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油气资源国转型为何“中意”氢能?

2020年12月15日

编者按:近年来,随着全球能源转型不断推进, 低碳能源利用成为全球各国关注重点。氢能因在储存和能量密度方面具有独特优势,成为欧盟国家以及中国、日本、韩国实现碳中和的重要抓手。值得注意的是,对氢能发展表示出浓厚兴趣的不仅仅是高度工业化的亚洲国家和欧洲能源进口国,沙特、阿联酋、俄罗斯、澳大利亚等油气资源国也纷纷涉足氢能,寻求在全球氢能市场中占据主导地位。

俄罗斯

11月25日,俄罗斯能源部副部长索罗金在俄德工业论坛上称,俄将在全球氢能市场占据领导者地位。

10月底,俄联邦政府批准了《2020-2024年俄罗斯氢能发展路线图》,计划在2024年前在俄境内建立全面的氢能产业链。俄罗斯的氢能产业链将由俄气、俄原子能企业主导,在上游使用天然气、核能等制取低碳氢,而非通过可再生能源制取绿氢。运输环节计划通过天然气管网掺氢、改造现有天然气管道建立氢气管网,出口至欧洲。

沙特

11月18日,沙特能源部长萨勒曼称,沙特将成为全球最大氢出口国,其庞大的天然气储量能够生产蓝氢。沙特还计划从2025年起在NEMO未来城生产以太阳能为基础的绿氢。

阿联酋

阿联酋能源部副部长Sharif al-Olama日前表示,该国正在制定氢能发展路线图,将通过化石燃料制氢配合碳捕捉、封存和利用(CCUS)技术来发展氢能。Sharif al-Olama透露,光伏电价下降还将有助于阿联酋发展绿氢。标普指出,阿联酋已经将投资“绿氢”和“蓝氢”视为清洁能源发展的关键部分。

澳大利亚

10月,澳大利亚将“亚洲可再生能源中心(AREH)”列为重要项目,项目将利用西澳地区的太阳能和风能资源生产绿氢和氨,旨在向亚洲市场大规模出口氢能。

2019年底,澳大利亚联邦政府发布了《国家氢能战略》,到2030年,澳大利亚将成为亚洲氢能市场前三大出口国之一。

2018年,澳大利亚政府批准了将褐煤转化为氢,旨在出口至日本的氢能供应链试点项目(HESC)。该项目以2030年代达到商用化为目标。

近两年,氢能成为能源领域的“宠儿”,从长期看,氢能将是全球能源系统的重要组成部分。国际氢能委员会预测,到2050年,氢能在全球能源消费结构中占比将升至18%,氢经济市场规模将达到2.5万亿美金。一些主要油气资源国也纷纷将目光投向氢能。在中东地区,沙特宣布将成为全球最大氢出口国,阿联酋也称正在制定氢能发展路线图。俄罗斯表示将在全球氢能市场占据领导者地位。作为全球最大LNG出口国的澳大利亚更是早在2019年就出台了氢能国家发展战略,寻求在全球氢能市场中抢占先机。这些油气资源国涉足氢能的出发点何在?具备哪些优势,又将面临何种挑战?

出发点:开拓出口市场或推动自身经济转型

具体来看,油气资源国发展氢能的出发点不同,俄罗斯提出氢能发展规划主要受出口市场转型影响,沙特、阿联酋发展氢能的初衷是减少油气经济依赖,而澳大利亚则是兼具开拓出口市场和自身经济转型的双重需求。

出口市场转型倒逼俄罗斯提出氢能发展规划。波兰东方研究中心(OSW)认为,欧洲一直是俄罗斯最重要的能源出口市场,欧盟能源转型使俄罗斯对氢能的兴趣增加。俄气企业预计,2050年欧洲氢能市场约为1540亿欧元。通过改造现有天然气管网,可使氢气成为继天然气之后,俄罗斯出口欧洲的又一种重要能源,保住俄在欧洲能源市场的主导地位。俄罗斯高等经济学院教授、俄罗斯出口中心德国代表处主任尤里·斯捷岑科指出,欧洲终将实现向氢能源的过渡,俄罗斯越早参与氢能发展进程,就越有可能从中获得经济回报。

