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氫能社會
國際能源署發布《氫能的未來:抓住今天的機會》
更新時間:2019-6-19 8:08:54        【打印此頁】  【關閉

2019年6月14日,國際能源署發布《氫能的未來—抓住今天的機會》一文。報告發現,清潔氫能目前正享著有前所未有的政治和商業勢頭,世界各地的政策正在快速執行,氫能項目數量正在迅速增加。現在是擴大技術規模并降低成本,使氫能得到廣泛應用的時刻。

(來源:微信公眾號“ERR能研微訊” ID:Energy-report 作者:ERR能研君)

2019年6月14日,國際能源署發布《氫能的未來—抓住今天的機會》

執行摘要

1975~2018年全球年度氫氣需求

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現在是時候挖掘氫的潛力,在清潔、安全和負擔得起的能源未來中發揮關鍵作用。應20國集團輪值主席國日本政府的要求,國際能源署(IEA)編制了這份具有里程碑意義的報告,以分析氫能發展的現狀,并為其未來發展提供指導。

報告發現,清潔氫能目前正享著有前所未有的政治和商業勢頭,世界各地的政策正在快速執行,氫能項目數量正在迅速增加。

本次報告的結論是,現在是擴大技術規模并降低成本,使氫能得到廣泛應用的時刻。向政府和行業提出務實和可操作的建議將使得充分利用這一日益增長的勢頭成為可能。

政策支持氫能部署(按目標實施)

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全球國家政府氫能和燃料電池研發預算

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氫可以幫助應對各種關鍵的能源挑戰。氫能提供了一些行業(包括長途運輸、化工和鋼鐵)脫碳的方法,而事實證明,這些行業很難切實實現減排。它還有助于改善空氣質量和加強能源安全。盡管國際氣候目標雄心勃勃,但2018年全球與能源相關的二氧化碳排放量達到的歷史最高點。室外空氣污染仍然是一個緊迫的問題,每年約有300萬人過早死亡。

目前鋼鐵行業的氫氣消費和生產

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氫能用途廣泛。目前已有的技術使氫氣能夠通過不同的方式生產、儲存,并在移動和能源使用領域得到應用。各種各樣的燃料能夠生產氫氣,包括可再生能源、核能、天然氣、煤炭和石油。氫氣可以通過管道或液體形式由船舶運輸,就像液化天然氣(LNG)一樣。它也可以轉化為電力和甲烷,為家庭和飼料行業提供動力,并轉化為汽車、卡車、船舶和飛機的燃料。

氫可以使可再生能源做出更大的貢獻。它有潛力幫助解決可再生能源的間歇性輸出—像太陽能光伏(PV)和風能,其可用性并不總是與需求很好地匹配。氫氣是儲存可再生能源的主要選擇之一,看起來有望成為在數天、數周甚至數月內儲存電力的低成本選項。氫能和氫基燃料可以將可再生能源遠距離輸送,從擁有豐富太陽能和風能資源的地區(如澳大利亞或拉丁美洲)輸送到數千公里外的能源匱乏城市。

過去,氫的起點是錯誤的;這一次可能會有所不同。太陽能光伏、風能、電池和電動汽車最近取得的成功表明,政策和技術創新為建設全球清潔能源產業提供動力。隨著全球能源行業的不斷演變,氫的廣泛的用途正在吸引著來自不同的政府和公司群體的濃厚興趣。

能源進出口,以及可再生能源供應商、工業氣生產商、電力和天然氣公用事業、汽車制造商、石油和天然氣公司、主要工程公司和城市等政府都對氫能的發展給予支持。對氫的投資有助于在世界各地的經濟體中促進新技術和工業發展,創造熟練的就業機會。

用于能源和氣候用途的新氫氣生產項目的能力(按技術和開始日期劃分)

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氫能價值鏈指南,從供應到終端使用

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目前氫氣的價值鏈

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使用CCUS處理氣體中的氫氣的生產過程

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可以更廣泛地使用氫。目前,氫氣主要用于煉油和化肥的生產。為了對清潔能源轉型作出重大貢獻,還需要在目前幾乎完全不存在的部門,如運輸、建筑和發電部門進行應用。

生產氫氣和氫基產品的潛在途徑

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然而,全球能源轉型中清潔、廣泛使用氫氣面臨以下幾個挑戰:

—目前,用低碳能源生產氫氣的成本很高。國際能源署分析發現,由于可再生能源成本的下降和氫氣產量的擴大,到2030年,利用可再生能源發電的氫氣成本可能下降30%。燃料電池、燃料重整以及電解(電解水)都可以受益于大規模生產。

2018年不同區域使用天然氣生產氫氣的成本

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目前中國制氫成本

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近期和遠期電解路徑指示性生產成本

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預計2020年中國風、光制氫成本

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—氫基礎設施的發展緩慢,阻礙了氫能的廣泛應用。對于消費者,氫氣價格在很大程度上取決于加氫站數量、使用頻率以及每天氫氣的輸送量。解決這個問題可能需要將國家以及地方政府、行業和投資者聚在一起,協調各方利益,制訂具有可操作性的規劃。

氫價值鏈的儲運元素

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天然氣管網中選定的現有元素對氫氣混合占比的耐受性(按體積劃分)

