国际能源署发布《氢能未来:抓住当下发展机遇》 预示氢能潜力巨大

2019-06-26 11:21  来源:CASEnergy  浏览:  

6月14日,国际能源署(IEA)发布《氢能未来:抓住当下发展机遇》报告指出,氢能是一种清洁高效能源,发展氢能有助于解决全球面临的各种关键能源挑战(如实现波动性可再生能源的稳定存储,促进不同行业深度脱碳等)。当下,氢能开发利用已得到世界各国政府、学术界和企业的高度关注,各类氢能发展政策相继出台,资本和企业争相布局氢能产业,氢能发展正迎来前所未有的机遇。报告系统评述了全球氢能发展现状、面临挑战和机遇,为各国政府、企业、研究机构等利益相关方提出了七大战略性建议。报告主要内容编译如下,供领导决策参考。

一、全球氢能产业发展现状

1、过去40余年全球氢能需求持续稳定上涨

当前,工业部门(如炼油、合成氨、化肥生产等)对氢能的需求在氢能市场中占据主导地位,氢能已经在工业部门实现了规模化应用。过去40多年(1975-2018年),全球工业部门对氢能的需求增长了三倍多,从1975年的1820万吨增长到2018年的7390万吨。然而,目前氢气主要通过化石燃料制取,导致每年制氢产生了近8.3亿吨的CO2排放。因此对现有制氢工艺进行改进或者开发全新的绿色制氢工艺以减少碳排放是氢气规模化应用的一大挑战。解决上述挑战的潜在路径有两条,一是针对现有化石燃料生产氢气的设施进行碳捕集、利用和封存(CCUS)改造;二是利用可再生能源制氢(如可再生能源富余电力电解水制氢)实现绿色产氢。

2、各国政府积极出台氢能产业发展政策规划

当前,出台氢能技术扶持政策的国家数量不断增加。截至2018年底,全球出台氢能产业发展政策的国家数量已经达到50个,其中大多数的政策聚焦在氢能在交通运输部门的应用。政府和氢能产业各利益相关方需要持续紧密协作,不断完善氢能产业政策法规体系、技术标准和审核审批流程,为氢能产业发展营造良好的政策环境。

二、发展氢能产业益处

1、氢能的生产路线和应用范围都十分广泛

当前的技术足以为氢能的生产、存储、运输和使用提供各种不同的解决方案。就氢气生产而言,除了传统的化石燃料制氢外,还可以采用可再生能源(如光催化分解水、太阳能和风能电解水等)制氢、核能(高温热解水)制氢等多种技术手段。而就氢气的运输方式而言,气态氢气可以通过管道进行长距离运输,而液态氢气(类似于液化天然气)可以选择槽罐车和船舶进行运输。就氢能的利用方式而言,既可以将氢气用于生产电力,也可以将氢气转化为甲烷作为工业生产原料,还可以直接作为交通运输燃料,替代传统的汽油柴油等碳基燃料,减少排放。

2、发展氢能可以更好地发挥可再生能源效力

利用可再生能源(太阳能、风能等)生产氢气,即通过将可再生能源转化为氢气或者含氢燃料等能源载体,一方面能够将可再生能源电力实现稳定长期存储,以平抑可再生能源的长周期波动性和间歇性,有效促进可再生能源消纳,缓解风能、太阳能等可再生能源大规模、高比例接入电网带来的巨大调峰调频压力;另一方面可以通过远距离输运氢燃料或者含氢燃料,实现将可再生能源从资源丰富的地区高效转移到用能负荷中心,有效解决可再生能源供需存在的严重区域错配问题。

三、发展氢能产业面临的四大挑战和机遇

1、氢能产业规模化发展面临的四大挑战

氢能目前应用领域还局限在工业部门,其在交通运输、建筑和发电等其他行业的应用潜力没有得到充分挖掘,主要面临着四大挑战,包括:1)当前利用低碳能源制氢的成本过于高昂;2)氢能相关基础设施(如加氢站数量)发展缓慢严重制约氢能的广泛应用;3)目前规模化制氢主要采用化石燃料制氢,产生了大量的碳排放;4)氢能产业配套的政策法规、监管框架、技术标准亟需完善。