中东国家发展氢能为减少油气经济依赖。中国石油经济技术研究院海外投资环境研究所中东室主任尚艳丽认为,中东资源国日益重视清洁能源的发展,寻求实现能源来源多元化,减少对石油的依赖,在满足能源需求的同时努力降低碳排放,实现可持续发展。沙特进军氢能源的计划是其“2030愿景”计划的一部分,旨在实现经济多元化,摆脱其对石油收入的依赖。同样,阿联酋也在寻求发展多元化经济。在阿联酋2050年能源发展战略中,其战略目标是清洁能源占总能源比重将从目前的25%提高至2050年的50%,未来的30年里,因发电引发的碳排放将削减70%。

澳大利亚兼具开拓出口市场和经济转型需求。目前,澳大利亚每年从向亚洲出口煤和LNG中获得700亿澳元的收入。以日本为例,日本是澳大利亚煤炭和LNG的主要进口国,已经制定了国家层面的氢能发展战略,希翼通过与澳大利亚合作的氢能供应链项目(HESC),为其提供一条实现低成本减排的可行路径。澳大利亚希翼借此机会,不仅成为亚洲国家的氢能首选供应商,还能实现依赖化石燃料的本国经济多元化。

“大玩家”发展氢能具备哪些优势?

业内人士认为,上述油气资源国发展氢能产业具备诸多优势,极有可能成为全球氢能市场的大玩家。

首先,这些国家拥有丰富的化石能源和可再生能源,制氢成本低廉。俄罗斯天然气储量丰富且开采成本低,可生产蓝氢。此外,俄罗斯核电产能过剩,可在科拉核电厂和列宁格勒核电厂建造氢能处理工艺中心,生产黄氢。根据Energy Net的预测,2020-2025年俄罗斯能以具有竞争力的价格(3.38美金/公斤)生产氢,并在全球氢能市场占据10%-15%的份额。尚艳丽认为,中东地区日照充足,沙特和阿联酋等国能以相对较低的太阳能发电成本,制造价格具有竞争力的绿色氢。澳大利亚更是拥有大规模制氢所需的风能、太阳能、褐煤等资源。

其次,氢工业与油气工业具有相似性,油气资源国可借此构建氢全产业链。俄罗斯是世界上天然气管网最为发达的国家之一,境内共有输气管道超过17万千米,配气管道约70万千米,地下储气库20余座。未来,俄将通过长输天然气管网向欧洲和亚洲出口数千万吨氢。澳大利亚拥有完善的煤炭产业链条,完善的天然气生产、液化及运输等基础设施和强大的技术和专家团队,并且已经具备了一系列成熟的技术来建立经济可持续发展的氢能产业链条。尚艳丽先容,中东国家石油企业已经在发展氢能相关技术。据了解,ADNOC通过旗下天然气厂、电站捕获二氧化碳,预计到2030年该企业CCUS容量至少能增加5倍,这将为阿联酋蓝氢发展奠定基础。

最后,油气资源国具有市场优势。欧盟国家和中国、日本、韩国等国既是油气消费大国,又是未来氢能需求的主要地区。欧盟委员会预计,氢能占欧盟能源消费的比例有望从目前的2%上升至2050年的13%~14%,俄气预计,2050年欧洲氢能市场约为1540亿欧元。亚洲国家的氢能需求也十分可观,澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)预计,到2030年,中国、日本、韩国和新加坡氢进口需求将达99亿澳元。俄罗斯具有紧邻欧洲和亚洲两个全球主要氢销售市场的地理优势,澳大利亚完善的能源贸易关系使其在面向亚洲出口方面具备有利条件。

