美国东北部氢中心的建议（英）

大西洋理事会 全球能源中心 建议 为美国东北氢中心 由约瑟夫•韦伯斯特 大西洋理事会大西洋理事会 全球能源中心全球能源中心 全球能源中心通过与 政府、行业、民间社会和公共利益相关者制定务实方案应对地缘政治、可持续性和经济挑战的解决方案 改变全球能源格局。 建议 为美国东北氢中心 由约瑟夫•韦伯斯特 本报告是根据大西洋理事会编写和发布的知识独立政策。作者全权负责 分析和建议。大西洋理事会及其捐助者不确定，也不一定认可或倡导任何 本报告的结论。本报告不代表任何立场与拟议的东北氢能中心相关的实体。 大西洋理事会 15日街1030号西北,12楼华盛顿特区20005 有关更多信息,请访问 www.AtlanticCouncil.org。 大西洋理事会感谢国家电网对这个项目。 ISBN-13:978-1-61977-253-32022年11月 设计:唐纳德Partyka和阿冈萨雷斯封面图片:Unsplash 表的内容 表的内容1 执行概要2 即氢基础:能源属性和H2Hubs4 2东北绿色氢供应基本面8 3区域氢需求来源15 IV.中游、供应链、基础设施和存储22 结论和建议25 关于作者28 执行概要 T 氢未来似乎就在眼前。俄罗斯的入侵乌克兰和《降低通货膨胀法》(IRA)涡轮增压投资更新- 阿布斯和绿氢，并可能服务于作为能源转型的转折点。虽然氢气 供应链仍处于起步阶段，受地理政治风险，能源行业似乎蓄势待发在国内和国内大规模开发绿色氢能国际。为了刺激国内制氢， 美国能源部将至少向 遍布美国的四个氢中心。本文将应对与 美国东北部潜在的氢枢纽， 定义为康涅狄格州、缅因州、马萨诸塞州、新泽西州、纽约,和罗得岛。 东北氢能中心享有几个关键优势塔吉斯和氢能条件。由于优秀海上风电资源和大量政治支持 清洁能源，东北枢纽州设定了目标总共安装了超过35吉瓦（GW）的 海上风力(OSW)在2035年发电能力。1有成为全国海上风电开发的领导者， 东北准备利用这些资源来促进 催氢。此外，该地区迫切需要解决可能限制电价的措施，如东北 一些全国最高的电价，特别是 在冬季需求高峰期。氢的跨海 声波存储能力可能会抑制区域电力通过改变淡季产生的电子来定价到冬季需求高峰。区域性氢支持补层链正在出现，因为东北拥有 莱泽工业，并正在开发几个海上风港。此外，该地区享有各种水电用例 发电机部署，包括混合现有天然气管道;炼油厂脱硫;工业用途，例如如钢铁和水泥;而且，从长远来看，海运。最后，该地区的世界级教育 TION系统提供了一个独特的-如果可能被低估在氢能竞赛中占据优势。东北是一 在生产科学、技术、工程的世界领先者中，工程和数学（STEM）毕业生，使其能够 研究、开发和快速吸收新技术——包括氢。 虽然东北部的潜在氢能具有关键优势标签，它还必须克服几个挑战。绿氢可能最适合东北，但 该地区可以供电的陆上风能和太阳能资源氢气生产受到不利环境的限制 拉菲;大西洋的海上风电项目可以面对调度挫折;和纽约五大湖OSW 潜力可能永远不会实现。氢气需求也面临氢气百分比的不确定性 融入现有的天然气基础设施。最后氢能地区存在未解决的问题 围绕区域储能的中游经济，水电Gen管道混合与专用管道和铸铁管道。 报告建议东北决策者应对帮派成员以下步骤。 •支持和促进清洁能源的生产。 额外的海上风能和核能产能 对于最大限度地提高当地绿色氢气产量至关重要。该地区不能本土生产蓝色氢， 同时从海事大规模进口绿色氢 消息来源将被证明在多年内不可行，可能超过十年。该地区正在支持大西洋OSW 通过采购合同和基础设施建设-出局，但也应该考虑扩大五大湖OSW和核能能力，最大限度地可行的。 •灵活调整政策以适应氢能技术的变化 学。政策制定者必须驾驭不确定性——掌握尖端氢能技术，同时也应云涌 迅速果断地改变技术和营销条件，以实现新的供应链。为 例如，如果混合研究发现现有的天然气基础设施可以安全可靠地容纳高 氢气吞吐量的百分比，政策制定者将 需要采取相应的行动。