随着世界各国竞相追求增长并期望将其大部分人口提升至可观收入水平，工业化的驱动力持续升级。
过去二十年间，许多农业经济体已向工业活动转型。随着世界更多地区实现城市化，能源需求将进一步增加。世界对更多能源的渴求与各国承诺的净零排放目标形成了鲜明对比。解决这一难题的唯一途径，是逐步转向太阳能、风能、氢能和氨能等低碳能源。在全球范围内，工业部门是巨大的财富创造者，因为企业制造着我们日常生活中不可或缺的材料和商品。工业园区——能源生产、电力分配、商品制造和运输等大型设施集中布局的场所——是经济和工业活动的关键地理枢纽。
工业集群约占全球二氧化碳排放量的15%至20%，因此一直是减排的关键目标。这一惊人的排放比例表明，对排放密集型工业活动集中的工业园区进行脱碳迫在眉睫。工业园区脱碳还将在可再生能源、储能、低碳交通以及碳捕集、利用与封存（CCUS）等各种技术的部署领域，创造新的创新和技术机遇。这将有助于提升工业园区企业在全球市场中的竞争力。
氢能：脱碳之路
在考虑工业园区脱碳这一战略要务时，很可能需要氢能等清洁低碳燃料来提供关键的长期解决方案。太阳能和风能作为发电替代方案前景广阔，但它们面临太阳能电池板回收利用问题以及风能依赖天气模式等挑战。为解决这些局限性，在有利的监管制度和技术进步的支持下，氨和氢等替代燃料正被探索。氨虽然生产成本较低，但存在毒性问题，限制了其广泛使用。另一方面，氢虽然无毒，但生产、储存和运输需要更多能源。一种平衡的方法，整合各种可再生能源，是塑造可持续能源未来的关键。通过利用优势并克服不足，我们可以朝着更绿色、更有韧性的能源格局努力。
氢能有可能成为化石燃料的零碳替代品，尤其是在经济中难以减排的行业。它可用于发电和工业过程。这种清洁燃料用途广泛、具有反应性、可储存和可运输。目前依赖天然气的设施可以通过升级或改造现有的天然气系统，转而使用清洁氢能。通过可再生能源生产的绿氢和通过化石燃料结合碳捕集生产的蓝氢，其成本将随时间推移而下降，但需要创造需求以降低成本，并且需要建设广泛的输送基础设施。
新的政府目标、政策和补贴对于实现这一目标至关重要。截至2022年，根据国际能源署（IEA）的数据，承诺在其能源系统中采用氢作为清洁能源载体的政府总数已增至26个。工业集群的温室气体排放通常被认为是难以减排的，因此必须利用清洁氢能。
在未来几十年中，工业园区（如石化中心）将通过以下关键途径实现脱碳：减少基于化石燃料的炼油业务；在可行的情况下实现工艺电气化；以及在电气化技术上不可行的情况下，大型石化装置将以氢能而非天然气为燃料。
在成熟工业园区，最终将开发出氢能管道共用基础设施，以容纳各种重工业。这将主要由私营部门联合体牵头，并由地方政府资助。管道基础设施可沿工业园区内的管道走廊铺设，最终甚至可连接同一陆块上的多个园区。
富氢天然气（HENG）也将在天然气向氢燃料发电转型过程中发挥关键作用。这种混合燃料将使清洁氢能能够通过现有天然气管道输送。氢能的来源可以是绿氢或蓝氢，或两者结合，既可进口也可本地生产。随着此类配置在世界各地成形，将刺激新的供应链路线和海上氢运输基础设施的建设。将需要新的超低温船舶，以在零下253摄氏度的温度下以液化形式（称为LH2）运输氢。氢也可以通过氨、液态有机氢载体（LOHC）或甲基环己烷（MCH）等其他能源载体运输。
工业园区脱碳：需要考虑的因素
清洁氢能需要规模化以支持绿色未来
氢能尚未成为万能解决方案，因为当今使用的大部分氢气是利用化石燃料生产的，这会将二氧化碳排放到大气中，加剧气候危机。天然气目前是氢气生产的主要来源，约占全球每年约7000万吨专用氢气产量的四分之三。
