编者按：作为欧洲老牌工业城市的汉堡汇集了建立氢能经济的最佳基础设施、技术条件以及相关资源，开拓了大量的氢能项目。这些项目离不开众多企业、机构和集团的协作。它们不仅分布在不同的领域，如基础工业、原材料工业、海洋经济、航空、物流、交通、不动产以及科研领域，还体现了从生产、销售、运输到应用的整个氢价值链。同时，汉堡氢能产业的发展也依托现有能源体系和网络管道，尽可能降低能源转型需要付出的巨大代价。本文对落户在汉堡地区的12个德国大型IPCEI氢能项目做了梳理，并对汉堡氢能联盟及汉堡港氢能设备测试区做了简要介绍。
汉堡港是德国最大的港口，也是欧洲最重要的中转海港、第三大集装箱港。传统港口耗能大、碳排放量高，能源转型任务艰巨。氢能是一种清洁无污染的能源，有助于实现碳中和目标，且开发及利用氢能涉及能源、化工、交通等多个领域，能够带动上下游企业，促进区域联动、经济增长，还能获得可持续长期回报。近年来，汉堡以“北德氢能战略”为基础，开拓环港口氢能项目建设，积极寻求港口、工业、交通、物流和航空低碳化，发展具有竞争力的“绿氢经济”。为此，汉堡积极参与“欧洲共同利益重要项目”（IPCEI，Important Projects of Common European Interest）之氢项目（IPCEI Wasserstoff，简称：IPCEI氢项目）的实施，联合组建了“汉堡氢能联盟”，以促进汉堡氢能区块铺设、联动发展、节能减排。此外，为配合欧盟整体氢能产业规划和布局，汉堡市还设立了汉堡港氢能设备测试区。无论是汉堡各类氢项目，还是汉堡港氢能设备测试区，都在汉堡实现碳中和过程中扮演着不可或缺的角色。汉堡凭借其独特的资源和优势，正在成为德国氢能版图上的重要城市。
一、汉堡IPCEI氢项目
为应对气候变化、疫情爆发以及俄乌冲突等危机，摆脱能源依赖、加快绿色转型，2020年12月，欧洲23国共同签署了《欧洲“氢技术和系统”价值链发展宣言》（Manifesto for the development of a European “Hydrogen Technologies and Systems”value chain），共同启动“欧洲共同利益重要项目”（IPCEI）之氢项目。IPCEI项目系基于欧洲共同利益，通过将单一国家援助项目整合入共同蓝图，在欧洲框架内实施克服市场失灵或其他重大系统性失灵的大型联合项目。IPCEI氢项目旨在促进欧盟国家之间协调行动，推动整个氢价值链中氢技术发展和氢能产业全面市场化。项目涉及到绿色氢能生产、运输、供给、氢能基础设施建设以及氢能在工业和交通领域的应用等诸多环节，通过战略性支持全氢价值链，从而实现《欧盟氢能战略》制定的目标。
2021年5月，德国启动IPCEI氢项目首个实施阶段：德国联邦经济和气候保护部以及联邦数字化和交通部遴选了62个德国大型项目，给予80 亿欧元的公共资金支持，这些项目总投资额高达 330 亿欧元。其中，12个大型氢能项目落户汉堡大都会区（8个位于汉堡市区，4个位于大都市区）。这不仅使得汉堡拥有德国最强大的绿色氢能产业集群，同时该集群也成为欧洲最强大的产业集群之一。
1AquaDuctus北海绿色氢气运输管道
该项目计划在赫尔戈兰和多格班克之间安装10千兆瓦的电解工厂，利用海上风能生产氢气。未来，海上 AquaDuctus 管道将用于把绿色氢气从北海直接输送到陆地。这条氢气运输管道是德国第一条近海氢气管道。预计从2035年起，每年可运输多达100万吨的绿色氢气，为德国和欧洲能源供应去碳化做出贡献。与海上发电运输相比，该管道可将能源输送到 400 多公里以外的地方，并且取代了原本需要建设的五条高压直流输电线路，是迄今为止最经济的能源运输方式。
2AquaPrimus 2海上风力涡轮机
德国莱茵集团计划到 2025 年在赫尔戈兰近海安装两台14兆瓦的海上风力涡轮机，同时将绿色气体电解槽直接安装在风机的塔基上，将产生的氢气通过管道输送到赫尔戈兰。两台风力涡轮机均不与电网连接，而是以岛屿模式自主运行。AquaPrimus 2的目标是以赫尔戈兰岛为中心枢纽，利用海上风力涡轮机产生的电能，以工业规模运行同样位于海上的浮动电解槽。
