近日,世界知名会计师事务所普华永道旗下全球战略咨询公司发布了《氢能源行业前景分析与洞察》报告。根据报告内容显示:2050年,随着可再生能源发电成本不断降低,绿氢生产的成本将进一步下降,根据测算,质子交换膜电解水技术电解水制氢的成本将降至0.7—0.9美元/公斤,碱性电解水制氢的成本也会降至0.8—1.3美元/公斤。
根据国际能源署可持续发展情景预测,到2070年,全球对氢气的需求预计将在2019年7,000万吨的基础上增长7倍,达到5.2亿吨,市场规模约为千亿美元。
一、氢能源现状分析
报告分析显示:“如今消耗的氢气几乎95%均来自于化石燃料,通过两种最常见的方法——煤炭气化和蒸汽甲烷重整进行生产。在生产过程中,化石燃料(即煤或天然气)进料与蒸汽反应,生成一氧化碳、二氧化碳和氢气。每生产1 公斤氢气将释放约10公斤二氧化碳,如果不能及时捕获、利用或封存生产过程中产生的二氧化碳,此类传统的制氢方法将对环境造成巨大影响。”
近年来,各国政府和国际组织对减排和实现净零排放的承诺、可再生能源(风能、太阳能、水能等可再生能源)装机容量的不断增长、可再生能源成本的不断下降,制氢成本逐步降低,为大规模应用带来了可能性。
二、氢能源的应用场景
炼化行业:以低碳氢代替通过煤炭和天然气生产的常规氢为切入,随后探索用低碳氢和捕获的碳来生产合成燃料等不同的应用方式;现行可再生能源法规(欧盟第II可再生能源指令)的要求和经济激励措施可加速这一转变。
钢铁行业:据世界钢铁协会数据,在传统的高炉炼钢方式下,每生产1吨钢铁会产生1.85吨二氧化碳。利用氢气直接从固态铁矿石中除掉氧气,是钢铁行业前景有利的脱碳途径。钢铁制造商已通过示范项目测试了该技术,并有望在2025年左右发展成熟,然后得到推广。
发电行业:纯净氢气或氢气与天然气的混合气可为燃气轮机提供动力,从而实现发电行业的脱碳。燃气轮机制造商目前正在解决因氢燃烧而带来的火焰传播速度快、二氧化氮排放量高等技术难题,争取在2030年前能够开发出与氢完全兼容的轮机。此举将为发电企业开辟新的脱碳途径,加快脱碳步伐,并规避由于排放法规趋紧而导致的设备搁置、无法使用等风险。
水泥行业:该行业三分之一的二氧化碳排放来自于加热过程和触发煅烧反应所需的燃料源,在这种情况下,氢气可用作主要的燃料源;其余三分之二的二氧化碳排放来自于煅烧过程本身。水泥行业已经发现了多种碳减排的手段,包括提高能效、降低熟料混合比、使用添加结合材料、捕获生产过程中排放的碳,长期封存或利用。最后一点对于水泥行业而言机会规模尤其巨大:绿氢加上水泥生产商捕获的碳,可用于生产氨或甲醇等化合物,这也凸显了低碳氢市场中跨行业合作的潜力。
交通运输行业:货运等重型交通运输提供了大量使用氢燃料的市场机会,其消费量足以产生规模效应。
民用:目前大部分用户使用管道燃气,当氢成本降低到一定程度,民用氢做饭、采暖就成为可能,当然不排除大部分电器化的可能。另外氢能源机组制冷制热也成为可能。
三、我国发展现状与预测
2021年,“碳达峰”和“碳中和”在两会上作为中国的战略目标,首次被写入政府工作报告,彰显了中国坚持走低碳发展道路的决心。氢能作为一种绿色环保能源也遇到了前所未有的发展机遇。中国氢能联盟数据显示,2018年中国氢气产量约为2,100万吨,占终端能源总量的2.7%;预计到2030年和2050年,需求量分别将达到3,500万吨和6,000万吨,终端能源占比分别达5%和10%以上。
尽管发展前景光明,但氢能的技术路线仍不够成熟,许多技术难题有待解决,离大规模市场化还有很长一段路。既然我国已经把氢能源作为一种发展方向,就需要借鉴欧洲等市场的经验,在以下多个方面采取行动:
1、加大基础投入。根据国家层面的氢战略和路线图,加大公共资金对氢能技术研发的投入,同时鼓励和吸引企业积极开展创新,氢制取、氢压缩、氢储存、氢运输成本的降低,和燃料电池等用氢设备成本的降低;
2. 降本增效。提高低碳氢的成本竞争力,一方面鼓励和推进光电风储示范项目建设,加大可再生能源在氢气生产中的比重,从而实现制氢的规模效益,降低低碳氢的生产成本;
3. 需求挖掘:积极探索炼化、钢铁、水泥、发电、交通运输、民用等重点行业内的脱碳机会,并通过创新刺激需求;同时鼓励在能源生产和工艺流程转型过程中逐步加大以蓝氢或低碳氢作为燃料和原料的占比,为实现低碳氢的广泛应用奠定基础。
4. 政策引导。推进跨行业协作和国际合作,尤其是在标准体系建设、先进技术和最佳实践分享、基础设施建设等领域,实现氢能源产业链的不断发展和完善;同时通过融资模式创新,以风险共担、利益共享的形式,打消先行者的顾虑,鼓励私营领域加大对氢能源领域的投资。