聚類分析屬于探索性分析，即不需要確定的分類標準，可依據(jù)樣本數(shù)據(jù)自動進行分類，其研究結果具有客觀性和科學性.由于研究數(shù)據(jù)較大和參考前人研究成果，采用K-均值聚類分析法(K-means)進行研究，計算步驟如下：

本文從沙特能源電力供需現(xiàn)狀和能源發(fā)展規(guī)劃入手，分析論證了沙特能源轉(zhuǎn)型的必要性和氫能發(fā)展的經(jīng)濟可行性，規(guī)劃其國家氫能發(fā)展路徑。沙特近年來致力推行經(jīng)濟和社會改革，務求實現(xiàn)徹底轉(zhuǎn)型，令國家發(fā)展邁向新紀元，而“2030 愿景”作為重要方針，對其能源轉(zhuǎn)型具有指導作用，能源轉(zhuǎn)型已成為其國家戰(zhàn)略的重要組成部分，而氫能作為清潔能源發(fā)展的主要抓手也將成為沙特實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的一個重點發(fā)展領域。隨著世界各國對低碳發(fā)展的逐漸重視，氫能技術將成為全球關注的熱點，對于降低藍氫、綠氫生產(chǎn)成本和運輸成本提供了技術支撐；而沙特具備豐富的天然氣資源，完善的能源基礎設備和優(yōu)秀的清潔能源資源稟賦，發(fā)展氫能得天獨厚，未來將是實現(xiàn)沙特能源轉(zhuǎn)型的重要機遇，而智利、突尼斯、摩洛哥和阿根廷等國家等可以依托自身優(yōu)越的清潔能源資源，參考沙特能源轉(zhuǎn)型和氫能發(fā)展，針對性地提出本國發(fā)展方案，從而在世界能源變革的浪潮中掌握先機，促進國家能源結構優(yōu)化升級，帶動經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

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[43]IEA..The future of hydrogen[R/OL].https://iea.blob.core.windows.net/assets/9e3a3493-b9a6-4b7d-b499-7ca48e357561/The_Future_of_Hydrogen.pdf.

[44]IRENA. Hydrogen from renewable power—Technology outlook for the energy transition. 2018[R/OL]. https://www. irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2018/Sep/IRENA_Hydrogen_from_renewable_power_2018.pdf.

[45]IRENA. Renewable power generation costs in 2020[R/OL]. https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2021/Jun/IRENA_Power_Generation_Costs_2020.pdf.

[46]Saudi Gulf Projects. Saudi Arabia signed power purchase agreement for 2,970 MW solar PV projects[EB/OL]. https://www.saudigulfprojects.com/2021/04/saudi-arabia-signed-power-purchaseagreement-for-2970mw-solar-pv-projects/.

[47]IRENA. Future of solar photovoltaic[R/OL] https://irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2019/Nov/IRENA_Future_of_Solar_PV_2019.pdf.

[48]IRENA. Green hydrogen cost reduction-scaling up electrolysers to meet the 1.5C climate coal[R/OL] https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2020/Dec/IRENA_Green_hydrogen_cost_2020.pdf.

[49]IRENA. Hydrogen: A renewable energy perspective[R/OL]. https://www. irena. org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2019/Sep/IRENA_Hydrogen_2019.pdf.

[50]Strategy&. the dawn of green hydrogen—Maintaining the GCC's Edge in a decarbonized world 2020[R/OL]. https://www.strategyand.pwc.com/m1/en/reports/2020/the-dawn-of-green-hydrogen/the-dawn-of-green-hydrogen.pdf.

[51]HURSKAINEN M, IHONEN J. Techno-economic feasibility of road transport of hydrogen using liquid organic hydrogen carriers[J].International Journal of Hydrogen Energy,2020,45(56):32098-32112.

[52]DNV G L. Study on the import of liquid renewable energy:Technology cost assessment[R/OL]. https://www.gie.eu/wp-content/uploads/filr/2598/DNV-GL_Study-GLE-Technologies-and-costsanalysis-on-imports-of-liquid-renewable-energy.pdf.

[53]ENTSO-E. TYNDP 2020 scenario report[R/OL]. https://2020.entsos-tyndp-scenarios. eu/wp-content/uploads/2020/06/TYNDP_2020_Joint_ScenarioReport_f inal.pdf.

[54]B?E A V, GULLBR? D O, REINERTSEN T A. An efficiency comparison of liquid hydrogen, ammonia, and liquid organic hydrogen carriers for maritime use[D]. H?gskulen p? Vestlandet,2021.