3E-Methanol DOW绿色化工
位于汉堡市区的斯塔德化工园区主要依靠生产绿色氢气和绿色甲醇来实现碳中和目标。在该项目中，二氧化碳转化为绿色甲醇，使二氧化碳从污染物转变为原材料，预计每年生产 20 万吨绿色甲醇，用于其他化学工艺以及航运和重型运输。其绿色甲醇真实实验室（Reallabor Green MeOH）已进入德国政府资助的促进能源转型计划项目候选名单。
4Hamburg Green Hydrogen Hub 汉堡绿色氢能中心
汉堡绿色氢能中心是IPCEI重点项目，也是全球首批实现全港口经济去碳化的项目之一。该氢能中心位于汉堡港的中心地带，利用风能和太阳能在大型电解槽中将水分离为氢气和氧气，来满足工业和运输业对零碳氢能源的大规模需求。预计于2025年开始运行。该项目将建造一个总容量为100兆瓦的电解槽，并计划进一步扩建。此外，该项目还在研究未来如何利用该场址现有基础设施，以可再生能源为基础进行发电。
5HH-WIN 汉堡氢能工业网络
汉堡氢能工业网络旨在联合环境部、能源部、气候部共同建立覆盖易北河以南地区约60公里长的氢能工业网络，构建汉堡氢经济的中心环节，为汉堡港大部分工业企业和工业能源消费者提供绿色氢气。通过该网络，可以用绿色氢气替代年发电量为 6.4 太瓦时的天然气。从长远来看，每年可减少约 120 万吨二氧化碳排放。
6Hydrogen Port Applications 氢能港口应用
汉堡港务局作为汉堡港口的道路、铁路和水路的基础设施提供者和推动者，通过氢能港口应用项目推动后碳时代交通转型。一方面，为机车、船舶和卡车提供加氢站；另一方面，建造和使用新型氢动力船舶。此外，汉堡港区的氢燃料罐基础设施可以推动港区内实现零排放交通，这是向去碳化迈出的重要一步。
7HyPerLink北德氢基础设施
北德氢基础设施项目旨在德国北部建立一个高性能的氢气运输网络，覆盖德国、荷兰和丹麦。核心中枢网络通过奥尔登堡和不来梅将荷兰与德国汉堡、汉诺威和沃尔夫斯堡等诸多工业城市连接起来，并通过石荷州与丹麦连接，全长约660公里。项目主要利用德国北部现有的天然气管道，连接氢气进口源和生产基地以及大型工业消费中心和地下储存设施。目前，不莱梅和汉堡之间第一段约 54 公里长的管道已经完成改造，第一阶段计划于 2026 年完成。
8HySCALE 100 工业制氢和脱碳
由Hynamics 及其合作伙伴 Holcim Deutschland 和 Raffinerie Heide GmbH 等公司共同主导的HySCALE 100项目致力于大规模制氢以及石油化工和水泥两大基础工业的脱碳。通过生产绿色氢气，并利用二氧化碳将其转化为合成基础材料，创造出广泛的电子燃料、电子化学品和电子甲醇等系列产品，并与可持续生产水泥相结合。在一条氢能综合价值链上，将可再生能源、石油化工和水泥工业以整体系统的方式进行有机联结。
9H2HADAG 零排放航运
作为汉堡港公共客运渡轮的运营商，汉堡港轮船运输股份公司计划从 2022 年起在其船队中使用零排放船舶。预计三艘新船将由柴油混合动力船改装为氢混合动力船，并增加两艘全新的氢混合动力船。此外，海运物流也会利用氢气作为动力，包括用氢能驱动货船。项目中还将建立必要的燃料加注基础设施和配套服务，例如集装箱码头配套的氢基础设施建设和为汉堡渡轮船队配备氢能驱动设备等。
10H2LOAD港口和重型货物物流
汉堡港物流股份公司 (HHLA) 打算通过在其码头和集装箱运输中最后一英里使用配备氢燃料电池的重型车辆来实现其在汉堡港口运输过程中的脱碳目标。该项目涉及100多辆氢燃料电池汽车，例如卡车、货车运输车或堆垛机等，包括码头加氢站以及连接码头的汉堡氢能网络构建。未来还会把氢燃料电池设备推广到德国南部和中部以及爱沙尼亚、意大利、捷克、斯洛伐克、匈牙利、波兰和奥地利等国。
11H2SB氢能推进器
该项目是汉堡港公共交通运营商以及相关船运企业在船舶公共交通领域实施的氢能推进器项目，辐射氢燃料电池动力船舶设计和建造、氢能船舶技术开发和应用、氢燃料电池动力船舶加氢站建设以及氢能基础设施建设等上下游相关产业。
