以下內(nèi)容摘錄自《A global trend analysis of innovation along hydrogen value chains》——IEA . January 2023
為什么是氫？
氫作為一種潛在的廣泛使用的能源載體，其機(jī)遇的迅速變化很大程度上與能源規(guī)劃者的三個(gè)新考慮有關(guān)，這些新考慮與氫的基礎(chǔ)技術(shù)無(wú)關(guān):1.各國(guó)和企業(yè)都著眼于消除而不僅僅是減少化石燃料排放對(duì)其能源系統(tǒng)的影響。這一目標(biāo)通常被稱(chēng)為“凈林排放"，重點(diǎn)關(guān)注如何在所有部門(mén)避免化石燃料排放，包括化石燃料具有比較優(yōu)勢(shì)的部門(mén)，如重工業(yè)和長(zhǎng)途運(yùn)輸(IEA, 2021年)。在這些領(lǐng)域的為數(shù)不多的替代品中，氫和其他可由其制成的可燃燃料在能量密度、可儲(chǔ)存性和化學(xué)性質(zhì)方面具有吸引力的特性。2.大多數(shù)國(guó)家和企業(yè)的凈零承諾都將2050年定為目標(biāo)年，這與氣候科學(xué)一致。在不到三十年的時(shí)間里，能源系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)、建筑存量和工業(yè)流程的改革需要迅速調(diào)動(dòng)大量資本，包括基礎(chǔ)設(shè)施。時(shí)間需求的緊迫性使氫氣具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗梢詫⑿沦Y產(chǎn)與現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施連接起來(lái)，例如天然氣和石油的運(yùn)輸和儲(chǔ)存。3.最后，風(fēng)能、太陽(yáng)能以及電池在成本和性能方面的改進(jìn)速度，迫使能源規(guī)劃者改變了共識(shí)。2021年，風(fēng)能、太陽(yáng)能和電池投資占全球電力行業(yè)投資的40%，是化石燃料發(fā)電投資規(guī)模的三倍多(IEA, 2022a)。現(xiàn)在有一個(gè)廣泛的期望，即未來(lái)安全和最有競(jìng)爭(zhēng)力的能源系統(tǒng)將以可變的可再生電力為導(dǎo)向，這就提出了如何以經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方式向盡可能多的能源使用提供電力的挑戰(zhàn)。用電從水中生產(chǎn)氫氣是長(zhǎng)期儲(chǔ)存電能的有效方法之一，因此可以將其用于電力難以到達(dá)的地方，或用于與可再生能源發(fā)電時(shí)間不匹配的目的。總而言之：氫不是能源，而是能量載體，這意味著它的潛在作用與電有相似之處。國(guó)際能源署的報(bào)告《氫的未來(lái)》介紹了不同能源轉(zhuǎn)化為氫的各種方式，氫的存儲(chǔ)和分配的不同方式，以及氫的不同應(yīng)用(國(guó)際能源署，2019年)。與電力一樣，氫的優(yōu)勢(shì)在于它可以靈活地執(zhí)行各種與能源相關(guān)的任務(wù)，并提供多種能源輸入，而且在使用時(shí)沒(méi)有二氧化碳排放。如果電力和氫價(jià)值鏈之間的互聯(lián)規(guī)劃得當(dāng)，這種靈活性有可能增強(qiáng)能源網(wǎng)絡(luò)的整體安全性。
增加低排放氫的供應(yīng)和需求
雖然有可能從一系列能源輸入中生產(chǎn)氫氣，但并不是所有的途徑都能減少（溫室氣體）排放。2021年，全球生產(chǎn)了約9400萬(wàn)噸氫，其能量含量相當(dāng)于全球能源消耗的2.5%。使用低排放生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)的不足1% (IEA, 2022b)。這些氫主要用于兩個(gè)行業(yè)：煉油和化工生產(chǎn)(包括用于化肥的氨)。為了對(duì)能源轉(zhuǎn)型做出有價(jià)值的貢獻(xiàn)，供應(yīng)方和需求方都需要改變。1.在供應(yīng)方面，只有低排放的氫氣才能與能源系統(tǒng)的脫碳兼容。