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全球氢能发展驶入快车道

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国石化报 发布时间:2020-08-14 浏览:
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中国储能网讯:20世纪70年代,氢经济一词首次出现在公众视野,此后一直受制于氢能技术的进展。几十年来,全球发生过数次氢能技术实现突破的乌龙事件,极大伤害了对氢能抱有莫大信心的民众和行业,也使氢能的进一步发展蒙上阴影。在21世纪的第3个十年,向氢能转型似乎随着气候变化恶果的不断呈现而受到全球性的瞩目,各国相继出台具有实操性的氢能战略,为氢能发展添油助力,其中德国、美国、英国、荷兰、日本、比利时走在前列,真正的曙光或许已经不远。本版文图除署名外由卢雪梅提供。

德国的氢能战略与蓝氢、绿氢之争

德国政府2019年中期开始探讨制定氢能发展政策,以免在氢能利用方面被中国、日本和韩国等亚洲国家超越。2019年11月5日,德国发布氢能发展战略草案,广泛听取各方意见。德国经济能源部部长曾宣称,去碳化需要氢能,而蓝氢是德国短中期内解决非电能源用户需求的途径。2020年1月,草案被提交内阁协商。草案主要基于技术、工业和研究方面的考虑,但与德国的去碳化政策尚未建立关联,主要从蓝氢和绿氢的角度考虑,与德国环境部部长的想法相左,环境部部长仅看好绿氢前景。蓝氢、绿氢之争使得德国氢能战略迟迟无法正式出台,直到6月中旬,才传出德国内阁通过氢能战略的消息。根据当前信息来看,绿氢派似乎取得了压倒性的胜利。随后,还成立了德国国家氢能委员会,内阁已任命了25位成员。

根据战略,德国将逐步淘汰煤炭和核能发电,利用氢燃料推动经济脱碳,减少碳排放量。该战略设立了几个目标:一是发展氢能技术,并在此基础上建立作为能源转型核心要素的无碳能源,通过可再生能源实现工业生产过程的脱碳;二是创造氢能发展的环境,为国内市场生产和使用氢能提供条件,尤其是经营形势较好、根据目前技术水平难以通过其他方式脱碳的领域,包括一些工业和运输领域;三是降低实施氢能技术成本,开创全球氢市场,并通过促进氢能技术有关的研发和出口,提高德国公司的竞争力;四是确保和塑造未来国家绿氢及其二次产品的供应,即在挖潜国内的同时,寻找可靠外援,从其他国家(欧盟成员国为主)进口绿氢。

德国计划对当前受到热捧的海上风电制氢投入巨资,并考虑在海上风电竞标时,指定部分海上风电场专门生产绿氢。过去十年,德国海上风电总装机容量已达到7.5吉瓦。法国能源巨头Engie公司旗下两家公司Tractebel Engineering和Tractebel  Overdick将在德国建一座装机容量为400兆瓦的海上风电制氢站。

荷兰:风一般的氢能发展速度

荷兰风力资源充沛,是一个靠风“起飞”的国家,天时地利为绿氢发展提供了土壤。但荷兰的国家氢能战略并不独尊绿氢,而是各色氢全面发展,通过其他类型氢的过渡和接力,最终实现绿氢目标。荷兰政府将在战略执行中发挥重要的协调推动作用,确保基建的推进和项目的开展。

目前,荷兰启动了欧洲最大氢能项目、率先发布了国家级的氢能政策、创新技术也居世界前列,荷兰已成为全球氢能产业发展先锋。荷兰发展氢能产业的优势包括:庞大的输气管网、规模化的基建和完善的政策。利用现有优势(如发达的输气管网),抓住氢能早期发展机遇,制订宏大的绿氢发展计划是荷兰氢能战略特色。荷兰关于绿氢的发展理念着眼于未来十年如何最快实现绿氢生产的规模化,因此,荷兰从港口工业的大量副产氢着手,连接输气管网等基建,形成规模化输氢网络,相比其他欧洲国家政策更灵活。

目前,荷兰多家企业、机构共同承担全球首个海上风电制氢示范项目PosHYdon,将把Nepture能源公司的Q13a油气平台改造成制氢平台。由于制氢设备体积小也非常适合海上平台。

壳牌在氢能发展领域亦有布局,与荷兰能源气体联合公司将在荷兰建欧洲最大的绿氢项目。壳牌还与天然气基础设施集团和格罗宁根海港公司合作推进NortH2项目,在埃姆斯哈文港安装大型氢电解设施。

日本的“氢能社会”

