中国CCUS制氢的机遇（英）

CCUS在中国制氢的机会 国际能源机构 国际能源署检查全谱 能源问题，包括石油、天然气和煤炭供需、可再生能源技术 、电力市场、能源效率、能源获取、需求方管理等等。通过其工作，国际能源署倡导的政策将提高其能源的可靠性，可负担性和可持续性 31成员国, 11协会国家和超越。 请注意，本出版物受到限制其使用和分发的特定限制。条款和条件可在线获取www.iea.org/t&c/ 本出版物和此处包含的任何地图均不影响任何领土的地位或主权、国际边界和边界的划定以及任何领土、城市或地区的名称。 资料来源:国际能源机构。保留所有权利。 国际能源署网站：www.iea.org IEA成员国: 澳大利亚奥地利比利时加拿大 捷克共和国丹麦爱沙尼亚 芬兰法国德国希腊匈牙利爱尔兰意大利日本韩国立陶宛 卢森堡墨西哥荷兰新西兰挪威波兰葡萄牙 斯洛伐克共和国西班牙 瑞典瑞士土耳其共和国英国美国 欧盟委员会还参与国际能源署的工作 国际能源机构协会国家: 阿根廷巴西中国埃及印度印度尼西亚摩洛哥新加坡 南非泰国乌克兰 国际能源机构。保留所 摘要 氢和碳捕集、利用和封存（CCUS）将在实现中华人民共和国（以下简称“中国”）在2030年前达到二氧化碳排放峰值和2060年前实现碳中和的承诺方面发挥重要的互补作用。氢能可以为中国的能源系统脱碳战略做出贡献，例如通过在工业过程中用作燃料和原料;在燃料电池电动运输中，以及用于航运和航空的合成碳氢化合物燃料的生产。本报告对情景的分析表明，虽然到2060年，可再生能源电解产生的氢气可以满足大部分氢气需求，但为现有的氢气生产设施配备CCUS可能是减少排放和扩大低排放氢气供应的补充战略。 本报告是与中国21世纪议程行政中心（ACCA21）合作编写的。它探讨了当今中国的氢能和CCUS地位，以及到2060年中国经济各个领域氢需求的潜在演变，并结合国际能源署和中国氢能联盟独立制定的情景。该报告还提供了对不同制氢路线的经济绩效和生命周期排放的比较评估。最后，报告讨论了CCUS和氢气部署的潜在协同效应和区域机会，并确定了在中国部署CCUS制氢所需的融资机制和支持政策。 国际能源机构。保留所 确认,贡献者和学分 本报告是国际能源署（IEA）可持续发展、技术和展望司由TimurGül领导的能源技术政策处与黄静领导的中国21世纪议程管理中心（ACCA21）合作的结果。 IEA的主要作者是MathildeFajardy以及前IEA工作人员NielsBerghout和DongXu，并得到了SamanthaMcCulloch（前IEACCUS部门负责人）的重要投入和指导。该报告还受益于国际能源署其他专家的宝贵意见和评论，包括PraveenBains，SimonBennett，JoseMiguelBermudezMenendez，SaraBudinis，ElizabethConnelly，AraceliFernandezPales，CarlGreenfield，PeterLevi，RebeccaMcKimm，RachaelMoore，UweRemme和ErpuZhu。杨志宇、杨碧青和卡罗琳·阿贝坦提供了必要的支持。 ACCA21的主要作者是张贤。黄静、柯冰和陈启珍提供了重要的评论和指导。史明伟和彭雪婷为报告提供了宝贵的数据和分析，马乔、贾国伟、刘佳燕、吕浩东、张东阳、张学静和杨念。 来自中国组织和研究机构的几位专家也为报告提供了宝贵的分析和意见。北京理工大学（BIT ）副校长魏一明协调了所有中国专家组织的投入和分析。贡献者名单包括： 中国氢能联盟研究院（CHARI）在万彦明的宝贵投入和贡献下，在熊亚林、王雪英、肖晨江的协助下，在刘伟的协调下。 中国能源新能源技术研究院（NETRI），在徐东的宝贵投入和贡献下，王志勇的协助下，在崔清如的协调下。 北京理工大学，在李佳泉的协助下，李晓宇、杨波、廖华、梁乔梅、康佳宁、张云龙 、赵路涛、戴敏、徐硕、崔宏坤、宋鹏、纪一卓协助下，在魏一鸣的协调下。 