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欧盟发布2050年氢能路线图

国际能源网能源资讯频道  来源:中国科学院先进能源情报网  日期:2019-03-14
关键词: 氢能 加氢站
  欧洲燃料电池和氢能联合组织(FCH-JU)在2月下旬发布《欧洲氢能路线图:欧洲能源转型的可持续发展路径》,提出了面向2030、2050年的氢能发展路线图,为欧洲大规模部署氢能和燃料电池指明方向,阐明了发展氢能的社会经济效益:到2030年氢能产业将为欧盟创造约1300亿欧元产值,到2050年达到8200亿欧元。报告最后为氢能产业各利益相关方提出了战略性发展建议。现将主要内容编译如下,供领导决策参考。
 
  一、欧洲能源转型必须大规模部署氢能
 
  1、氢能是建筑、交通和工业大规模脱碳的最佳选择
 
  (1)欧洲建有庞大的天然气供应网络为工业、家庭供暖和发电提供服务,氢能将为这一网络脱碳发挥重要作用。可以将氢气混合到现有天然气网中进行输配,甚至直接输送纯氢气,或者用氢气和二氧化碳制成的合成天然气代替天然气。使用基于燃料电池的热电联产技术可提高天然气供暖系统的能效。
 
  (2)在交通运输部门,氢气是卡车、公共汽车、轮船、火车、大型汽车和商用车最有前途的脱碳选择。燃料电池比电动汽车电池和内燃机消耗的原材料少得多;与快速充电相比,氢燃料补给设施仅需要城市和高速公路的十分之一空间;供应商可灵活供应氢气,而大规模部署快速充电设施需对电网进行重大升级。在航空领域,氢和合成氢燃料是大规模脱碳的唯一选择。
 
  (3)工业领域可以燃烧氢气供热,并可将氢气或氢基合成燃料作为原料。例如,氢气可作为炼钢过程中的还原剂,还可用作炼油厂氨生产和加氢处理的原料。氢气与二氧化碳一起,可取代烯烃和烃类溶剂生产中的天然气。
 
  2、氢能可实现跨部门、时间和地点灵活转移能源,在向可再生能源转型中发挥系统性作用
 
  氢能是实现终端用能耦合的唯一大规模技术,利用可再生能源发电制氢,可进行灵活存储,并分配至终端用能部门满足能源需求;电网融合高比例可再生能源将加大短期和长期供需不平衡,虽然储能电池和需求响应可提供短期灵活性,但氢能是唯一可长期储能的大规模技术;通过管道、船舶或卡车中长距离输送氢气,可将低成本可再生能源地区与需求中心连接起来,且成本远低于输电线路。
 
  3、发展氢能与用户的偏好和便利性需求相一致
 
  在交通领域,燃料电池汽车能够达到与内燃机汽车同样的续航里程和燃料补给速度。在电力领域,能源企业可以利用现有的管道,将氢直接或者合成甲烷混合到天然气网络中。
 
  二、发展氢能具有重大的社会经济环境效益
 
  1、发展氢能将为欧盟带来巨大的社会经济和环境效益
 
  到2050年,欧盟的氢气需求约为2250太瓦时,约占总能源需求的四分之一,发展氢能将产生显著的社会经济和环境效益。到2030年,部署氢能将为欧盟创造1300亿欧元的产业,出口潜力将达到700亿欧元,净出口额将达500亿欧元,氢能产业将为欧洲创造约100万个就业岗位。到2050年,欧盟氢能产业将达到8200亿欧元,提供540万个就业岗位,氢能将减少欧盟约5.6亿吨碳排放。
 
  2、欧盟氢能发展阶段性目标
 
  根据欧盟大规模发展氢能的愿景,报告提出了部署氢能的阶段性目标:
 
  (1)交通运输部门,到2030年欧盟将拥有370万辆燃料电池乘用车和50万辆燃料电池轻型商用车,分别占乘用车的1/22和轻型商用车的1/12,此外约有4.5万辆卡车和公共汽车由燃料电池驱动,将有约570辆燃料电池列车替代柴油列车。
 
  (2)建筑部门,到2030年氢气将取代约7%的建筑天然气供应,到2040年达到32%,还将分别在2030年和2040年满足约250万户和超过1100万户家庭供暖需求。此外,到2040年还将部署超过250万套燃料电池热电联产系统。
 