在解脱中取得平衡诚然，污点是困难的。区域决策者 决策者应遵循天然H混合2 非常仔细地研究天然气管道，并调整其治理根据条件决定的心理或公司战略。跟 甚至谨慎的研究表明，混合百分比 5%的年龄是安全的，并且可能使用清洁的氢气由于供应，达到与灰氢的成本平价 在《降低通货膨胀法》中，政策制定者应该考虑西德混合任务。虽然任何任务都应该开始 在较低的初始水平下，可能适合将 可接受的氢气吞吐量水平，具体取决于 H的结果2混合的研究。 •为氢经济准备该地区的基础设施 奥米。无论氢混合螺柱的结果如何 地区政策制定者必须取代现有的铁铸件管道尽一切可能匆忙。这些管道不是省略了运输氢气，并且非常合适 即使在现有的管道系统中也排放甲烷。这区域可能还需要开发与氨相关的基础设施海运结构，但这是一个更遥远的 担忧。 1“纽约对清洁能源的承诺”，关于海上风电，上次访问时间为2022年8月20日，https://www.nyserda.ny.gov/All-Programs/Offshore-Wind/About-海上风电;推动清洁能源和海上风电的发展。马萨诸塞州联邦第192普通法院，法案H.5060192nd（当前），最后https://malegislature.gov/Bills/192/H5060年8月20日访问;康涅狄格州关于采购海上风电能源的法案， 康涅狄格州大会第19-71号公共法案，上次访问时间为2022年8月20日，https://www.cga.ct.gov/2019/ACT/pa/pdf/2019PA-00071-R00HB-07156-PA.pdf;新泽西州第92号行政命令，2019年11月19日，https://nj.gov/infobank/eo/056murphy/。 即氢基础知识:颜色的氢灰氢来自天然气，其生产： 能量属性和H2Hubs H 和东北 氢通常分为不同的“颜色”，每种颜色描述潜在能源或原料的颜色- 里亚尔用于生产。当氢气燃烧排放时只有水、碳强度和经济学不同 耳鼻喉科制氢工艺差异很大，甚至 剔除任何相关的碳捕获，并说明 占2020年氢气总产量的59%。12如果不包括副产品氢，灰色氢账户 纯氢产量的74%。13灰色 氢不像褐氢那样污染，但仍然有利于 每公斤产生约9.2公斤一氧化碳2 氢。14 ydrogen可能经济上除去碳素印度河- 在规模试验应用,集世界 零排放的途径。虽然大多数目前氢燃料通过自然生产 天然气和煤炭，新技术可以使氢能产品来自太阳能、陆上和海上风能、核电、和天然气碳储存。 与其他燃料相比，氢具有几个优点，因为它化学性质。氢气丰富，可采购 来自水，仅排放水蒸气和热量。它可以是重新用于合成天然气或电力。最后，氢可以在当地生产，靠近需求中心，甚至 与最终用户共同办公，而石油、天然气和煤炭通常需要广泛的输配电网 作品达到最终需求。 两种最常见的方法生产液 发电机是蒸汽甲烷重整，或SMR，和电解SIS，通过电分解水。中小型模块堆生产2煤炭和天然气生产商利用技术， 使用高温蒸汽与甲烷反应，以及产生氢气、一氧化碳和二氧化碳 2 (有限公3司另)一方面，电解使用电力进行分裂水。中的氢气;它不会产生任何副产品 除了氢气和氧气。可以供电4 来自任何可再生或化石燃料来源。除中小型模块外和电解，还有其他氢气促进的方法 传导，包括生物质和微生物技术，以及 利用太阳能将氢气从水中分离的努力。这些然而,技术还在起步阶段。 美国能源部 氢中心项目 美国总统拜登签署HR3684-基础设施 《投资与就业法案》（IIJA）于11月成为法律 15,2021.IIJA确立了 能源部区域清洁氢中心支持- 克（自始至终缩写为氢集线器或H2Hub）本文件），并为此提供了80亿美元的资金。姿势。5IIJA广泛地定义了氢枢纽，称 “'区域清洁氢中心'一词是指净 清洁氢生产商的工作，潜在的清洁氢消费者和连接基础设施位于附近 接近。”