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​IEA:全球氢能进展报告发布,急需加快发展绿氢技术

日期:2020-07-29    来源:氢能汇(微信号:gh_8bcbfdff37f2)

国际新能源网

2020
07/29
17:51
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关键词: 电解氢 电动汽车 电解制氢项目

国际能源署(IEA)发布的《全球氢能进展》报告指出,氢能技术在2019年保持了强劲发展势头,引起了全球决策者的浓厚兴趣。报告认为,当前氢能的发展面临前所未有的政策机遇,但仍需做出更多努力,以进一步促进发展,报告最后提出了6项相关行动建议。

2019年投入运营的电解氢容量的创下最新纪录,接下来几年还将有一些重要进展。由于在中国、日本和韩国的出色发展,燃料电池电动汽车市场也几乎翻了一番。但是,氢的低碳化生产能力并没明确长进,且与可持续发展情景(SDS)不在同一轨道之上。未来,需要做出更大的努力来扩大氢的生成规模以降低成本,并在目前的氢应用中,用低碳氢(绿氢,蓝氢)代替高碳氢(灰氢);并将氢的使用扩展到新的应用领域。但低碳氢在工业中的应用进展缓慢,向现有天然气管网中注入氢气是快速提升低碳氢需求以促进其发展的有效方法。

历史上已宣布的以及2030年可持续发展情景(SDS)中的2010-2030年低碳氢生产

每年对纯氢的需求约为70 Mt,主要用于炼油和化学生产。目前,这种氢气是从天然气和煤炭中产生的,所以其产生的二氧化碳排放量很大。可以使用三个主要指标来跟踪氢气的清洁能源进度:

1.在现有的工业应用中,低碳氢生产在多大程度上替代了常规氢。

2.对新领域的需求(例如某些运输和工业应用,气网注入和电力存储领域),在这些领域中,诸如可存储性和使用过程中产生的有害排放物少等特点使氢可成为清洁能源的主要载体。

3.诸如电解池、燃料电池以及具有碳捕集、利用或封存(CCUS)的制氢等跨领域技术的规模扩大、成本降低和改进(效率、寿命和工艺集成)。

1、低碳制氢的产能增加,尤其是电解制氢

发展低碳制氢(蓝氢、绿氢)技术,对清洁能源转型至关重要。目前,全球大部分氢的生产主要通过天然气重整制氢和煤气化制氢等排放密集型技术来实现。

发展低碳制氢(蓝氢、绿氢)技术,主要包括:

(1)将常规制氢技术与碳捕集、利用与封存(CCUS)集成;

(2)通过电解水制氢。

在短中期内,将常规制氢与CCUS相结合仍然是低碳制氢的主要途径,这是因为其生产成本比电解水等低碳技术要低。截至2019年底,共有6个CCUS常规制氢项目投产,每年可生产低碳氢35万吨。另外,还有20多个新项目宣布将在2020年代投产,主要集中在欧洲北海周边国家。

电解槽可以从低碳电力和水中产生干净的氢气。近年电解制氢项目的数量和装机容量增长很快,从2010年的不足1 MW,增至2019年超过25 MW。此外,项目规模也显著增加,2010年后的前几年,大多数项目规模低于0.5 MW,而到了2017-2019年,德国投运的规模最大项目为6 MW。

2020年3月,日本投运了一个10 MW项目。另外,加拿大有20 MW项目正在建设中。此外,预计有数百兆瓦的电解制氢项目将在2020年后开始运营。


2014~2023年全球已投运和计划投运电解氢产能(最大项目和总项目)

2、氢能在交通运输行业中的应用比以往任何时候增长都快,但氢燃料电池汽车也只占新型低碳汽车销量的0.5%

受亚洲市场增长的影响,全球燃料电池汽车市场蓬勃发展。2019年底,全球燃料电池汽车的保有量为25210辆。年销售量达12350辆,比2018年的5800辆增加了一倍。美国的销量从2018年的超过2300辆略有下降至2100辆/年,但其仍是全球燃料电池汽车最大的保有国,占全球保有量的1/3。其次是中国、日本和韩国。