  (3)工业部门,到2030年实现约三分之一的超低碳制氢。此外,必须对具有较大减排潜力的技术(如直接还原炼铁)进行大规模可行性测试。
 
  (4)电力部门,到2030年前实现将过剩可再生能源大规模转化为氢气、大规模氢气发电示范以及可再生能源-氢气发电厂。
 
  三、氢能发展前瞻性战略建议
 
  鉴于欧盟能源转型需求和发展氢能的益处,为了确保欧洲氢能发展顺利推进,报告就欧洲地区氢能产业各利益相关方(决策者、监管机构、企业等)提出了八大战略性建议:
 
  1、监管机构和产业界应联合为所有应用部门制定清晰、长期、现实和整体的脱碳途径。
 
  除了为终端应用设定目标(例如车辆排放目标或建筑脱碳目标),还应考虑能源生产和分配的必要基础设施。此外,应为相关行业提供可靠的长期指导,以促进产品开发和基础设施相关的投资。
 
  2、工业界应投资氢能和燃料电池技术,以保持竞争力,并抓住新机遇。
 
  应从长远的角度看待氢能和脱碳问题,并需要横向和纵向合作来克服困难。同样,产业界应与监管机构密切合作,发展强大的本土市场和价值链。还应与亚洲(如中国、日本、韩国)快速增长的氢能和燃料电池市场参与者开展合作,以对冲市场风险。
 
  3、监管机构和天然气企业应开始实施天然气网络脱碳。
 
  应对天然气网络中的可再生能源占比设定有约束力的目标,或使用其他手段,如差价合约、上网电价或对超低碳制氢进行投资支持。实行此类政策没有重大障碍:将合适浓度的氢气混入天然气可以与当前的天然气基础设施和电器兼容,不会大幅提高天然气价格,还可降低碳排放。但是,由于各成员国存在差异,需要对相关法规进行协调和统一。
 
  4、电力系统监管机构应鼓励电解制氢以平衡电网供需。
 
  类似于在常规电力市场中使用上网电价措施,应该采用灵活的氢气生产等手段替代碳排放平衡机制。监管机构和产业界应该开发欧洲分布式电力-天然气市场,以显著降低生产成本,同时耦合终端用能部门稳定价格和应对季节性失衡。这也有助于提高可再生能源在电力系统的比例。此外,利益相关方应制定季节性和长期储能框架。
 
  5、在交通运输部门,监管机构应制定清晰可靠的路线图、零排放交通政策和相应的资金和担保机制,解决氢燃料补给基础设施的投资问题。
 
  覆盖整个欧盟的基本路线图能够为汽车企业及其供应商带来信心,扩大燃料电池汽车产量,从而降低成本。在开发氢燃料补给基础设施的同时,应投资产品开发,并在最适合的领域进行广泛部署,如发展氢燃料卡车、公共汽车、货车和大型乘用车。相关行业应跨越传统行业壁垒进行合作,提供解决方案,整合基础设施。监管机构应提供激励措施来促进投资,例如公共采购燃料电池公交车,实施燃料电池卡车、长途汽车和出租车运营商规章,以及对燃料电池汽车驾驶者进行非货币奖励。
 
  6、在工业领域,利益相关方应该启动从“灰色制氢”到低碳制氢的转变,并通过扩展氢能的新用途促进氢能替代化石燃料。
 
  监管机构应将无碳排放制氢纳入可再生能源目标,并在氢能的所有主要用途中设定低碳排放目标。上述转型会给氢气生产技术带来重大变革,扩大部署规模并降低成本,使氢能对工业外的其他领域也能够具有吸引力。
 
  7、为了大规模生产超低碳氢能,企业应将电解水制氢扩大到商业水平,并证明碳捕集与封存技术有助于在未来十年内大规模生产超低碳强度的氢。
 
  在天然气网络中使用无碳氢的目标或差价合约/上网电价目标将激励投资商对电解水制氢行业投资。电解制氢和为电网提供稳定性的分布式解决方案都应得到充分激励。对于结合碳捕集与封存技术的甲烷水蒸汽重整制氢设施,利益相关方应考虑开展行业规模的示范项目,为未来部署制定路线图。
 
  8、行业和监管机构应继续联合制定更多更详细的氢能和燃料电池应用发展计划,加速氢能的规模化应用。例如,最近氢气列车的成功应该是欧洲替代柴油列车的开始。在航运方面,监管机构还应制定港口、河流和湖泊的氢能发展目标。促进热电联产在居民和商业住宅领域部署有助于提高建筑物的能源效率,同时有助于充分利用氢气和天然气。
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