日本的氢能研究起步较早,1973年就开始开展氢能生产、储运和利用相关技术的研究,并为其提供财政支持。2013年5月,《日本再复兴战略》把发展氢能提升为国策。2014年制订了“第四次能源基本计划”,将氢能定位为与电力和热能并列的核心二次能源,明确提出要加速建设和发展“氢能社会”。2017年12月26日,日本发布“氢能源基本战略”确定了在2050年建立氢能社会和到2030年的具体行动计划。日本的战略目标包括:到2030年实现氢能发电商业化,以削减碳排放并提高能源自给率。日本首相安倍晋三曾公开表示“氢能是解决能源安全和全球变暖问题的王牌”,体现了日本政府对氢能的重视态度。

目前,日本已初步形成相对完整的氢能产业链。在制氢领域,主要依靠化石能源制氢(天然气、液化石油气)和工业副产氢,由于国内氢气供应无法自给自足,资源供应战略重点是建立基于海外氢气供给、可再生能源制氢,以及区域氢气供给的三大供应体系。在储运氢领域,除了常规的高压储运,氢能载体的开发利用是日本政府十大战略创新工程之一,重点开发液化氢、液体有机化合物储运氢和氨储运氢3个方向。在氢能利用领域,重点开发燃料电池乘用车和燃料电池热电联供系统,其中最具代表性的是丰田的Mirai、本田的Clarity燃料电池乘用车,以及Ene-farm燃料电池热电联供系统。日本加氢站设备成本约4亿日元(约合2600万元人民币)~5亿日元,氢气价格为1000~1100日元/千克。

由于氢能产业链长、环节多,日本能源企业与不同企业开展协作,加入相关行业组织,协同企业与行业的发展战略。

日本最大石油公司新日本石油(JXTG)与岩谷产业株式会社、三菱商事等公司均已加入国际氢能委员会,参与国际氢能产业路线图制定,开展国际氢能产业合作。千代田化工建设株式会社、三菱商事、三井公司和日本邮船公司组成了“先进氢能供应链技术开发联盟”,共同设立基金,对氢能供应链进行技术开发。JXTG、岩谷产业等11家汽车、能源、金融企业还组建了“日本氢气动力联盟”,协同发展加氢站。

比利时:热衷氢经济的国家

与其他欧洲国家相比,比利时相对少风但阳光充足,因此格外重视氢能发展。比利时在欧洲的存在感并不强,但在氢能的研究利用上却可圈可点,如果按输氢管道计算,比利时在全球的地位仅次于美国,境内输氢管道长度达600多公里。比利时也有意利用这些领先优势和经验,积极投身氢能经济。比利时的管道公司Fluxys Belgium参与了由另外10家欧洲公司共同开展的天然气管道改造项目,意欲打造欧洲的氢气管网。

年初,比利时推出名为“Hyport Oostende”的海上风电制氢项目的规划,根据时间进度表,该项目有望成为世界首个投运的商业化海上风电制氢项目,外媒也以“比利时有意引领全球氢能发展”为题描述了比利时在氢能发展方面的雄心。该项目由海工公司DEME、投资机构PMV和比利时奥斯坦德港共同开发,分两阶段实施,计划2025年前完成。预计到年底,比利时将有400台海上风机投运,总发电装机容量可达2.26吉瓦。根据比利时新的海域规划,还将新增1.75吉瓦的发电装机容量,使其总量达到4吉瓦,约可供应全国一半的电力。

英国:气候变化应对最激进的岛国

英国在能源去碳化方面表现得相当激进。政府层面对可再生能源,特别是氢能,持相当鲜明的支持态度。7月22日,英国首相鲍里斯·约翰逊宣称,将提供3.5亿英镑(约合31.9亿元人民币)用于减少英国重工业的碳排放,并推动后疫情时期的经济复苏。在这笔巨资中,1.39亿英镑将用于支持从天然气到清洁氢能的转换,以及扩大碳捕集与存储(CCS)技术的规模来减少重工业的碳排放。同日,英国政府还公告成立了新的氢能咨询委员会,旨在为英国提供氢气作为战略脱碳能源载体的发展信息,并为英国制定氢能和脱碳战略而努力。

英国政府和工业界将共同努力,通过氢能咨询委员会确定采取必要的具体行动,实现绿氢的大规模供应,满足整个英国能源系统的使用,应对短期挑战,并为英国企业创造商机。氢能咨询委员会将研究氢气生产与最终用途之间的关系,包括在何处、何时部署氢气的战略考虑,以及潜在需求量和成本影响的协调。该委员会及其工作组将与现有行业和政府领导的小组合作,确保工作对接顺利。英国政府也相当支持绿氢,目前英国有两个海上风电制氢项目获得政府的资金支持。