低排放氫可以從可再生能源或核能發(fā)電的水中生產(chǎn)，從有配備避免二氧化碳排放的設(shè)施中加工化石燃料中生產(chǎn)(例如，通過(guò)具有高捕獲率的CCUS)，以及甲烷排放低的相關(guān)設(shè)施中生產(chǎn)，或來(lái)自生物能源。雖然其中一些解決方案已經(jīng)部署，但其他解決方案仍處于早期開(kāi)發(fā)階段，所有這些解決方案都需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和擴(kuò)大規(guī)模，以確保充分的成本競(jìng)爭(zhēng)力。2.在需求方面，除了化工和煉油，氫還需要滲透到更多的行業(yè)。這些新應(yīng)用大多是“能源"應(yīng)用，如運(yùn)輸、高溫加熱和作為能源輸入為船舶和航空制造替代燃料(所謂的低排放氫基燃料，如氨或合成煤油)。新的非能源應(yīng)用包括取代煤和天然氣作為鋼鐵生產(chǎn)的還原劑。與氫供應(yīng)一樣，這些應(yīng)用通常涉及新技術(shù)的實(shí)施，其中許多技術(shù)尚未大規(guī)模驗(yàn)證。每個(gè)部門(mén)的需求將取決于這些基于氫的選擇與其他脫碳解決方案相比的優(yōu)勢(shì)。
總之，政府在供給和需求兩方面的行動(dòng)都在增加。共有26個(gè)政府通過(guò)了國(guó)家氫戰(zhàn)略，其中包括自2021年9月以來(lái)通過(guò)的9個(gè)(IEA, 2022b)。在歐洲，俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)擾亂了天然氣供應(yīng)，歐盟迅速擴(kuò)大可再生電力氫氣的決心得到了加強(qiáng)。2022年5月，歐盟委員會(huì)提出，到2030年，歐盟的需求可能上升到2000萬(wàn)噸，這可能取代270億立方米的天然氣需求和400萬(wàn)噸的石油需求。考慮到歐盟在利用可再生電力制氫方面的國(guó)內(nèi)資源，以及如此迅速擴(kuò)大規(guī)模所面臨的挑戰(zhàn)，該提案認(rèn)為，這一總量的一半需要從歐盟以外進(jìn)口。目前，國(guó)際氫貿(mào)易的設(shè)施在商業(yè)上還不存在，但是正在相當(dāng)重視探索如何利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施- -例如用于氨或天然氣貿(mào)易的基礎(chǔ)設(shè)施- -來(lái)達(dá)到這一目的。
附錄1：在IEA凈林排放情景下，低排放氫的供應(yīng)和需求
water electrolysis：電解水
Fossil fuels with CCUS ：化石燃料與CCUS
Bioenergy：生物能源
Industry：工業(yè)
Industry：運(yùn)輸
Inputs to H2-based fuels productions ：氫氣基的燃料
Power generation ：發(fā)電
Buildings：建筑物
Oil refining：煉油
Biofuels production：生物燃料生產(chǎn)
2）能量說(shuō)明：
1Mt H2包含的能源相當(dāng)于200萬(wàn)歐盟家庭平均每年的能源消耗。挪威2021年的天然氣產(chǎn)量相當(dāng)于3500萬(wàn)噸氫氣。
附錄2：到2030年，各地區(qū)新增以及總的電解槽安裝容量
注:只包括已公開(kāi)開(kāi)始運(yùn)作的項(xiàng)目。處于開(kāi)發(fā)早期階段的項(xiàng)目，例如那些只宣布了利益相關(guān)者之間的合作協(xié)議的項(xiàng)目，不包括在內(nèi)。（貌似亞洲地區(qū)增長(zhǎng)乏力，是不是統(tǒng)計(jì)有問(wèn)題？應(yīng)該是在2025年后亞洲地區(qū)沒(méi)有確信的項(xiàng)目規(guī)劃導(dǎo)致）
文章來(lái)源：氫眼所見(jiàn)
注：本文已經(jīng)獲得轉(zhuǎn)載權(quán)
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朱穎
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