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国际氢能委员会:未来十年,低碳和/或可再生氢生产的成本将下降达60%

时间:  2020-02-20 18:02  来源:  氢智会编译   作者:  张哲

2020年1月,国际氢能委员会发布了最新报告《氢竞争力之路-成本视角》。该报告通过提供关于氢能产业成本、氢能竞争力以及未来所需投资规模的分析为未来十年氢能产业的发展指明方向。氢智会对报告原文进行了编译,以下为报告1-7页内容。

提高氢气成本竞争力的路径

随着公众要求将全球变暖限制在 1.5 摄氏度的压力不断上升,全球领导人正在努力应对这一前所未有的挑战。完全脱碳需要多维战略,这激发了人们对氢能的新兴趣。政府认识到氢能使原本不可能或难以脱碳行业,例如密集的个人或集体运输,货运物流,工业供热和工业原料,及其在能源安全中的作用。与此同时,汽车,化工,石油和天然气以及供暖等行业的领先企业都将低碳氢气作为一种重要的替代能源,以实现其日益重要的可持续性目标。

国际氢能委员会先前的报告《氢的规模扩大》显示了氢在全球工业脱碳中的关键作用。 从那时起,技术进步和早期示范项目显著降低了许多氢应用的成本。然而,尽管近年来发展迅速,并且有进一步降低成本的明确前景,但许多人仍不清楚竞争轨迹和达到具有竞争力的规模所需的投资。

该报告为35种应用中使用的40种氢技术的成本竞争力途经提供了依据。对于政策制定者而言,这种观点为提供财政和非财政支持提供了坚实的基础,这些支持将释放氢的经济价值,并制定适当的政策框架。 对于工业决策者来说,它带来了整个价值链成本动态的图景,使他们能够将自己的努力放到更广阔的视野中。

扩大氢值链以进一步降低成本

我们的发现表明,扩大规模将是降低成本的最大驱动力,特别是在氢气的生产和分配以及系统组件的制造中。在考虑技术突破带来的任何其他影响之前,这将显着降低成本。例如,以每年约60万辆的制造规模计算,每辆车的总成本(TCO)将下降约45%。成本下降的30%归因于制造规模的扩大,5%归因于低碳和/或可再生氢生产成本的下降,10%归因于氢燃料基础设施布局的扩大。

非运输应用场景90%的成本削减来自扩大供应链

对于非运输应用场景,供应的氢气的平均费用占总成本的70%以上。预计在未来十年,低碳氢气的交付成本将大幅下降,将占到2020年至2030年TCO下降总量的90%。较低的生产和分配成本都将有助于降低交付的氢气成本。

在未来十年中,低碳和/或可再生氢生产的成本将大幅下降多达60%。这可以归因于可再生能源发电成本的下降,电解槽制造规模的扩大以及低成本碳储存设施的开发。

其次,随着运输系统基础设施利用率的提高,运输成本将大大下降。例如,随着规模和利用率的提高,单次卡车行驶300公里的成本将降低40%。如果充分利用,现有管道网络的使用可以进一步削减这些成本。天然气或可再生能源有限的国家寻求增加低成本氢气的使用,将受益于较低的国际运输成本,这使其成为替代本地生产的可行选择。

多达70%的运输成本削减来自终端设备的制造规模扩大

扩大制造规模是降低许多氢应用成本的一种方法,因为终端设备的成本占总成本的大部分(例如运输中的燃料电池和储氢罐)。零部件的大规模工业化和车辆集成以及低成本氢燃料将在这些和类似应用场景的早期阶段将车辆的总成本降低一半。设备制造规模将占这一消减的70%。

2030年,22种应用场景氢能将是具有竞争力的低碳选择

大规模的氢气生产和运输系统将比以前预期的更快地释放氢气在许多应用中的竞争力。这项分析集中于35个代表性的使用案例,并显示到2030年,其中22个案例的总成本将与其他低碳替代品达到同等水平。这22种氢的应用非常重要:总共约占全球能源消费的15%。这并不意味着氢能在2030年之前满足所有这些能源需求,但是它明确了氢将在未来的能源结构中扮演清洁能源载体的角色。一些具有竞争力的应用示例包括:

— 到 2030 年,在商用车辆,火车和远程运输应用中,氢能将因设备和加氢成本较低而更具有竞争力。

— 氢锅炉将是一种具有竞争力的低碳建筑供暖替代方案,特别是对于当前由天然气网络提供服务的现有建筑而言。

— 在某些情况下的工业加热中,氢气将是唯一可行的脱碳选择。

— 随着氢气生产成本的下降和需求的增加,氢气将在平衡电力系统中发挥越来越大的作用。

— 随着成本下降和碳价上涨,今天低碳和可再生氢对于用作工业原料的灰氢是具有竞争力的。

在我们研究的35个用例中,有9个用例表明,到2030年低碳或可再生氢解决方案将比传统方案更具竞争力。例如,重型卡车,具有长程要求的客车和叉车。

结论与建议

到2030年,扩大现有的氢技术将为广泛的应用提供具有竞争力的低碳解决方案,在某些领域可以为传统燃料提供具有竞争力的低碳替代品。然而,要达到这一规模,还需要进行投资、政策调整和需求创造。

