2019年6月,世界能源理事會(huì)(World Energy Council )首次發(fā)布?xì)淠芎唸?bào),簡報(bào)深度分析了氫能的潛力,描述了氫能源應(yīng)用的五大領(lǐng)域,并據(jù)此提出了決定氫氣能否在能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮重要作用的五大關(guān)鍵要素。
第一,認(rèn)識(shí)到氫能可作為全系統(tǒng)轉(zhuǎn)型解決方案。由于成本削減和可再生能源興起,氫能在過去幾年中作為全能脫碳解決方案獲得了重視。工業(yè)、運(yùn)輸和熱力等行業(yè)仍然很難脫碳,其電氣化將面臨重大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)。氫氣可能是將這些減碳困難行業(yè)轉(zhuǎn)向零排放生產(chǎn)的合適且有效的方法。
第二,3 條可持續(xù)生產(chǎn)氫氣的路徑。氫的提取非常耗能,可以通過幾種工藝生產(chǎn)低碳?xì)?,電轉(zhuǎn) X(P2X)是一種有前景的候選方案,該技術(shù)主要通過氣體和液體再轉(zhuǎn)化途徑的可再生能源電容生產(chǎn)合成燃料。但其缺點(diǎn)在于可再生能源滲透率低,且目前電解器的成本高、產(chǎn)量有限。另一種藍(lán)色的氫生產(chǎn)路徑是蒸汽甲烷煤氣化與碳捕集封存技術(shù)(CCS),這條路徑的主要挑戰(zhàn)在于大規(guī)模 CCS 技術(shù)的成本效益,并且必須通過監(jiān)管和財(cái)務(wù)計(jì)劃獲得大量投資和適當(dāng)?shù)恼С?。還有一種使用農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)電力、氫氣和熱水的三聯(lián)產(chǎn)技術(shù)也獲得了廣泛關(guān)注。其他生產(chǎn)氫的方式,例如熱化學(xué)水分解和人工光合作用等,仍處于早期開發(fā)階段。
不同的氫氣生產(chǎn)、輸送和消費(fèi)路徑代表成本、碳排放和可擴(kuò)展性之間的權(quán)衡取舍。當(dāng)?shù)氐木唧w情況可能在很大程度上影響路徑的選擇。這些不同的方法也適用于能源轉(zhuǎn)型的不同階段。要想獲得氫能生態(tài)系統(tǒng)的所有收益,我們需要在能源轉(zhuǎn)型期間對氫生產(chǎn)組合進(jìn)行優(yōu)化平衡,不同技術(shù)之間也需要相互競爭。隨著時(shí)間推移,轉(zhuǎn)型到完全無碳?xì)錃馍a(chǎn)可以促進(jìn)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)基數(shù)并加速技術(shù)發(fā)展。
第三,建立國際氫氣市場。氫氣消費(fèi)國在供應(yīng)上不一定具有優(yōu)勢,這為全球范圍內(nèi)的氫氣生產(chǎn)和貿(mào)易提供了機(jī)會(huì)。生產(chǎn)國的氫氣生產(chǎn)技術(shù)和大量運(yùn)輸投資對于發(fā)展國際氫氣市場至關(guān)重要,此類投資需要適宜的政治框架,因此并非所有國家都是合適的候選者。在短期內(nèi),潛在的生產(chǎn)國和消費(fèi)國可以建立伙伴關(guān)系和開展可行性研究。要想發(fā)展氫氣出口市場,必須在氣候和能源多邊談判政治議程中加入氫氣的內(nèi)容。
第四,實(shí)現(xiàn)成本效益。氫氣仍需要降低相當(dāng)大的成本才真正具有競爭力。各國政府近期鼓勵(lì)大規(guī)模生產(chǎn)和消費(fèi)氫氣的政策,加速了氫氣生態(tài)系統(tǒng)的出現(xiàn),刺激了更多能源系統(tǒng)參與其中。
時(shí)至今日,新興氫氣應(yīng)用尚不具備成本效益。例如,燃料電池電動(dòng)汽車的成本高于純電動(dòng)汽車。實(shí)現(xiàn)成本效益需要降低低碳?xì)錃獾纳a(chǎn)成本,降低燃料電池、氫氣運(yùn)輸、儲(chǔ)存和加氫基礎(chǔ)設(shè)施的成本。下面以燃料電池電動(dòng)汽車為例來分析成本效益的情況。
一些國家和地區(qū)已經(jīng)制定了氫動(dòng)力移動(dòng)出行及相關(guān)支持機(jī)制的全國性目標(biāo)。目前中國政府正在努力用燃料電池電動(dòng)汽車替代柴油或汽油動(dòng)力重型車輛(例如公共汽車、運(yùn)貨卡車等),希望降低對化石燃料的依賴并解決其溫室氣體排放和空氣污染問題。2018 年,每輛燃料電池乘用車的補(bǔ)貼為20萬元人民幣,每輛小型卡車的補(bǔ)貼為30萬元人民幣,公共汽車、中型大型卡車的補(bǔ)貼為50萬元人民幣。此外,政府還為燃料加注站和氫氣價(jià)格提供高額補(bǔ)貼。
為了推動(dòng)低碳?xì)涫袌隼^續(xù)發(fā)展,需要制定明確的政策,同時(shí)必須落實(shí)支持性法規(guī)和適當(dāng)?shù)募?lì)措施。生產(chǎn)、運(yùn)輸和其他基礎(chǔ)設(shè)施方面的挑戰(zhàn)仍有待解決,挑戰(zhàn)并不在于技術(shù)方面,而是一項(xiàng)長期戰(zhàn)略和遏制氣候變化的承諾。
第五,開發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施。氫氣的采用和商業(yè)化依賴于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),特別是在移動(dòng)出行領(lǐng)域,基礎(chǔ)設(shè)施是公認(rèn)的主要挑戰(zhàn)。氫氣在能源行業(yè)的部署將需要建造新的基礎(chǔ)設(shè)施或者對現(xiàn)有設(shè)施重新加以利用。此類基礎(chǔ)設(shè)施包括:生產(chǎn)點(diǎn)、運(yùn)輸設(shè)備、傳輸設(shè)施、燃油加注站、配給設(shè)施。
(賽迪研究院譚力 ?編譯)