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各具特色 多领域探索 丨全球氢能产业发展新动向及趋势分析

来源:世界杯合法投注网站 时间:2022-08-03 11:46

  各具特色 多领域探索

  ——全球氢能产业发展新动向及趋势分析

  国能源新闻网记者 邱丽静

  在推动氢能发展的过程中,全球主要经济体从各自资源禀赋、产业基础、市场承载能力及财力等方面系统谋划,制定发展战略,并在工业、交通、储能、发电等多个领域开展实践探索,逐步形成了各具特色的发展模式。分析总结国际氢能发展先进经验,对我国氢能产业创新突破具有重要借鉴意义。

  加大投资力度 系统谋划氢能发展

  欧盟将氢能作为能源安全和能源转型的重要组成部分。近年来,欧盟逐步建立以氢能为中心的清洁能源战略规划布局。特别是今年以来,俄乌冲突加速了欧盟国家能源转型步伐,安全性成为当前欧盟政策制定者的首要考虑因素,可再生能源和氢能在确保能源安全方面的作用变得更加清晰。欧盟宣布了大型的融资计划支持氢能发展,其目的是鼓励欧盟各成员国加大氢能技术研发,扩大绿氢产量。然而,大规模的绿氢生产需要耗费大量绿电,为避免制氢领域与工业或电动汽车领域出现“抢绿电”的现象,欧盟委员会近日公布了一个授权法草案,要求生产绿氢的电力应来自现有电力以外的可再生能源。

  美国投入巨资加速开发低成本清洁制氢技术。在2021年宣布重返《巴黎协定》后,美国推动氢能技术攻关、建立氢能经济的步伐明显加快。同年7月,美国能源部(DOE)宣布启动首个“氢能攻关计划”。2021年11月,美国签署《基础设施投资和就业法案》,计划2022~2026年间拨款80亿美元用于区域氢能中心建设,15亿美元用于电解槽和氢能全产业链研发和示范。2022年3月,DOE宣布投入2800万美元用于清洁氢能的研发和前端工程设计(FEED)项目,推进实现“氢能攻关计划”。

  俄罗斯把氢能作为资源出口创汇新增长点。俄罗斯近年来正在加快布局氢能贸易,确保其全球主要能源出口国的地位。在2020年6月发布的《2035年俄罗斯联邦能源战略》中,俄计划2035年出口200万~700万吨氢气,出口创收78亿~211亿美元;2050年出口790万~3340万吨氢气,出口创收236亿~1002亿美元。

  日本致力于打造全球化氢气供应链。目前,除了应对气候变化和俄乌冲突影响,日本的能源策略仍然倾向于创建氢能社会,并在氢能发展战略中提高了氢能源在2030年能源结构中的使用占比。建设氢能社会,前提是氢气库存充足且可以低价采购。因此,日本将打造全球化氢气供应链,包括开展配套设备研发,打造集氢气生产、储运、利用为一体的供应链。2022年,日本与澳大利亚、文莱、挪威和沙特就氢燃料采购问题已达成合作协议,和印尼确定在氢、氨和碳捕获与封存等脱碳技术方面开展合作。此外,日本搭建的全球供应链主要依靠海上运氢。近几年,日本利用液化氢运输和甲基环己烷(MCH)运输,已有多个示范项目成功运行。

  应用前景广阔 未来开发潜力大

  工业领域氢能替代应用空间持续拓展。彭博新能源财经预计,2022年钢铁、制氨、甲醇、化工和炼油五大行业的清洁氢使用量将超过全球5.1万辆氢能汽车的总耗氢量。

  据了解,全球75%炼钢所用的能源直接或间接来自煤炭,钢铁碳排放量占全球能源系统排放量的7%左右。钢铁行业是低碳化的关键领域,在该领域氢气有望在10年内成为具有成本竞争力的替代品。如2021年,全球首个使用无化石电力和氢气的炼钢示范项目在瑞典钢铁公司HYBRIT启动。此外,氢气也可作为替代燃料用于玻璃、水泥和陶瓷制造等行业,以取代化石燃料的使用。如2021年,英国玻璃企业皮尔金顿(Pilkington)启动了全球首个使用100%氢气生产浮法(片)玻璃的试验。

  氢燃料电池多样化、规模化应用加速。2022年北京冬奥会期间,共有1200多辆氢燃料电池汽车投运,并配备30多个加氢站,这是全球最大的一次燃料电池汽车示范。据统计,2021年,全球氢燃料电池汽车总销量1.6万辆以上。受强劲补贴政策驱动,韩国市场延续了2020年的增长势头,全年共售出超8000辆氢燃料电池汽车,约占全球总销量的一半。

  大规模氢储能是更具经济性的长周期调峰技术。在新型储能路径中,氢能具有诸多明显优势。氢储能是以氢气的形式进行储能,方式多样化,包括液化储氢、压缩储氢以及金属氢化物储氢等,存储规模可达百万千瓦级,存储时间跨度从小时到季节。氢储能除了可以满足大规模长周期能量储存和多元化终端利用需求,自身也具备较明显的技术路线、资源潜力及经济性。在大容量长周期调节的场景中,氢储能与电化学储能相比拥有单位能量存储成本低的优势。相对于抽水蓄能而言,氢储能可扩展性较强,受地理和资源的限制较少。相关研究表明,当需要大规模储能时可以液氢或者氢化物的形式存储于地下盐穴,估计每个兆瓦时的成本在50~150美元之间,与受地质条件限制较大的抽水蓄能相当,显著低于其他能量存储方式。

  氢燃料燃气轮机发电取得一定进展。全球电力巨头已开展氢能燃气轮机的相关研究,积极提高燃机的掺氢燃烧能力、开拓新的市场空间。如美国通用电气(GE)在全球已有超过100台采用低热值含氢燃料的机组在运行,累计运行时间超过800万小时,其中部分机组的燃料含氢量超过50%。2022年4月,通用电气宣布全球首个HA级掺氢燃烧示范项目成功运行,预计到2030年将具备100%燃氢能力,最终实现零碳排放。日本和欧盟EU Turbines已经承诺在2030年前推出100%燃氢重型燃气轮机。2022年初,国国家电力投资集团有限公司首个燃气轮机掺氢燃烧示范项目正式投运,这是全球范围内首个在天然气商业机组中进行掺氢燃烧的联合循环、热电联供示范项目,改造后的机组具备了纯天然气和天然气掺氢两种运行模式的兼容能力,可行性优势明显。需要注意的是,虽然全球氢燃料燃气轮机发电项目层出不穷,但要大力发展氢燃料燃气轮机,还面临着燃氢过程中产生的回火和温度过高等问题。

  责任编辑:张栋钧

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