日本寻求突破氢能源发展瓶颈

2021-11-04

作为日本新版能源基本计划草案的重点领域,氢能源战略备受各界关注。虽然日本氢能源技术已基本成型,但从实验转向全面普及仍面临不少瓶颈。

据行行查数据显示,全球能源行业正经历着以低碳化、无碳化、低污染为方向的第三次能源变革,随着全球能源需求不断增加,全球电气化趋势明显,未来以可再生能源增长幅度最大的电力能源结构将持续变化,进一步形成以石油、天然气、煤炭、可再生能源为主的多元化能源结构。
氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的二次能源,可通过一次能源、二次能源及工业领域等多种途径获取,氢能将成为第三次能源变革的重要媒介。氢能可以用于交通运输,作为石油精炼、氨生产的原料,以及金属精炼和住宅部门的加热和烹饪等方方面面。而且,氢气有潜力成为整合不同基础设施的能源载体,以提高经济效率、可靠性、灵活性,而且其中许多用途将有助于减少电力和交通部门的碳排放。氢还可以为电力部门提供大规模的长期能量存储。此外,氢能源存储系统可以提供辅助电网服务,如应急、负荷跟踪和调节储备,这些服务可以提供额外的能量来源,从而降低电解制氢的成本。氢还可以成为VRE和交通部门之间的另一座桥梁。
根据中国氢能联盟的预计,到2030年,中国氢气需求量将达到3,500万吨,在终端能源体系中占比5%。到2050年氢能将在中国终端能源体系中占比至少达到10%,氢气需求量接近6,000万吨,可减排约7亿吨二氧化碳,产业链年产值约12万亿元。其中,交通运输领域用氢2,458万吨,约占该领域用能比例19%,相当于减少8,357万吨原油或1,000亿立方米天然气;工业领域用氢3,370万吨,建筑及其他领域用氢110万吨,相当于减少1.7亿吨标准煤。
氢能产业链主要包括氢气制取、氢气运输、加氢以及氢气利用。氢能的产业链较长,上游氢气制取的方式包括化石能源制氢、工业副产提纯制氢、电解水制氢等,氢气运输的方式包括道路车辆、铁路、船舶、管道运输等,加氢站是氢能大规模应用的关键性基础设施,氢能的终端应用领域包括交通、工业、电力、建筑等。
碳中和的世界将高度依靠电力供能,电力将成为整个能源系统的支柱,尤其是风能和太阳能为代表的可再生能源电力。参考清华大学气研院给出的低碳发展战略,在2050年2°C及1.5°C目标下,我国电力占终端能源总消费比重将由目前的25%分别提升至55%及68%,意味着以2060年实现碳中和目标,我国电力消费比重将在2050年超过60%。然而,在某些行业(如交通运输行业、工业和需要高位热能的应用),要想实现深度脱碳化,仅靠电气化可能难以做到,这一挑战可通过产自可再生能源的氢气加以解决,这将使大量可再生能源从电力部门引向终端使用部门。
氢能是一种来源广泛、清洁无碳、灵活高效、应用场景丰富的能源,与电能同属二次能源,更容易耦合电能、热能、燃料等多种能源并与电能一起建立互联互通的现代能源网络,可以促进电力与建筑、交通运输和工业之间的互连。以往氢气主要产自化石原料,在低碳能源占据主要地位的未来,氢气可通过可再生能源来制取,从技术上能将大量可再生能源电力转移到很难实现脱碳化的领域:
工业领域:目前在若干工业产业(合成氨、甲醇、钢铁冶炼等)中广泛使用的通过化石燃料生产的氢气,从技术层面上而言可通过可再生能源制氢来替代。此外,氢能凭借灵活性强的特点,可以成为间歇性工业领域的中高级热能低碳解决方案。
交通运输领域:氢燃料电池汽车作为纯电动汽车的电动化补充解决方案,以绿氢作为燃料,为人们提供与传统燃油车驾驶性能相媲美的低碳出行选择(可行驶里程、燃料加注时间、低温性能)。而在目前纯电动应用受限的领域中(例如卡车、火车、游轮、航空等),氢燃料电池方案可以完美胜任。
建筑领域:通过天然气管网掺氢可实现氢能在建筑领域的深度脱碳,当前我国天然气管道输送技术成熟,中低比例的天然气掺氢已具备实践基础。
我国早在“十五”期间即将氢燃料电池汽车确立为新能源汽车发展的主要技术路线之一。在《国家创新驱动发展战略纲要》、《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》、《中国制造2025》、《汽车产业中长期发展规划》中均明确了氢能与燃料电池产业的战略地位,其根本目标是降低我国能源对外依存度、减少城市大气污染,推动我国汽车产业跨越式发展。
近年来,国家政策对燃料电池汽车的关注度快速提升,赋予了氢能及燃料电池产业更高的战略地位。2020年10月,由工信部指导下发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》指出,在燃料电池汽车方面,将发展氢燃料电池商用车作为整个氢能燃料电池行业的突破口,以客车和城市物流车为切入领域,重点在可再生能源制氢和工业副产氢丰富的区域推广中大型客车、物流车,逐步推广至载重量大、长距离的中重卡、牵引车、港口拖车及乘用车等。2030-2035年,实现氢能及燃料电池汽车的大规模推广应用,燃料电池汽车保有量将达到100万辆左右,完全掌握燃料电池核心关键技术,建立完备的燃料电池材料、部件、系统的制备与生产产业链。
2021年9月,财政部、工信部、科技部、国家发改委、国家能源局联合发布《关于启动燃料电池汽车示范应用工作的通知》,同意北京市、上海市和广东省城市群作为全国首批示范城市群,启动实施燃料电池汽车示范应用工作,示范期为4年。在4年示范期内,国家五部委将通过“以奖代补”方式对示范城市群给予奖励。考核内容主要包括“燃料电池汽车推广应用”、“关键零部件研发产业化”和“氢能供应”三部分。
2021年10月,国务院发布《2030年前碳达峰行动方案的通知》,指出积极扩大包括氢能在内的新能源在交通运输领域应用。到2030年,当年新增新能源、清洁能源动力的交通工具比例达到40%左右。
数据来源:行行查,行业研究数据库 www.hanghangcha.com