北京师范大学（BNU），由刘蓝翠提供有价值的数据和分析。 国际能源机构。保留所 中国矿业大学（北京）在范晶利的宝贵投入和贡献下，李凯、王宇轩、向晓娟、毛一凡、冼宇娇和王兵协助。 中国科学院岩体与土力学研究所（IRSM，CAS），由宁伟提供有价值的数据和分析，刘胜男协助。 IEA通信和数字办公室还协助并协助制作了最终报告和网站材料，特别是AstridDumond，ClaraVallois，LucileWall和ThereseWalsh。该报告由KristineDouaud编辑。 张贤（ACCA21）和徐东（NETRI）在史明伟（ACCA21）、王志勇（NETRI）、李佳全（BIT ）、万彦明（查里）、刘兰翠（北京师范大学）、范静丽（CUMT）、魏宁（IRMSM）、杨志宇（IEA）、杨碧青（IEA）和RebeccaMcKimm（IEA）的支持下协调了报告的翻译。 国际能源机构。保留所 表的内容 第1章。中国氢11的机会 中国的碳中立的承诺11氢减排12的价值 氢在今日中国13所示14中国氢的机会CCUS低排放氢生产18低排放氢标准在中国23 第2章。中国氢能产业展望26 在中国27个造型氢的未来角色中国氢气生产和需求展望27氢气在工业和燃料转换30 氢在运输33氢发电35 氢在建筑物使用35 第3章。低排放氢气的生产路线37 氢和ccus37 其他低排放路线4046比较氢的生产路线 第四章。培养hydrogen-CCUS协同效应51 潜在的氢和ccus52之间的协同效应氢和CCUS在工业集群中的共存52低成本的公司2抓住机会53 生成收入有限公司2使用54 将基于生物能源的制氢与CCUS相结合进行碳去除60 政策建议61 引用64附录67 附录a.67氢项目在中国 附录B.中国某配备CCUS的煤化电厂案例研究6974缩写词和首字母缩略词 术语表74 国际能源机构。保留所 执行概要 中国的氢和CCUS机会 氢能和CCUS将在实现中国碳中和目标方面发挥重要的互补作用。中国已承诺峰有限公司22030年前排放，2060年前实现碳中和，需要对其能源系统进行深刻改造。低排放氢气和碳捕集、利用与封存（CCUS）技术均被确定为中国碳中和指南的重点。 中国在制氢方面处于世界领先地位，但目前这种生产是排放密集型的。2020年，中国的氢气产量达到约33吨，占世界总量的30%。中国的领先地位源于其在全球化工市场的巨大份额和可观的炼油能力，这是当今氢气需求的主要来源。中国是世界上唯一一个大规模用煤生产氢气的国 家：中国约三分之二的氢气生产以煤炭为燃料，一氧化碳含量约为360公吨22020年排放的生成 。 为现有的制氢设施配备CCUS是减少排放和扩大该国低排放氢气供应的关键战略。为了使氢能为中国的碳中和目标做出贡献，向低排放生产转变至关重要。最有前途的低排放路线包括通过电解从可再生电力中生产氢气，或为基于化石燃料的生产路线配备CCUS。由于中国现有的许多燃煤制氢厂都是最近建成的，排放高度密集，并且可能在未来几十年内运行，因此为其配备CCUS对于减少排放至关重要。 CCUS还可以为煤炭资源丰富和一氧化碳机会地区的新氢产能提供可行的具有成本效益的供应选择2存储。鉴于中国本土天然气资源的可用性低，以及中国庞大的煤气化船队，预计CCUS的煤制氢将作为重要的化石燃料制氢路线。尽管如此，电解可能会从2030年代开始占主导地位。事实上，预期的电解槽和可再生能源成本降低可能意味着，到2060年，可再生电力电解氢将占中国氢供应的80%。 P年龄| 国际能源机构。保留所 氢整个经济的越来越重要的角色 氢的使用可以解决中国的一系列能源和排放挑战。低排放氢可用于一系列行业（包括长途运输 、化工和钢铁），以实现深度减排。开发氢作为能源载体还可以改善空气质量，减少对燃料进口的依赖并推动技术创新。