海上风电制氢(直接在风机附近制氢)是海上风电未来发展的重要方向,主要有两个原因:
1)随着海上风电离岸越来越远,外送电缆投资成本也逐步攀升,而利用风机所发电力将水电解产生氢气后,通过比电缆便宜得多的管道将氢气送到岸上,甚至有些海域有现成的天然气管道可供使用;
2)氢气可以储存,而电力难以储存。
2.2.2、能源需求侧:终端电气化
由于能源供给侧向绿色电力转变,所以需求侧的脱碳首先意味着终端电气化。根据国网能源研究院2019年12月的研究成果,终端电气化率在2050年达到50%以上,其中工业、建筑、交通部门分别达到52%、65%、35%。
工业部门电气化
钢铁、电解铝、水泥等行业是能耗大户,也是碳排放大户。
钢铁行业的电气化路径主要是从高炉转向电炉,电炉及其设备、耗材仍具有较好的投资机会。根据钢协数据,2019年我国钢铁行业90%以上的产能采用高炉(BOF)技术,而电炉技术(EAF)仅占生产总量的9%。特别是以废钢为原料的短流程炼钢技术,碳排放量仅0.4吨二氧化碳/吨钢,若使用绿色电力为电炉供能,则碳排放量可降为0。
水泥的生产过程中需要将水泥窑加热到1600摄氏度以上,目前电炉的使用尚未商业化,投资成本较高。目前较为可行的方法是用沼气、生物质替代化石燃料。
建筑部门电气化
从建筑属性来看,可以分为公共建筑、城镇居民建筑和农村居民建筑。从用途来看,供热、制冷、烹饪是中国建筑部门的主要能源消费来源。建筑部门的电气化率仍较低,2017年仅为28%。
目前,制冷、照明、家电已经实现了100%电气化,供暖和烹饪的电气化推进较为缓慢。我国北方城镇普遍实行集中供暖,主要热源为燃煤热电联产和燃煤锅炉。自2017年以来,我国北方地区推行“煤改气”、“煤改电”,对建筑部门的电气化有一定的推动作用。
炊事方面,根据清华大学建筑电气化接受程度调研,一方面,住宅炊事用能逐渐向公建转移,应关注公建餐厅电气化;另一方面,住宅炊事电气化最大难点在于改变用户习惯。
总之,建筑部门电气化需综合考虑公共部门与居民住宅,也要考虑南北方气候差异。随着人民生活水平提高,家用电器的数量和使用强度呈上升趋势。未来采暖电气化应逐步替代燃煤锅炉,炊事电气化应重点关注餐厅电气化和住宅炊事习惯引导。
交通部门电气化
交通部门的电气化具有三个方面的含义:
1)道路交通(小型、轻型):绿色电力为基础的电动车(电池),配套充电桩、换电站;
2)道路交通(重型)、铁路或海运:氢能(或氨气),配套加氢站;
3)航空:生物航空柴油为主要方向。