从公司层面看,BP正积极投身于从石油公司向综合能源公司的转型,在8月5日宣布的新十年战略中提到,计划到2030年将在低碳领域的投资增加10倍,10年内每年在低碳领域投资约50亿美元,构建低碳技术的一体化业务组合,其中包括可再生能源和生物质能,氢能和碳捕集、利用与存储(CCUS)的早期市场地位。

BP计划将可再生能源发电装机容量从2019年的2.5吉瓦增至50吉瓦;生物质能日产量从2.2万桶增至10万桶;氢能业务在核心市场的份额增至10%;电动汽车充电桩由7500个增至7万个。

对于油气业务领域,BP将通过积极的投资组合管理,到2030年将产量降低40%,即至少减少100万桶油当量。BP最近的动作是与中国石油商讨转让阿曼某大型气田10%的股权,交易价值或可达15亿美元。除了加速剥离油气资产,BP首席执行官鲁尼还表示,公司未来不会寻求在其尚未开展上游活动的国家进行勘探。未来10年,BP上游油气产量计划从2019年的260万桶油当量/日降至150万桶油当量/日;炼厂产能将从2019年的170万桶/日降至120万桶/日。

美国:输氢管道长度全球首屈一指

美国对氢能的研究和利用已非一日,且力度居全球之首。目前全球运行中的输氢管道全长约4500公里,其中约2600公里位于美国。虽然美国输氢管道输送的更多是灰氢,但也可由此一窥美国在氢能利用方面的成熟程度。地处另一块大陆的美国对《巴黎协定》并不像欧洲国家那样“热心”,但在氢能布局领域却称得上紧锣密鼓。2019年11月,美国燃料电池和氢能源协会(FCHEA)发布了美国氢经济路线图,对氢能发展做出了短期和中长期规划。在其短期规划中,美国将在2020~2022年实现氢能在小型乘用车、叉车、分布式电源、家用热电联产、碳捕集等领域的应用。中期规划是,到2030年,美国氢经济每年产生约1400亿美元的收入,在整个氢价值链中提供70万个工作岗位。长期规划是,到2050年,美国将使氢气在总能源需求中的占比达到14%,可以通过其每年创造约7500亿美元的收入和累计340万个就业岗位来推动经济增长。

美国的一些老牌石油企业,对氢能发展也相当重视,其中尤以雪佛龙的表现最为突出。2月中旬,雪佛龙加入世界氢能理事会,拟为其快速布局氢能产业开辟道路。世界氢能理事会是一个由大型能源、运输和工业公司首席执行官领导的全球性组织,旨在为全球加速部署氢解决方案提供指导,促进能源转型。雪佛龙在氢能领域颇多实践经验,早就使用氢气炼制原油,以及将氢气用于其他化学装置。此外,2005~2010年,雪佛龙参与美国能源部氢气示范项目,在其车队运营公司站点运营了5个加氢站,使用多种技术进行现场发电、存储和分销。

西班牙将建欧洲最大绿氢工厂

西班牙私营电气公司伊贝尔德罗拉近日表示,将建欧洲最大绿氢工厂。该公司在这个项目中将与西班牙化学品制造商Fertiberia合作,项目基地将设在西班牙中部的普埃托利亚诺,由一个发电装机容量为100兆瓦的光伏电厂和氢生产系统组成,将利用电解法把可再生能源转变为氢燃料。

伊贝尔德罗拉公司表示,生产出来的氢气将用于普埃托利亚诺的Fertiberia氨气厂,帮助生产化肥。该项目投资总额将达到1.5亿欧元(约合12.3亿元人民币),绿氢工厂将在2021年投运,每年可减少3.9万吨二氧化碳排放。

氢气一直被认为是化石燃料的清洁替代品,绿氢的价格约6美元/千克。近期,欧盟启动了一项推广绿氢的战略,希望2050年前实现零碳排放。(李 峻)

观 察

根据生产氢气所排放的温室气体量,业界将氢气分为绿氢、蓝氢、灰氢等。所谓蓝氢是通过天然气制取的氢,虽仍有一定二氧化碳排放,但多数二氧化碳都得到妥善处置;绿氢则是指以可再生能源发电获得的清洁电力进行电解制取的氢气,全程没有碳排放,是氢能发展的终极目标。除了蓝氢、绿氢,还有采用常规方法通过化石能源生产的灰氢。

考虑到当前全球现状,绿氢无法提供人类所需的足量能源,蓝氢更具可行性。走绿氢还是蓝氢路线也因此成为一些国家在制定氢能政策时的争论焦点。综观各国现状,支持绿氢者似乎具有压倒性的舆论优势,但现实之下,兼顾绿氢、蓝氢的发展途径似乎更具可行性。

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