12WIPLiN氢能航空
该项目是由空客公司主导的航空交通领域的绿氢应用。空客公司预计推出氢动力商用飞机，并拓展航空领域内氢基础设施建设和产业布局。此外，空客还计划在其不来梅、汉堡和斯塔德生产基地的工业生产中使用氢能。
二、“汉堡氢能联盟”
汉堡有众多规模较大、相互连接的工业区，传统工业生产中主要依赖化石燃料作为能源动力。根据《汉堡气候计划》和《汉堡气候保护法》，到 2030 年，二氧化碳排放量比1990 年减少70%；到2045年，比原计划提前五年实现汉堡二氧化碳零排放。汉堡发展绿色氢能，便是实现碳中和的关键因素。为此，2021年4月，汉堡市成立了“汉堡氢能联盟”（Der Wasserstoffverbund Hamburg）。该联盟作为IPCEI项目的一个重要组成部分，涉及氢能的制备、储存、运输、分配和应用等各个环节，也是德国政府资助的重点项目之一，资助金额将达到5.2亿欧元。该联盟由空客公司（Airbus）、安赛乐米塔尔公司（ArcelorMittal）、汉堡天然气网络公司（Gasnetz Hamburg）、汉堡港务局（Hamburg Port Authority）等在内的12家单位和机构组成，在 2030 年前力争实现每年减排100多万吨二氧化碳的目标。
（一）绿氢制备
1.制氢工厂：汉堡能源公司（Wärme Hamburg GmbH）与壳牌石油公司（Shell）、大瀑布电力公司 (Vattenfall )、三菱重工（MHI）四家公司联合实施“汉堡绿色氢能中心”项目，正在规划目前世界上最大的电解氢气厂，目标是到2025年建立一座达到总容量 100 兆瓦的制氢工厂。该工厂由汉堡莫尔堡的一家燃煤电厂改造而来，采用位于北海上和汉堡邻近联邦州的风力发电站产生的绿色电能生产绿色氢气，并输送给港口地区的各类工业消费者。在一座已退役的燃煤电厂厂址上改建制氢工厂，为其他地区实现化石燃料工厂转型提供了一个很好的样板。优越的地理位置、不断完善的基础设施以及港口周边潜在的能源供给需求，是发展这个区块联动的绿色氢能中心优势所在。
2.废物制氢：汉堡市环卫局（Stadtreinigung Hamburg）在汉堡施泰林根建造了资源和能源中心（Das Zentrum für Ressourcen und Energie），实施“汉堡废物制氢”项目。该中心与汉堡-荷尔斯泰因州交通局、汉堡能源公司、汉堡天然气公司和汉堡电力公司一起，回收利用残余材料的热能发电。这些电能通过电解法生产绿色氢气，并为电动汽车充电。其贡献包括但不局限于利用氢气垃圾收集车或公共汽车等替代驱动技术促进气候友好型交通建设。
（二）绿氢供应
1. 管道网络：汉堡环境管理局与汉堡天然气网络公司合作构建的“汉堡氢能工业网络”（HH-WIN）致力于为港口的大型工业企业提供实现气候中立目标的能源供应。该网络位于易北河以南，全长 45 公里，到2030年总长度将达到60公里左右。其中，管道网络的分销基础设施（如加氢站等）已经在建设中，以便为能源密集型的钢铁、铜铝、交通、物流等行业持续提供绿氢燃料。除十余家大工业天然气用户外，来自下萨克森州和石荷州的项目也希望接入该网络，以便通过长距离管道和运输船码头向其气网输送绿色氢气。
2.港口物流：汉堡港口与物流股份公司（HHLA）于 2020 年启动了氢能网络项目，他们作为氢气进口和分销物流集团，积极探索并开发氢能在其自身业务领域及其他衍生领域的潜力。该公司业务覆盖从各个港口延伸到欧洲腹地的网络，能够很好地抓住氢能进口和氢能运输领域的新机遇。同时，公司计划通过在其码头和集装箱运输的最后一公里使用重型氢燃料电池车来实现汉堡港运营的低碳化，通过氢能驱动重型港口技术实现清洁港口与物流目标。
（三）绿氢应用
1.绿色航空：全球最大的飞机制造商空客公司（Airbus）正在与发动机制造商CFM国际公司（CFM International）合作开发氢动力飞机发动机。通过改造传统的涡轮风扇发动机，使其可以使用氢能作为动力运行。作为可行性研究的一部分，该系统将安装在带有氢气罐的A380飞机上，并在地面和空中进行测试。2020 年，空客就提出了到 2035 年实现零排放飞行。届时，新研制的以氢气为动力的小型 “ZEROe”客机将投放市场。此外，还计划开发一款氢电混合动力机型。同时，作为氢能航空项目的一部分，空客正在推进工厂氢基础设施的扩建。
