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IEA:政府資金正在加快流向氫能創(chuàng)新技術(shù)

   2020-09-29 能源發(fā)展與政策

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核心提示:中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會氫能分會獲悉,IEA日前發(fā)布《2020年能源技術(shù)展望》報告(以下簡稱報告),報告特別對包括氫能在內(nèi)的清潔能源創(chuàng)

中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會氫能分會獲悉,IEA日前發(fā)布《2020年能源技術(shù)展望》報告(以下簡稱“報告”),報告特別對包括氫能在內(nèi)的清潔能源創(chuàng)新技術(shù)加速發(fā)展作出評估,明確了加快清潔能源創(chuàng)新的重要性,可使全球有最好的機(jī)會實(shí)現(xiàn)能源和氣候目標(biāo),包括凈零排放。

報告認(rèn)為,為實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》等全球應(yīng)對氣候變化減排目標(biāo),僅依靠當(dāng)前所使用的技術(shù)不足以使世界實(shí)現(xiàn)徹底脫碳。雖然已有越來越多的政府和企業(yè)承諾未來幾十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)二氧化碳凈零排放,但這些承諾與清潔能源技術(shù)目前的狀態(tài)之間還存在明顯脫節(jié)。IEA表示,如果不加快能源創(chuàng)新,凈零排放目標(biāo)將無法實(shí)現(xiàn)。

雖然能源效率的提升和可再生能源規(guī)模擴(kuò)大是實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)的根本,但對于眾多難于脫碳的高排放行業(yè)仍需要使用其他技術(shù),這些行業(yè)包括航運(yùn)、重卡、航空等遠(yuǎn)距離交通領(lǐng)域和鋼鐵、水泥、化工等重工業(yè)領(lǐng)域。報告指出,這些部門的脫碳將在很大程度上要求開發(fā)尚未使用的新技術(shù),比如氫能。

根據(jù)IEA的評估,在可持續(xù)發(fā)展情境中,預(yù)計到2070年,已在市場大規(guī)模商業(yè)部署的成熟技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的二氧化碳減排量僅占全部減排量的1/4,處在早期應(yīng)用階段的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的碳減排量占比達(dá)40%,另有近35%將由尚處于原型或示范階段的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

報告認(rèn)為,處于原型或示范階段的新技術(shù)主要來自四個方面,包括電氣化、氫及其衍生燃料、二氧化碳捕捉和生物能源。這些新技術(shù)將作為關(guān)鍵組成部分共同構(gòu)建一個更清潔、更具彈性、凈零排放的未來能源系統(tǒng)。

IEA強(qiáng)調(diào),新技術(shù)將為政府、工業(yè)和清潔能源投資者提供的巨大的機(jī)會。到2040年,對目前僅處于原型或示范階段的技術(shù)的年平均投資總額約為3500億美元,到2060年達(dá)到近3萬億美元。

低碳?xì)湄酱虡I(yè)化開發(fā)

報告指出,使用低碳?xì)浜蜌浠剂鲜菍?shí)現(xiàn)凈零排放的主要途徑之一。不過,在將氫能價值鏈的所有步驟商業(yè)化的過程中尚面臨眾多技術(shù)挑戰(zhàn)。

IEA認(rèn)為,目前的低碳?xì)鋬r值鏈中,氫的生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲存和應(yīng)用所需的各項技術(shù)都處于不同的成熟階段,并面臨特定的技術(shù)問題(圖1)。

圖1 低碳?xì)鋬r值鏈技術(shù)水平


低碳制氫環(huán)節(jié)來看,目前商業(yè)化所能使用的技術(shù)中,電解制氫工藝的先進(jìn)程度尚不如使用具有CCUS的天然氣制氫工藝。而應(yīng)用環(huán)節(jié)中,除了在煉油和化工生產(chǎn)中的傳統(tǒng)應(yīng)用外,目前低碳?xì)涞氖褂檬艿搅松虡I(yè)化技術(shù)的限制,僅限于輕型車輛、建筑供暖以及配電系統(tǒng)中的發(fā)電。報告強(qiáng)調(diào),氫很大一部分潛在需求的釋放仍需要?dú)浼皻浠剂显阡撹F和重型運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域商業(yè)規(guī)模的示范和部署。

整體來看,低碳?xì)鋬r值鏈上大多數(shù)需要的技術(shù)仍只處于示范或原型階段。長期的政策支持和持續(xù)的研發(fā)與示范仍相當(dāng)重要。