氢能

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2021-11-04

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据行行查数据显示,全球能源行业正经历着以低碳化、无碳化、低污染为方向的第三次能源变革,随着全球能源需求不断增加,全球电气化趋势明显,未来以可再生能源增长幅度最大的电力能源结构将持续变化,进一步形成以石油、天然气、煤炭、可再生能源为主的多元化能源结构。
氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的二次能源,可通过一次能源、二次能源及工业领域等多种途径获取,氢能将成为第三次能源变革的重要媒介。氢能可以用于交通运输,作为石油精炼、氨生产的原料,以及金属精炼和住宅部门的加热和烹饪等方方面面。而且,氢气有潜力成为整合不同基础设施的能源载体,以提高经济效率、可靠性、灵活性,而且其中许多用途将有助于减少电力和交通部门的碳排放。氢还可以为电力部门提供大规模的长期能量存储。此外,氢能源存储系统可以提供辅助电网服务,如应急、负荷跟踪和调节储备,这些服务可以提供额外的能量来源,从而降低电解制氢的成本。氢还可以成为VRE和交通部门之间的另一座桥梁。
根据中国氢能联盟的预计,到2030年,中国氢气需求量将达到3,500万吨,在终端能源体系中占比5%。到2050年氢能将在中国终端能源体系中占比至少达到10%,氢气需求量接近6,000万吨,可减排约7亿吨二氧化碳,产业链年产值约12万亿元。其中,交通运输领域用氢2,458万吨,约占该领域用能比例19%,相当于减少8,357万吨原油或1,000亿立方米天然气;工业领域用氢3,370万吨,建筑及其他领域用氢110万吨,相当于减少1.7亿吨标准煤。
氢能产业链主要包括氢气制取、氢气运输、加氢以及氢气利用。氢能的产业链较长,上游氢气制取的方式包括化石能源制氢、工业副产提纯制氢、电解水制氢等,氢气运输的方式包括道路车辆、铁路、船舶、管道运输等,加氢站是氢能大规模应用的关键性基础设施,氢能的终端应用领域包括交通、工业、电力、建筑等。
碳中和的世界将高度依靠电力供能,电力将成为整个能源系统的支柱,尤其是风能和太阳能为代表的可再生能源电力。参考清华大学气研院给出的低碳发展战略,在2050年2°C及1.5°C目标下,我国电力占终端能源总消费比重将由目前的25%分别提升至55%及68%,意味着以2060年实现碳中和目标,我国电力消费比重将在2050年超过60%。然而,在某些行业(如交通运输行业、工业和需要高位热能的应用),要想实现深度脱碳化,仅靠电气化可能难以做到,这一挑战可通过产自可再生能源的氢气加以解决,这将使大量可再生能源从电力部门引向终端使用部门。
氢能是一种来源广泛、清洁无碳、灵活高效、应用场景丰富的能源,与电能同属二次能源,更容易耦合电能、热能、燃料等多种能源并与电能一起建立互联互通的现代能源网络,可以促进电力与建筑、交通运输和工业之间的互连。以往氢气主要产自化石原料,在低碳能源占据主要地位的未来,氢气可通过可再生能源来制取,从技术上能将大量可再生能源电力转移到很难实现脱碳化的领域:
工业领域:目前在若干工业产业(合成氨、甲醇、钢铁冶炼等)中广泛使用的通过化石燃料生产的氢气,从技术层面上而言可通过可再生能源制氢来替代。此外,氢能凭借灵活性强的特点,可以成为间歇性工业领域的中高级热能低碳解决方案。
交通运输领域:氢燃料电池汽车作为纯电动汽车的电动化补充解决方案,以绿氢作为燃料,为人们提供与传统燃油车驾驶性能相媲美的低碳出行选择(可行驶里程、燃料加注时间、低温性能)。而在目前纯电动应用受限的领域中(例如卡车、火车、游轮、航空等),氢燃料电池方案可以完美胜任。
建筑领域:通过天然气管网掺氢可实现氢能在建筑领域的深度脱碳,当前我国天然气管道输送技术成熟,中低比例的天然气掺氢已具备实践基础。
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2021年10月,国务院发布《2030年前碳达峰行动方案的通知》,指出积极扩大包括氢能在内的新能源在交通运输领域应用。到2030年,当年新增新能源、清洁能源动力的交通工具比例达到40%左右。
数据来源:行行查,行业研究数据库 www.hanghangcha.com

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