2.绿色钢铁：作为一家创新型钢铁企业，安赛乐米塔尔汉堡有限公司一直在寻找替代生产工艺，以更环保的方式生产钢材。公司计划投入6500万欧元在德国汉堡进行氢气直接还原技术炼钢示范项目，这也是全球首座氢气炼钢工厂。根据可用的氢气量，使用绿色氢气可生产出多达350万吨的钢铁。目前已经初步确认实施仅使用氢气的工艺没有任何技术障碍，气候友好型钢铁冶炼在技术上是可行的。为证明这种工艺可以用于大规模的工业设备，汉堡正计划建立一个试验工厂。
3.绿色客运：汉堡港轮船运输股份公司（HADAG）利用环保型插电式混合动力船扩大船队，未来计划将客运渡轮设计为氢气驱动。一旦获得氢气运营许可，公司就会在新渡轮上加装燃料电池系统，从而完全实现零排放运营。预计氢气将会储存在托盘式压缩气瓶中，利用滚装原理通过装载坡道运到船上，能有效避免在船上耗时加油。为配合《汉堡气候计划》，公司已决定未来尽可能发展环保型船队，并对现有船型进行混动改造。
4.绿色港口：汉堡港务局（HPA）积极推动港口绿色氢能基础设施建设以及前瞻性的创新技术在港口的应用。氢能港口应用项目确定了两个不同的优先事项：一方面是为机车、船舶和卡车提供加氢站，另一方面是建造和使用新型氢动力船舶。在汉堡港区建立氢燃料加注基础设施，可在使用率极高的港区实现零排放运输，是实现脱碳的重要一步。此外，还有其他相关衍生措施，包括使用各类气候环保型能源、建设岸边发电厂、为环保型船舶提供港口费用折扣等。
5.绿色海事：总部位于汉堡的GreenPlug公司的“氢能推动船”项目研发设计了一种零排放推动船，推力为2400吨，航速10节。该能源系统由加压氢气储存罐和带有缓冲电池的燃料电池组成，通过直流电网驱动船的螺旋桨，在汉堡港区用于在没有推进力的情况下移动驳船。预计第一艘氢推动船将于2025年投入使用。
除上述“汉堡氢能联盟”项目包含的12家公司和机构，其他科研机构也在开发利用氢能的道路上发挥了重要的作用。例如，邻近汉堡的德国亥姆霍兹中心正在研发一种可用于汽车的新型储氢设施；汉莎技术公司和德国航空航天中心、应用航空研究中心以及汉堡机场共同开发和测试在航空领域使用氢气技术等。
三、汉堡港氢能设备测试区
为实现2045年碳中和目标，汉堡港口和物流股份公司在汉堡港“福地”集装箱码头设立了氢能设备测试区（Testfeld für wasserstoffbetriebene Geräte），为“清洁港口及物流”（Clean Port & Logistics）项目提供测试研究，并得到了德国联邦数字化和交通部的部分资助。在目前的测试环境下，测试对象主要为空集装箱搬运车、普通搬运车、叉车、前移式堆高车、码头牵引车和重型卡车等。该项目将设备制造商、港口和物流公司与科研合作伙伴、可再生氢气生产商、软件公司和加氢站运营商或制造商聚集在一起。在跨区域合作中，就如何可靠地利用氢气为港口技术和物流供应赋能进行了科学研究和实地测试，同时也为港口能源转型升级寻找合适的定位。为加快港口能源转型步伐，测试区目前在港口物流、重型货物运输、器械设备、科学技术、物资供应、基础设施6大领域进行研究和实测，在物流生态系统、场地布局、替代动力系统的技术比较、设备的终端运营、道路规划（基础设施）、 水路规划 (基础设施）、铁路及轨道规划（基础设施）等8个方面展开工作。参与机构以及企业共计40余个，涉及能源结构、能源补给、燃料电池技术、港口生态合理化战略等领域。汉堡港氢能设备测试区的运营模式不仅体现了氢能产业生态的变革和升级，而且也为欧洲其他港口的发展做出了示范。
2023年7月，德国政府通过了新版《国家氢能战略》。其中提到，预计到2030年，在船运、航空、重型货物运输、钢铁和化工行业等主要应用领域，德国的氢能需求量将达到130太瓦时。未来，汉堡将通过大幅提高电解氢能力、加强国际合作、推动H2创业加速器、推行绿氢认证等方式完善氢能进口和储存战略，提高产业增值潜力，使其成为重要的国际氢能枢纽之一。