国际能源署确定了短期内促进氢能发展的四个机遇，以推动其清洁、广泛使用：使工业港口成为扩大清洁氢能使用的神经中枢；依托现有基础设施，如数百万公里的天然气管道；通过车队、货运和走廊扩大氢能在交通领域的应用；以及启动氢能贸易的首批国际航运路线。聚焦于这些现实世界的跳板，有助于氢能实现必要的规模，从而降低成本和减少政府及私营部门的风险。虽然每个机遇都有不同的目的，但四个机遇也相互促进。因此，清洁氢能需要规模化以支持清洁能源的未来。
能源转型与脱碳的七大支柱是：
- 运营效率
- 天然气转型
- 低碳电力/公用事业
- 低碳燃料/材料
- 碳捕获、利用与储存
- 自然碳汇
- 行为变革
工业脱碳意味着重新构想生产过程
数据稀缺是工业园区脱碳面临的一项挑战。工业园区和能源基础设施的温室气体减排大多被分开研究和分析，很少有研究在工业园区层面探讨和解决能源基础设施脱碳这一主题。为工业园区提供动力的基础设施被定义为位于园区内的共享公用事业，为园区及更广阔空间提供能源（如热能和电力）。该基础设施将能源、水和污染物联系在一起。对于大多数工业园区，可以从能源基础设施的角度实施适用的温室气体减排措施，但障碍依然存在。
挑战在于，许多工业园区现有的能源基础设施严重依赖化石燃料。用清洁替代方案改造或更换这些基础设施可能成本高昂且耗时。工业脱碳过程要求从头开始重新构想生产流程，并通过昂贵的重建或改造来重新设计现有场地。采用低碳生产流程的企业将在中短期内面临成本增加，这可能使它们在全球商品市场中处于经济劣势。同样重要的是要注意，由于存在制造、炼油和化工生产等能源密集型产业，工业园区通常具有高能源需求。
政府的参与至关重要
政府的参与以及与行业的合作，对于加速全球工业园区向净零排放转型至关重要。政府可以创造有利条件以吸引投资，并建立对发展合作的信心，例如“工业集群向净零转型”倡议。
该倡议提供的支持包括公私合作和跨行业伙伴关系。这正是需要政府参与（尤其是立法者和监管者）的渠道。可以实施深入、针对具体国家的政策和公共资金分析、与政策制定者和金融部门领导者的圆桌会议，以及交流最佳实践和工具以建立公私合作。例如，一个国家的主管部门可以考虑升级其国家绿色标准，并通过引入更雄心勃勃的目标和激励措施来推广绿色工业园区；改进数据收集和分析系统，以根据国内和国际标准跟踪和优化工业园区绩效；加强法规执行并利用政策推动因素，如通过关于工业园区管理的专门法律。
政府还可以为范围三供应链脱碳提供激励措施，以加速碳中和实施。供应链内部的脱碳在实现全面净零目标方面发挥着关键作用，而企业处于独特的地位，可以通过激励措施影响供应商的行为、运营和投资。
结论
当各国努力兑现净零承诺时，政策制定者正在竞相寻找可持续的化石燃料替代品，以实现重工业脱碳。钢铁、水泥和石化等行业是全球最大的排放源之一，且本质上是难以脱碳的。为此，国际能源署指出，包括英国、加拿大和荷兰在内的几个主要经济体正在提供资金，以支持在高排放工业集群中部署氢能和CCUS项目，并参与政策和商业模式试验以减少碳排放。支撑这些活动的希望是，产业集群提供的规模经济、联合效率机遇和共享学习潜力将启动工业转型，锚定早期需求并培育低碳技术的初始市场。
要成为一种有效的清洁低碳燃料，工业部门依赖于增加对绿氢和蓝氢的需求和供应。然而，积累政治资本、发展可再生能源产能以及克服技术挑战以规模化该技术，使其在重工业脱碳中发挥重要作用，可能需要数十年的时间。
因此，对于希望快速调动资源和资本用于氢能生产的国家来说，挑战是巨大的。政策制定者在创造有利的监管环境方面可以发挥关键作用，激励氢能就绪基础设施的发展并刺激创新。