2017-2019年燃料电池电动汽车的部署以及部分国家/地区的发展目标

2019年,燃料电池汽车在亚洲市场获得大幅增长。其中,日本、韩国和中国的销售量均有所增长。中国和韩国2019年燃料电池汽车销量接近,中国为4400辆,韩国为4100辆。中国快速发展的主要原因是对燃料电池公交车和轻型卡车的政策支持,这两种车的保有量分别达到近4300辆和1800多辆,这使得中国燃料电池公交车(97%)和卡车(98%)保有量在全球遥遥领先。

丹麦Hobro的 HyBalance 工厂

3、2019年全球在运加氢站数量增长超过20%

截至2019年底,全球在运加氢站共有470个,同比增长20%以上。日本113个加氢站排第一,第二名为德国(81个),第三名美国(64个)第四名为中国,2019年内加氢站数量从20个增加到61个。

氢能在非公路运输车辆的应用正逐渐得到认可。2018年底,阿尔斯通公司生产的两辆燃料电池火车在德国投入运营。试运行成功后宣布还将有14列将于2021年投运。2019年,中国在佛山投运一辆使用燃料电池的有轨电车,并在探索氢燃料铁路。

4、向天然气管道网络中注入氢气可提升对低碳氢的需求

除交通运输外,通过向现有的基础设施(如天然气管道网络)中注入氢气,家庭和工厂供热也会增加对低碳氢的需求。法国的GRHYD项目,2018年开始向天然气管道网中加了6%氢气,2019年掺入氢的比例已达到20%。

全球各地的一些项目已向天然气网中注入氢气。包括2015年开始的最大的项目已在德国投入运营(6MW的电力输入),由于这是一个不断扩展的行业,因此2020年后将启动更多项目。越来越多国家开始对此感兴趣,目前世界各地在建装置每年可向天然气网输入2900吨氢气。

5、低碳氢在工业应用中具有极大潜力,但进展依然缓慢

在所有部门中,工业领域对氢的需求量最大,特别是炼油、化工和钢铁制造业。由于这些行业通常使用高碳氢(灰氢),用低碳氢(蓝氢,绿氢)替代高碳氢将是在短期内扩大需求、减少温室气体排放的理想机会。

在化工和炼油行业,人们对用低碳氢替代的兴趣也日益增加。一些大型项目已经将碳捕集应用于这两个领域的化石燃料制氢中,例如壳牌公司的Quest项目。

电解制氢虽然仍局限于一些小规模试验,但2019年已经公开了一些大规模项目(高达100 MW电力),预计将在2020年后投入使用,这些项目大多涉及炼油或甲醇以及氨的生产。

电解制氢在钢铁行业的发展也正在加速。在不对现有炼钢炉进行重大改造的情况下,氢可替代约35%的天然气。

6、对氢的政策支持力度正在加强

越来越多国家在2019年前宣布了氢战略和氢能发展路线图。一些国家制定了具体的氢能技术部署。

但各国的战略目标仍以氢能在交通运输应用为主,部分国家已经开始设定氢能在工业、建筑和发电等部门的目标。

主要国家已设定的氢能发展目标

7、进一步促进氢能发展的行动建议(Recommended actions)

氢价值链很复杂,需要跨部门的协调,这使其风险成倍增加,特别是低碳氢的成本经济性还不行,因此低碳氢的投资动机不足,当然,低碳氢的大规模生产和使用,可以实现减缓气候变化的目标,因此气候变化目标成为低碳氢发展的主要驱动力。

政府应为低碳氢发展发挥更多作用。制定更积极的政策和法规,有助于激励私营企业投资低碳氢产业。为此,IEA提出了6点促进氢能发展的行动建议(Recommended actions),包括:

(1)确立氢能在国家长期政策和战略中的作用;

(2)促进国际和跨领域合作;

(3)重点支持短期发展机遇;

(4)消除氢开发的关键障碍;

(5)刺激低碳氢需求,解决先行风险;

(6)确保强有力的研发支持,以降低成本,提高竞争力。


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