2、氢能产业规模化发展潜在的四大机遇

氢能产业发展面临挑战,但也存在巨大的机遇。IEA通过系统分析指出了氢能产业规模化发展存在四大机遇,包括:1)让工业港口成为扩大绿色氢能应用范围的神经中枢。如今,许多以化石燃料为基础、加氢炼油与化工厂已经集中在世界各地的沿海工业区,比如欧洲北海、北美墨西哥湾和中国东南部沿海等。应该鼓励这些工业园区转向更清洁绿色的氢气生产技术以降低生产总成本。这些庞大的氢供应源还可以为港口的船舶和卡车提供燃料,并为附近的钢铁厂等工业设施提供电力。2)充分利用现有的基础设施,如数百万公里长的天然气管道。引进绿色氢气来替代仅5%的天然气供应量,将大大增加对氢气的需求,并降低成本。3)扩大氢能在交通运输部门的应用。将氢气作为长行驶里程的乘用车和卡车的燃料,使它们在热门路线上载客和载货,可以使燃料电池车辆更具竞争力。4)尽快启动氢能贸易的第一条国际海运线路。充分汲取全球液化天然气市场成功增长的经验,必须尽快启动首条国际氢能源贸易海运线路。

四、促进氢能产业快速高质量可持续发展的七大战略性建议

目前氢能产业迎来了前所未有的发展机遇,世界各国政府应该与企业、研究机构等各利益相关方密切合作,推进氢能进一步规模化、多元化应用,充分挖掘氢能的应用潜力。为了帮助各国更好地实现上述目标,报告提出了七大战略性建议:

(1)确立氢能在长期能源发展中的战略性地位。国家统筹规划、地方政府协同配合,将氢能升级到国家能源发展战略高度,做好顶层设计和地方规划,引导氢能产业健康发展。相关企业也应该有明确的长期发展目标。重点发力的行业包括炼油、化工、钢铁、货运和长途运输、建筑、发电和储能领域。

(2)刺激绿色制氢的商业需求。绿色制氢技术是可行的,但降低成本仍具有挑战性。需要制定政策为绿色制氢创造可持续发展的市场条件,特别是减少化石燃料制氢的碳排放,以刺激供应商、分销商和用户的投资。要积极推动扩大对完善供应链的投资,这些投资可以推动成本降低,无论是对低碳电力制氢还是化石燃料制氢都能够起作用。

(3)解决氢能产业投资风险。氢能产业属于新兴发展领域,包括绿色制氢产业和氢能基础设施项目,都属于尚未成熟的高风险投资领域。因此需要营造良好的市场环境,建立有效的投融资机制,构建风险预测分析工具,帮助企业有效规避投资风险,激发企业的投融资活动。

(4)支持基础研究,推动氢能成本进一步降低。除了通过扩大氢能部署规模可以削减成本,基础研究突破对降低成本和提高性能也至关重要,包括燃料电池、氢基燃料和电解槽等。政府对基础研究的积极支持对制定研究议程、承担风险和吸引私人资本促进创新至关重要。

(5)消除不必要的监管障碍,制定技术标准。当监管法规、标准要求不明确(或者不适应新应用领域需求),或者国家和地方之间政策不一致时,项目开发商会感到困惑,发展受到限制。因此要与时俱进完善或者制定监管框架,消除不合时宜的监管条例,制定明确的技术规范和标准,才能有效推进氢能发展。

(6)积极参与国际合作,开展监测跟踪工作。需要全面加强国际合作,尤其是在标准制定、成功案例的经验分享和跨境基础设施建设方面。需要定期监测和报告氢的生产和使用情况,以便跟踪长期目标的进展情况。

(7)重点聚焦上文所述四大机遇,以便在未来10年进一步发挥氢能发展潜力。在现有政策、基础设施和技术的基础上,着重聚焦这些相互关联和促进的机遇有助于扩大基础设施建设,增强投资者信心,降低成本。

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