出于这些原因，中国氢能联盟（CHA）发起了一项倡议，到2060年将氢能在中国最终能源需求中的份额提高到20%。 氢能将在中国到2060年实现碳中和的战略中发挥关键作用。国际能源署宣布的承诺情景（APS ）表明，到2060年，中国的氢需求可能会增加三倍以上，以实现其气候目标。这种增长的近三分之二与运输中的氢和氢基燃料的使用有关，大约三分之一与在工业过程中使用氢作为燃料和原料有关。 根据APS，到2030年，氢的需求将增长到31公吨，部分原因是氢在甲醇生产、炼油和煤化工生产中的常规使用，尽管新的用途（包括作为非化学工业的燃料或原料，以及运输和建筑部门）也进展缓慢。氢市场在2030年代增长强劲，到2060年将达到90多吨，这主要是由于燃料电池重型卡车和航运和航空氢基燃料的市场迅速扩大，以及工业过程的燃料和原料需求不断增长。 有针对性的支持可以扩大中国对氢的使用。CHA分析表明，有针对性的氢能政策和支持可能会带来更大的氢市场吸收。CHA研究是在能源系统建模框架之外对氢的技术和商业潜力进行详细的自下而上的评估，到2030年氢需求将上升到37公吨，到2060年将上升到130公吨，其中用于运输和工业的氢和氢基燃料的增长尤为强劲。 CCUS支持成本上氢的扩张 在中国煤炭资源丰富、一氧化碳可及的地区，用CCUS从煤炭中生产低排放氢气将是一种低成本的选择。2储存和有限的可再生能源可用性。中国的制氢成本因地区而异，其中资本成本以及 可再生能源的成本和可用性是关键决定因素。例如，目前使用CCUS从煤中生产氢气的平均成本为1.4-3.1美元/千克H2，而使用可再生电力生产电解氢的成本更高，为3.1-9.7美元/千克小时 2，取决于电力的来源和可用性。 P年龄| 国际能源机构。保留所 然而，预计中期成本将大幅下降，可能降至1.5美元/千克H左右。2从长远来看，在拥有充足太阳能和风能资源的地区。 有限公司2捕获率必须高，上游排放量低，以确保采用CCUS的煤炭生产路线真正实现低排放。 与公司2捕获率和上游燃料排放占90-95%，中国使用CCUS的化石燃料生产的低排放氢气的温室气体排放强度可能为3.5-4.5千克二氧化碳2-情商/公斤H2基于煤生产和有限公司2.6--3.1公斤 2-情商/公斤H2自然基于燃气。 而用电网电力生产电解氢将导致温室气体排放强度为29-31kgCO2/公斤H2在目前的电力系统中，可再生能源产生的电解氢平均为0.3-0.8千克一氧化碳2/公斤H2，包括制氢装置制造过程中产生的排放。因此，使用CCUS进行煤基和天然气生产的排放强度可以满足中国目前的“清洁氢”标准，低于 4.9公斤有限公司2/公斤H2（世界上第一个正式标准）。然而，随着时间的推移，门槛可能不得不降低，包括达到目前正在制定的国际市场标准。 培育氢-CCUS协同效应助力中国实现碳中和 同时部署制氢和CCUS可以互惠互利和加强。因为制氢提供了相对纯净的一氧化碳2流，为设施配备CCUS是成本最低的CO2捕获选项。同时，它为中国政府提供了开发CCUS技术和支持CO投资的早期机会。2该国的基础设施。在APS中，2.6GtCO22060年，中国能源行业被记录下来。 产业集群可以作为神经中枢，扩大低排放氢气生产和CCUS部署。氢的供应和需求都更有可能 集中在产业集群中，其中一些位于潜在的一氧化碳附近。2存储站点。因此，用CCUS改造现有产能将是扩大低排放氢基础设施的低成本方式，同时推出一氧化碳设施。2运输和储存。此外，由于潜在需求（例如重型卡车）的共存，集群也是将氢气使用扩展到其他行业的有希望的场所 。 捕获的有限公司2氢是未来合成燃料生产的关键投入。尽管目前生产成本很高，但合成燃料是为数不多的减少长途运输排放的解决方案之一，特别是航空，直接使用氢气和电气化 国际能源机构。保留所 具有挑战性的。捕获的有限公司2在中国也可用于提高石油采收率（CO2-EOR）或制造化学品或建筑材料。在CO的申请中2重新释放到大气中（包括通过合成燃料燃烧），需要