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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: | 作者:中国电力工程技术协会秘书处 | 发布时间: 829天前 | 2789 次浏览 | 分享到:

来源:中国能源新闻网 

  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,

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