油气资源国发展氢能仍面临诸多挑战

一是国家对于发展氢能的动力和激励措施不足。莫斯科斯科尔科沃管理学院能源中心高级分析师尤里·梅尔尼科夫指出,由于俄罗斯尚未出台到2050年的减排计划,政府没有动力向氢能领域提供大规模支撑。在商业层面,俄罗斯对“低碳”氢的需求为零,企业不知如何构建低碳制氢项目。俄罗斯联邦发展氢能的真正动力将来自贸易国的征税——即对进口自俄罗斯的油气、煤炭和金属征收高碳税。尚艳丽认为,目前,中东国家氢能发展处于起步阶段,仅仅表明了将发展氢能的计划,并未出台细致的发展规划,且缺乏审批和实施氢能项目的监管政策,或为沙特、阿联酋等国发展氢能带来挑战。

二是现阶段氢气使用技术须突破一系列瓶颈。俄罗斯计划通过天然气管网掺氢、改造现有天然气管道建立氢气管网,出口至欧洲,但管道掺氢输送的具体方案还有待研究。圣彼得堡矿业大学校长弗拉基米尔·利特维年科表示,在俄罗斯,关于氢对金属影响的研究已经进行了几十年,氢的应力腐蚀对于天然气管网掺氢构成挑战。由于应力腐蚀,俄气已经更换了超过5000千米的大口径天然气管道。澳大利亚维多利亚州的氢能供应链试点项目(HESC),计划将褐煤转化为氢出口至日本,需要在提取氢的过程中封存二氧化碳,但全球只有极少数商业上可行的二氧化碳捕获和封存(CCS)设施,如何将CCS技术和煤制氢进行有效结合,目前仍在探索中。

三是绿氢产能有限。俄罗斯氢能产业链将由俄气、俄原子能企业两家传统能源企业主导,制氢倾向以天然气为原料制备的蓝氢和通过核电水解得到的黄氢,澳大利亚制氢主要通过褐煤气化,得到灰氢。在一定时期内,上述资源国的绿氢产能有限。以俄罗斯为例,俄国家能源安全基金会副主任阿列克谢·格里瓦奇认为,包括德国在内的欧洲国家氢能战略目标是完全改用绿氢,这意味着必须通过电解水、风光发电和生物质燃烧获得,蓝氢在未来并不能够满足能源伙伴的需求。俄罗斯水力发电并无剩余产能,且风光发电在俄罗斯所占份额很小,尚未出台大规模的发展计划。未来10-15年,俄罗斯缺少绿氢的主要来源——“绿色”能源。

总之,虽然各国处于不同目的提出了氢能产业发展的目标,且具有资源、产业链以及市场优势,但都面临一些短期内难以克服的问题和挑战。在实现目标的道路上,还需依赖制氢、储氢环节的技术进步和国家政策的推动。(记者 董宣)

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美国、加拿大氢能市场“热不热”?

在新冠疫情大流行的背景下,全球氢能发展呈现出加速的迹象。然而,美国和加拿大在国家层面上至今还没有发布任何氢能战略。近年,美国对氢能的投资也很少。在过去的10年中,美国能源部每年为氢能和燃料电池提供的资金从约1亿美金到2.8亿美金不等,根据2019年底参众两院通过的财政拨款法案,2020年支撑资金为1.5亿美金。

美国和加拿大发展氢能的热情似乎不够,一个重要原因是北美地区天然气的广泛供应。对美国来说,天然气等于能源安全,由于其境内有丰富且低价的天然气,发展氢能的必要性和迫切性大大降低。如果没有高碳价,氢气在美国不具备竞争力。

事实上,美国和加拿大很早就投入氢能技术的研究,已经抢占了氢能技术的制高点。得益于长期对氢能技术研发示范的支撑,美国拥有一大批氢能产业的尖端技术和明星企业。例如,以氢燃料电池叉车为主的Plug Power企业,以固定式燃料电池为主的Fuel Cell Energy、Bloom Energy等大型燃料电池生产企业,以及掌握氢能储运核心技术的Air Products、Praxair等企业。