氫能價值鏈創(chuàng)新呈現(xiàn)良好勢頭

氫能技術(shù)在2019年呈現(xiàn)出較好的發(fā)展勢頭。報告指出,以水電解為主的制氫設(shè)施裝機(jī)達(dá)到了25兆瓦以上,其中日本福島部署的10兆瓦水電解制氫裝置,是2010年以來所有同類項目平均裝機(jī)規(guī)模的20倍。而未來幾年,還將有數(shù)百兆瓦規(guī)模的大型電解制氫工廠投產(chǎn)。

主要受到亞洲市場需求激增的推動,2019年燃料電池汽車保有量相比2018年幾乎翻了一番。加氫站也正在全球范圍內(nèi)擴(kuò)張,2019年增速達(dá)20%。報告同時顯示,法國和意大利最近進(jìn)行了分別高達(dá)20%和10%-29%的天然氣管網(wǎng)摻氫的示范和中試試驗,而瑞典即將開始運(yùn)營一個大型中試工廠,使用電解氫鋼鐵生產(chǎn)工藝。

IEA研究表明,政府資金在加快流向氫能創(chuàng)新技術(shù)。2019年全球公共能源研發(fā)支出增長3%,達(dá)到300億美元,低碳能源技術(shù)約占其中的80%。在中國,2019年能源研發(fā)中的低碳部分增長了10%,特別是在能效和氫氣方面的研發(fā)增長很大。在歐洲和美國,兩個經(jīng)濟(jì)體的公共能源研發(fā)支出都增長了7%,高于最近的年度趨勢。

中國科技部的“國家重點(diǎn)研發(fā)項目”在2019年將約6500萬美元分配給可再生能源和氫氣。在歐洲,“燃料電池和氫氣聯(lián)合項目”將公共和私人資金聯(lián)合起來,協(xié)調(diào)每年超過2億美元的支出,參照該項目,歐盟和成員國正在重新努力進(jìn)一步協(xié)調(diào)研究資金。在日本,2020年1月發(fā)布了新的“環(huán)境創(chuàng)新戰(zhàn)略”,突出了多達(dá)39個優(yōu)先能源技術(shù)領(lǐng)域,新增了零碳鋼方面的新優(yōu)先事項。

企業(yè)能源研發(fā)的增長在向可再生能源領(lǐng)域傾斜,可再生能源領(lǐng)域的公司在2010年至2019年期間的研發(fā)支出增長了74%,但水泥和鋼鐵等缺乏商業(yè)化深度脫碳解決方案的行業(yè),在研發(fā)上的支出不足。2019年中,一些主要工業(yè)企業(yè)做出了實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)的承諾,以企業(yè)或私人資金為主,已有十多個項目正在開展前期設(shè)計工作,包括歐洲的H2.50、H21、Hynergy和Nort H2等項目以及加拿大的圣丹斯(Sundance)氫能項目。

報告稱,2019年風(fēng)險投資保持強(qiáng)勁,投資額達(dá)到40億美元,清潔能源技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)的行業(yè)和國家更加多樣化,氫能和儲能增長最快(圖2),美國、歐洲和中國在全球能源風(fēng)險投資活動中的份額有所增長。

 

圖2 能源技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)的全球早期風(fēng)險投資交易


加速技術(shù)創(chuàng)新 早日實(shí)現(xiàn)凈零排放

報告模擬了不同速度的技術(shù)創(chuàng)新情景對全球脫碳的影響。IEA指出,在加快創(chuàng)新的情況下,到2050年,目前處于原型或示范階段的技術(shù)所節(jié)省的二氧化碳將比可持續(xù)發(fā)展情景下高出75%以上。這要求今天處于示范或大規(guī)模原型設(shè)計階段的關(guān)鍵清潔能源技術(shù)最遲在六年內(nèi)推向市場,比可持續(xù)發(fā)展情景下的速度快了一倍。

在這一情況下,與可持續(xù)發(fā)展情景相比,2050年全球?qū)浜蜌浠剂系男枨髮⒃鲩L近25%,其中大部分需求來自工業(yè)和運(yùn)輸部門。這意味著從現(xiàn)在到2050年,平均每個月安裝兩座新的100萬噸氫基鋼廠,這一速度是可持續(xù)發(fā)展情景下的兩倍多;平均每個月投入使用的氨燃料大型船舶超過60艘,也達(dá)到可持續(xù)發(fā)展方案中部署速度的兩倍。