6 为了满足区域多样性要求，能源部（DOE）指定意向书 将是全国至少四个氢能中心。7的 美国能源部似乎已经确定了九个潜在的区域利益三国，包括五大湖，新英格兰，阿巴拉契亚， 墨西哥湾沿岸，阿拉斯加和夏威夷，西南部，加利福尼亚州，太平洋西北地区和美国中部。此报告8 将讨论潜在的东北地区的前进道路氢枢纽，包括康涅狄格州， 马萨诸塞州、缅因州、新泽西州、纽约州和罗德州岛。 巨大的变化。 一些政策制定者和行业领袖寻求离开从用颜色来形容氢，有的主张—— 强调“碳，而不是颜色”。事实上，最近的 IIJA和IRA通过生产方法评估氢气 碳强度。在IRA中，清洁氢有资格获得 生产税收抵免（PTC）如果生命周期温室气体 （GHG）影响小于4公斤二氧化碳 每千克氢气产生的2排放量（COe），与支出与排放量成反比。因此，拉格 氢能的PTC累积到享有生命力的项目 少于1.5千克COE的循环温室气体影响。而29 棕色和灰色氢将不符合PTC的条件，蓝色、绿色和潜在的绿松石氢将享受各级对PTC的访问。 从煤中提取的氢，称为棕色水 Gen，占世界氢气产量的19%。10 如果“副产品氢气”或设施中产生的氢气 （如炼油厂）为其他产品设计，不包括，棕氢在纯氢需求中的份额将 上升到约24%。根据国际 能源署（IEA），褐氢需求使用一个 2020年煤当量115兆吨，占全球煤炭需求的2%。11在 氢色，棕色产生最多的污染和主要来自中国。 像灰色氢一样，蓝色氢是由天然氢产生的 乌拉尔气体，但有一个重要的例外：排放物是通过碳捕获、利用和储存（CCUS）封顶。蓝氢脱碳的争论是高度持续的 一些估计表明，总碳二 蓝色氢的氧化物当量排放量仅为9-12比灰氢低的百分比;其他研究发现 整体一氧化碳捕获2率在50-90%之间变化。15 尽管蓝色氢正在几个人中受到仔细检查 天然气产区，如德克萨斯州、宾夕法尼亚州、和西弗吉尼亚州——生产方法供应较少 超过世界纯氢生产总量的1% 在2020年设计。16蓝色氢面临严峻的挑战东北氢能枢纽区;几乎没有愤怒—— 天然气生产，而CCUS地质封存位置是有限的。 东北地区天然气产量的匮乏几乎将把天然气生产拖到一定程度的提高。防止它成为蓝色的重要生产商 氢。2020年，即获得完整数据的最后一年能够，整个地区仅生产0.3亿立方英尺 每天（Bcf/d）的天然气，全部在纽约。17此外, 帝国似乎没有能力增加亲 Duction，因为国家禁止水力压裂作为2021财政年度的预算。18如果东北地区con-总和蓝氢，几乎肯定需要进口 燃料。马塞勒斯盆地各州，尤其是宾夕法尼亚州和西弗吉尼亚州，是多产的天然气和 9HR53762022年通货膨胀降低法案，HR5376，2022年8月16日，来自https://www.congress.gov/bill/117th-congress/house-bill/5376/text。 10“2021年全球氢评论”中的“氢供应”，国际能源署，2021年， https://iea.blob.core.windows.net/assets/5bd46d7b-906a-4429-abda-e9c507a62341/GlobalHydrogenReview2021.pdf。 11同前。 2“氢解释”，美国能源情报署，2022年1月21日，https://www.eia.gov/energyexplained/hydrogen/production-of-hydrogen.php。 3同前。 4同前。 12同前。 13同前。 14PingpingSun和AmgadElgowainy，“ArgonneGreet出版物：GREET2019中SMR工艺制氢的更新”，阿贡国家实验室，九月30，2019，https://greet.es.anl.gov/publication-smr_h2_2019. 15RobertW.Howarth和MarkZ.Jacobson，“BlueHydroge