美国虽然储备氢能战略技术,但出于经济性等方面考虑,并没有急于开拓应用市场。氢能只是备选,是众多能源解决方案中的一种,由于不同方案具有可替代性,氢能发展与否,取决于其技术进步、成本下降等因素。美国之所以选择缓推实际应用,根本原因在于目前氢能相关技术设备成本很高,尚且无法和天然气、核电甚至煤炭形成竞争关系。

加拿大拥有像巴拉德这样众多的头部企业及技术人才,但由于市场太小,氢燃料电池产业没有发展起来。不过,加拿大时下正在研究制定一项国家氢能战略,预计将在未来6到8周内发布。因为氢燃料电池技术和产品进入发展新阶段,加拿大将拥有市场,全球市场也在快速增长。(李小松 编译)

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全球绿氢项目装机量超60吉瓦

随着各国政府抓住后疫情时代绿色激励计划带来的机遇,今年全球各地的绿氢项目正在激增。Rystad Energy的研究显示,全球公用事业规模(装机量超1MW)的绿氢开发项目装机量已超60吉瓦,但受成本影响,到2035年或将实现不到一半产能。

绿氢项目是以可再生能源为动力的电解氢项目,目前各大洲都在规划此类项目。欧洲和澳大利亚目前在容量为1吉瓦或更高的电解槽项目中处于领先地位,澳大利亚的项目包括:亚洲可再生能源中心、默奇伊森可再生氢项目、格莱斯顿中心和太平洋太阳能氢能项目。

欧盟近日发布了氢能发展战略,要求到2030年建成40吉瓦的氢气电解产能,并从乌克兰、北非等欧洲以外地区增建40吉瓦的电解槽产能,构建进口供应链。

澳大利亚政府为氢出口设定了很高的目标,在州和联邦层面都有补助。政府资助的清洁能源金融企业(CEFC)已承诺提供2.1亿美金的部门或股权融资。明年,澳大利亚可再生能源署(ARENA)还将为10兆瓦以上的氢电解槽项目提供5000万美金的资助。ARENA已经筛选出7个申请项目,预计都将在未来12个月内开工建设。澳大利亚还与韩国和日本签署协议,开始建立国际氢气供应链。

全球大多数氢电解槽项目将由太阳能和陆上风能提供动力,只有5个计划中的大型项目将由海上风电场提供动力。Rystad Energy估计,海上风电所需的资本支出是陆上风电的2倍多,是陆上太阳能光伏的4倍,这使得海上风电的吸引力下降。欧洲别无选择,只能探索海上风电为大规模氢能开发提供动力。与之相似,未来10年内,氢能电解槽项目可能仍将主要依赖政府支撑,以实现经济上的可行性。

目前,纯可再生能源开发商主导着全球绿色氢能源管道建设。然而,油气勘探和开发企业在更广泛的可再生能源市场,包括绿氢市场的参与度越来越高。今年,英国石油企业、壳牌企业、雷普索尔企业和葡萄牙GALP企业都宣布了绿氢发展计划。(储宝 编译)

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全球绿氢和蓝氢项目或在2020年至2035年期间吸引价值约4000亿美金的投资,其中交通运输和基础设施所占资本支出份额最大(预计将达1300亿美金)。到2035年,绿氢产能约达30GW,蓝氢项目也将日益受到欢迎。 ——Rystad Energy

氢在能源转型方面将发挥重要作用,可在工业供热等难以脱碳的领域补充或取代其他燃料。氢经济已经开始崭露头角——全球每年大约生产1亿吨。但在2020年,约99.6%的氢是由碳密集型来源产生(天然气、煤制氢),绿氢目前只占极小份额。 ——Woodmac

因成本下降和各国政府对低碳转型的政策支撑,到2023年,全球对绿氢的投资预计将超过10亿美金/年。到2030年,绿氢项目的装机容量将超过23GW,是目前的280倍。 ——IHS Markit(马睿 编译)

来源(中国能源网) 编辑(中国能源网)

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