投资需求:需要700亿美元才具备竞争力

实现氢能在未来能源中的作用这一伟大愿景并不是平白无故实现的,需要在当前承诺之外进行投资。具体而言,氢技术成本与其最低成本的低碳替代品之间需要资金促使氢气规模化,并因此实现成本平价。我们确定了几个领域到2030年投资将使其产生最大的变化:

— 在生产中,从电解中获得具有竞争力的可再生氢需要规划总计70 GW的电解槽产能,其累积资金缺口达200亿美元。2030年后,在经济经济方面具有竞争力后,可再生氢的成本将进一步降低。为了利用碳捕集与封存(CCS)从天然气重整中获得低碳氢,假设使用现有资源,到2030年,与灰氢相比我们估计在生产成本上需要额外60亿美元的支持。

— 在运输中,燃料电池和氢罐与低碳替代品相比所需的加油和分配网络以及成本差异意味这还需要300亿美元的额外投资来弥补经济缺口。

— 在建筑和工业供暖中,氢气和天然气之间的成本差异,以及建立或重新利用第一个氢气管道网络的投资到2030年达到170亿美元。

尽管这些数字相当可观,但与全球能源支出相比却相形见绌。它们合计仅占全球年度能源支出不到5%,与2019年德国为可再生能源提供的近300亿美元的支持相当。与产业投资相比,支持氢能发展的明确政策方向将更能加快产业进度。现在采取行动就变得更加关键,因为加速扩大规模将弥补经济赤字。

需要调整政策:提供公平的竞争环境加速扩大规模

政府的有效法规将加速行业投资,最终导致规模扩大。我们认为,政府可以通过六种方式来创造公平的竞争环境:

国家战略。各国政府已经在制定国家目标方面发挥作用,就像在全球制定的18个氢能路线图那样。

协作。各国政府可以很好地作为行业利益中立方来协调潜在的本地投资机会。

法规。各国政府可以帮助消除目前在氢能经济方面可能存在的投资障碍,例如,通过促进获得新加氢站许可的程序来实现并且可以制定法规以限制市场特殊性。

标准化。政府还可以支持行业协调国家和国际标准,例如压力水平和安全性。

基础设施。政府可以选择投资发展新基础设施和现有管网的再利用(例如天然气网络)。

激励措施。最后,政府可以决定采取激励措施,例如减税或补贴,以鼓励氢的加速使用。

创造市场的需求:建立市场的五个推动因素

即使有了正确的扶持性投资和政策支持,在氢能发展的关键拐点做出的选择也将有助于或抑制该行业的增长。下面是利益相关者用来创建需求和建立市场的五个因素。这些可以使氢能解决方案在不久的将来更具有成本竞争力:

— 减少市场不确定性。利益相关者可以从可再生能源中获得灵感:长期排放协议的制定消除了安装项目的市场风险,只留下了技术风险。另一个例子是促进向端到端零排放车队物流解决方案的转变,该解决方案可以满足固定的重复需求。

— 专注拓展能创造最大“投资回报”的应用场景和技术。在我们的分析中出现了临界转折点,在临界点之后成本急剧下降。例如,将燃料电池的产量从10,000台扩大到200,000台,无论任何重大技术突破,都可以将单位成本降低多达45%,并可能影响多个最终使用案例。扩大到70 GW的电解量将导致电解槽成本低于每千瓦400美元。

— 寻求氢能解决方案的互补性。某些氢能解决方案的开发会产生一个良性循环,使其他氢能应用场景成为可能。例如,利用机场周围的氢气基础设施为公交车加氢,机场供暖,当地工业原料和未来可能的飞机加氢,将降低每种应用的成本。

— 优先提高运输网的利用率。将运输和加氢网络的利用率从20%提高到80%可以将运输成本削减多达70%,例如,可以减少20%的氢能为基础的家用供暖成本。这将要求规划最低限度的基础设施架构确保管网满足用户需求。

— 投资于低碳和可再生氢的生产。低成本氢气对于每种氢气应用场景都是位列前三的削减成本的方式,并且将是促进氢经济发展,创造额外需求中最重要的一项。

氢气已经在扩大规模,并且正在全球范围内进行大量投资。它将为各行各业提供重要的低碳选择。然而,氢能的发展仍需要适当的财政,基础设施和政策支持,以使其能够通过商业项目实现进一步发展和规模化。鉴于全球脱碳挑战的紧迫性,社会必须利用氢能的优势。氢能产业可以帮助实现能源向纯净世界的过渡,该报告清楚地阐明了众多应用场景的成本轨迹,带来了众多机遇。
 



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