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目前氫氣與天然氣管網混合的限制

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管道和船舶儲氫、輸送氫的成本,以及氫液化和轉化成本

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—如今,氫氣幾乎完全來自天然氣和煤炭。氫氣已經在世界各地實現工業規模生產,但生產過程中產生的二氧化碳年排放量相當于印度尼西亞和英國的總和。要利用現有的規模,邁向清潔能源的未來,既需要從化石燃料中捕獲氫氣,也需要從清潔能源中獲取更多的氫氣。

—目前,法規限制了清潔氫行業的發展。政府和業界必須共同努力,確保現行法規不會成為不必要的投資障礙。貿易將受益于共同國際標準(大量氫氣的儲運安全以及不同氫氣供應來源對環境產生的影響)。

國際能源署已經確定了近期的4個機會,以推動氫在清潔、廣泛使用的道路上。關注這些現實世界的跳板可以幫助氫能達到必要的規模,以降低成本,減少政府和私營部門的風險。雖然每個機會都有明確的目的,但四者也需要相輔相成。

1.使工業港口成為擴大清潔氫氣使用的“神經中樞”。

目前許多使用氫氣煉化和化工生產(基于化石燃料)已經集中在世界各地的沿海工業區,如歐洲的北海、北美的墨西哥灣沿岸以及中國東南地區。鼓勵這些工廠轉向清潔的氫氣生產將降低生產總成本。這些大量的氫氣供應來源也可以為船舶和卡車提供燃料,為港口提供服務,也可為附近的其他工業設施(如鋼鐵廠)供電。

2.在現有基礎設施的基礎上建設,如數百萬公里的天然氣管道。

引入清潔氫氣以取代僅占各國5%的天然氣供應總量,將極大地增加對氫氣的需求,并降低成本。

3.通過車隊、貨運和運輸走廊擴大氫氣運輸。

為高里程汽車、卡車和公共汽車提供動力,在熱門路線上運送乘客和貨物,可以使燃料電池汽車更具競爭力。

4.開通氫能行業第一條國際航線。

可以借鑒全球液化天然氣市場成功增長的經驗。如果要使國際氫貿易對全球能源系統產生影響,就必須盡快開始。

國際合作對于加速全球氫能廣泛應用和清潔化發展至關重要。如果各國政府努力以協調的方式擴大氫氣應用,將有助于刺激對工廠和基礎設施的投資,從而降低成本,實現知識和最佳實踐的共享。氫貿易將受益于共同的國際標準。作為涵蓋所有燃料和所有技術的全球能源組織,國際能源署將繼續提供嚴格的分析和政策建議,以支持國際合作,并有效跟蹤未來幾年的進展。

作為未來的路線圖,我們提出了7項關鍵建議,以幫助政府、公司和其他方面抓住這一機遇,使清潔氫能夠能夠發揮其長期潛力。

國際能源署對擴大氫能應用提出的7項關鍵建議

1.在長期能源戰略中確立氫能的角色。

國家、地區和市政府應指導未來的預期。公司也應該有明確的長期目標。主要行業包括煉油、化工、鋼鐵、貨運和長途運輸、建筑以及發電和存儲。

2.刺激商業對清潔氫氣的需求。

清潔氫氣技術具有可應用性,但成本仍然具有挑戰。需要制定政策,為清潔氫創造可持續的市場,特別是減少化石燃料制氫的排放,以支持供應商、分銷商和用戶的投資。通過擴大供應鏈(無論是低碳電力還是化石燃料的碳捕獲、利用和儲存),這些投資可以降低成本。

3.解決“先行者”的投資風險。

氫能的新應用,以及清潔氫氣供應和基礎設施項目,處于部署曲線中最危險的點。有針對性的和有時間限制的貸款、擔保和其他工具可以幫助私營部門投資、學習和分擔風險和回報。

4.支持研發以降低成本。

除了規模經濟降低成本外,研發對于降低成本和提高性能也至關重要,包括燃料電池、氫基燃料和電解質(水產生氫氣的技術)。政府的行動,包括公共資金的使用,對于制定研究議程、承擔風險和吸引私人資本進行創新至關重要。

5.消除不必要的監管障礙并協調標準。

因為法規和許可證要求不明確,不適合用于新用途,或跨部門和國家不一致,項目開發商面臨前進的障礙。知識分享和標準的協調是解決問題的關鍵,這包括設備、安全和不同來源的排放認證。氫系統復雜的供應鏈意味著政府、公司、社區和民間社會需要定期的咨詢。

6.參與國際活動并跟蹤進展。

需要加強全面國際合作,特別是在標準、良好做法分享和跨界基礎設施方面。需要定期監測和報告氫氣的生產和使用,以便跟蹤實現長期目標的進展情況。

7.關注4個關鍵機遇,以進一步增強未來十年的勢頭。

通過建立現有政策、基礎設施和技能,這些相互支持的機會有助于擴大基礎設施發展、增強投資者信心和降低成本:

?充分利用現有的工業港口,將其轉變為低成本、低碳氫氣的樞紐。

?利用現有的天然氣基礎設施,刺激新的清潔氫氣供應。

?支持運輸車隊、貨運和運輸走廊,使燃料電池車輛更具競爭力。

?建立第一條航線,啟動國際氫貿易。


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