IEA在報告里提出了縮短技術(shù)創(chuàng)新周期和實(shí)現(xiàn)凈零排放的五個關(guān)鍵原則,包括:一、區(qū)分輕重緩急,跟蹤調(diào)整;二、提升公共研發(fā)和市場主導(dǎo)的私人創(chuàng)新能力;三、解決價值鏈上的所有環(huán)節(jié);四、打造賦能基礎(chǔ)設(shè)施;五、在全球范圍內(nèi)為區(qū)域成功而努力。

在創(chuàng)新速度下降的情況下,商業(yè)化應(yīng)用前的氫能技術(shù)示范項目會延遲,處于早期應(yīng)用階段的氫能技術(shù)部署也會放緩,IEA認(rèn)為,這將導(dǎo)致2030年和2040年的年度氫氣需求分別減少9%和12%。交通運(yùn)輸業(yè)的氫氣需求降幅最大,與可持續(xù)發(fā)展情景相比,2040年的氫氣需求將下降近1200萬噸。另外,用于制備綠氫的電解槽的部署也將放緩,預(yù)計到2030年,與可持續(xù)發(fā)展情景相比,氫電解槽等關(guān)鍵技術(shù)的資本成本將上升近10%,這將帶來一系列問題,增加投資挑戰(zhàn)和融資成本,削弱該行業(yè)以所需速度擴(kuò)大生產(chǎn)的能力。

氫將重塑未來清潔能源體系

新冠肺炎疫情為氫能發(fā)展帶來了不確定性。IEA一項調(diào)查顯示,正在開發(fā)凈零排放技術(shù)的公司普遍認(rèn)為研發(fā)預(yù)算可能會減少,而氫能在新技術(shù)體系中所受影響最小(圖3)。

圖3 新冠肺炎對清潔能源創(chuàng)新的預(yù)期影響調(diào)查結(jié)果(2020.5)


不過,IEA在報告中強(qiáng)調(diào),新冠肺炎危機(jī)對清潔能源技術(shù)創(chuàng)新既是風(fēng)險也是機(jī)遇。它為各國政府提供了一個千載難逢的機(jī)會,重新安排和促進(jìn)創(chuàng)新。多個國家目前正在制定大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇計劃,為各國政府提供了一個支持清潔能源創(chuàng)新工作和加快技術(shù)進(jìn)步的機(jī)會。

報告顯示,因為疫情影響,一些氫氣項目宣布推遲。但有更多國家、企業(yè)和機(jī)構(gòu)確認(rèn)了氫能技術(shù)發(fā)展計劃。德國和挪威等幾個國家的政府在6月初宣布了他們的氫氣發(fā)展戰(zhàn)略,并做出了堅定的承諾,開發(fā)完全基于電解氫的鋼鐵生產(chǎn)工藝的HYBRIT項目幾大鋼鐵巨頭也于2020年6月確認(rèn)了其承諾,工業(yè)規(guī)模示范工廠將在2023年開建,最早2026年投產(chǎn)。

近幾個月來,促進(jìn)氫相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新的新舉措也層出不窮。澳大利亞承諾提供3億澳元資金支持氫能項目。下一代歐盟計劃(Next Generation EU plan)將對氫氣技術(shù)的投資視為支持經(jīng)濟(jì)從新冠肺炎危機(jī)中復(fù)蘇的工具。而來自能源和運(yùn)輸部門的六家丹麥公司已經(jīng)宣布共同努力開發(fā)用于長途運(yùn)輸和重工業(yè)的氫基燃料,首批項目將于2023年開始運(yùn)營,今年4月,戴姆勒等幾家汽車制造商宣布計劃開始生產(chǎn)重型公路車輛用燃料電池,ABB也準(zhǔn)備與合作伙伴聯(lián)手開發(fā)適用于遠(yuǎn)洋輪船的兆瓦級燃料電池系統(tǒng)。

IEA在報告中強(qiáng)調(diào),新冠肺炎疫情后各國的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇措施為包括氫能在內(nèi)的新技術(shù)的創(chuàng)新提供了新的機(jī)會,從長遠(yuǎn)來看,氫將重塑未來,走向更清潔的能源。(氫促匯)



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