2022年全球氢能评估

  • 发布时间：2022-12-28
  • 实施时间：2022-12-28
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伟大的小毛驴

双智云平台创始人，生态环境部环境影响评价技术评估专家库入库专家、中华环保联合会综合技术专家组委员、中国环保产业协会环保管家精讲班高级讲师，土壤导则编制参与人，毛驴说原创。

知识要点
  • 发文部门 IEA国际能源署
  • 发文文号 无
  • 适用对象 氢能
知识库 / 应对气候变化 / 能源转型
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氢需求正在增长，关键应用领域出现积极信号，2021年氢需求达到9400万吨(Mt)，恢复到大流行前的水平(2019年为9100万吨)，所含能源约相当于全球最终能源消费的2.5%。大部分增长来自炼油和工业的传统用途，但新用途的需求增长至约4万吨(尽管基数较低，但较2020年增长了60%)。氢气的一些关键新应用正显示出进展的迹象。在第一个使用纯氢直接还原铁的示范项目启动仅一年后，新钢铁项目的公告迅速增加。第一批氢燃料电池列车在德国开始运营。还有100多个在航运中使用氢及其衍生物的试点和示范项目，大公司已经签署了战略合作伙伴关系，以确保这些燃料的供应。在电力部门，氢和氨的使用正引起更多的关注;到2030年，已宣布的项目的潜在容量将达到近3.5吉瓦。考虑到世界各国政府已经实施的政策和措施，我们估计到2030年，氢的需求可能达到1.15亿吨，尽管只有不到200万吨来自新用途。相比之下，要实现世界各国政府迄今为止提出的现有气候承诺，需要1.3亿吨(25%来自新用途);要在2050年实现净零排放，到2030年需要近2亿吨。

低排放制氢项目的数量在不断扩大，但很少有项目达到FID。2021年氢气需求的增长大部分是由不受抑制的化石燃料生产的氢气满足的，这意味着这对缓解气候变化没有任何好处。2021年，低排放氢的产量不到100万吨，几乎全部来自使用化石燃料和碳捕获、利用和储存(CCUS)的工厂。然而，生产低排放氢气的项目正在以惊人的速度增长。如果目前正在进行的所有项目都能实现，到2030年，低排放氢的产量将达到每年1600 - 2400万吨，其中900 - 1400万吨基于电解，700 - 1000万吨基于化石燃料和CCUS。以电解为例，到2030年，管道中所有项目的实现可能导致电解槽装机容量达到134240吉瓦，其范围的低端类似于德国的可再生能源总装机容量，而在整个拉丁美洲的高端。为了实现各国政府的气候承诺，到2030年，每年需要生产3400万吨低排放氢气;到2050年实现全球净零排放的兼容路径到2030年需要约1亿吨。目前有相当一部分项目处于高级规划阶段，但只有少数(4%)项目正在建设或已达成最终投资决定(FID)。主要原因包括需求的不确定性、缺乏监管框架以及向最终用户输送氢气的可用基础设施。

扩大电解槽制造能力对于推广氢供应链至关重要，需要使用低排放电力的电解槽来生产低排放氢。今天，电解槽产能接近8gw /年，根据行业公告，到2030年可能超过60gw /年。这将足以满足当前政府的电解部署目标，但扩建取决于政府的目标能否转化为当前项目管道之外的实际项目。虽然预计未来几年项目管道将继续增长，但有必要为项目提供早期支持，以确保它们达到FID并扩大规模。

我们的分析表明，以今天的化石能源价格，可再生氢已经可以与许多地区的化石燃料氢竞争，特别是那些拥有良好的可再生资源，必须进口化石燃料来满足制氢需求的地区。当然，未来几年这种情况会如何发展还存在不确定性。但是，如果管道中的电解槽项目得以实现，并且计划中的生产能力扩大，那么到2030年电解槽的成本将比现在下降70%左右。再加上可再生能源成本的预期下降，这可以使可再生氢的成本降至1.3-4.5美元/千克氢(相当于39-135美元/兆瓦时)。这个范围的低端是在可再生能源获得良好的地区，在这些地区，可再生氢在结构上已经可以与不受抑制的化石燃料竞争。

2022年2月，世界上第一批液化氢从澳大利亚运往日本，这是国际氢市场发展的一个关键里程碑。根据正在开发的出口导向型项目，到2030年，估计每年可出口1200万吨氢气，到2026年计划投产260万吨/年。几乎所有这些以出口为导向的氢项目计划都是在过去两年宣布的，大多数项目都确定了氢载体选择氨作为首选。

然而，承购和进口安排落后于计划出口的规模:每年只有200万吨氢气获得了一个客户或潜在客户。项目开发商和投资者在这个新兴市场面临着高度的不确定性，许多政府也是如此

实施具体的氢贸易政策，这是项目成功发展所必需的。国际合作对于促进协调和识别可能减缓氢市场发展的障碍至关重要。

全球能源危机:氢能的额外动力?全球能源危机凸显出政策需要将能源安全需求与气候目标相结合。氢可以通过减少对化石燃料的依赖来促进能源安全，无论是通过在最终用途应用中取代化石燃料，还是通过将化石制氢转向可再生氢。发展国际氢市场还可以增加潜在能源供应国的多样性，特别是加强能源进口国的能源安全。

如果各国政府实施雄心勃勃的政策来实现其气候承诺，到2030年，氢可以帮助避免140亿立方米/年的天然气使用，2000万吨/年的煤炭和360千万吨/年的石油使用，相当于今天哥伦比亚的化石燃料供应。重工业、重型公路运输和航运为化石燃料和减排提供了最大的机会。

与开发新管道相比，重新利用天然气管道输送氢气可以减少50-80%的投资成本。目前正在开发的项目是将数千公里的天然气管道改造为100%氢气。

但是，实际经验有限，必须进行重大的调整和调整。

各国政府，尤其是欧洲政府，正在考虑重新利用液化天然气(LNG)终端，尽管机会取决于它们最终接收的是氢气还是氨。

初步研究表明，重新利用氨可以在一个新的液化天然气终端的投资成本的11%-20%。由于对温度的需求要低得多，将液化天然气终端重新用于液化氢面临着更大的技术挑战，这限制了现有设备的重用。这有重要的成本影响。单是LNG储罐就占了LNG终端投资成本的一半左右，而替换它的新建液化氢储罐可能比LNG储罐贵50%。目前还没有将现有液化天然气终端转化为氨或氢的经验，这使得成本估算不确定。未来对氢及其衍生物需求规模的不确定性可能会限制对氢或氨的新终端的吸收。

各国政府继续将氢视为其能源部门战略的支柱:自2021年9月以来，已通过了9项新的国家战略，使总数达到26项。一些国家正在通过实施具体政策进入下一步，特别关注支持低排放制氢和基础设施的商业规模项目(例如欧盟共同利益的重要项目、美国的通货膨胀降低法案和德国的H2Global倡议)。然而，仍没有足够的政策活动来创造氢气需求，这对确保承购协议至关重要。需求创造的缺乏会阻碍最终的投资决策。


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