约旦的绿色氢机遇

POWER-TO-[X] 约旦的绿色氢机会 向Fri |edrich-Ebert-Stiftung 2022|作者: |一月 RashedManna'OmarSaffouri 审核人: ShakerHammadAbdallahAlshamali 保留所有权利。不出售。未经出版商事先书面许可，不得以任何形式或任何方式转载或使用本出版物的任何部分。 本出版物中表达的观点和意见仅是原作者的观点和意见。它们不一定代表Friedrich-Ebert-Stiftung或编辑的那些。 1 POWER-TO-[X] 约旦的绿色氢机遇 准备: 弗里德里希·埃伯特·斯蒂夫通（FES）约旦 编制人: 国家能源研究中心皇家科学学会 2022年1月 主要作者 RashedManna' 副作者 OmarSaffouri Reviewers ShakerHammadAbdallahAlshamali 2 关于Friedrich-Ebert-Stiftung Friedrich-Ebert-Stiftg是德国最古老的政治基金会，也是推进社会民主的倡导者。通过其位于约旦的区域气候和能源项目MENA，它将政府代表与民间社会组织聚集在一起，支持研究，并提供政策建议，以促进和实现MENA地区所有人的社会公正能源转型和气候正义。 关于皇家科学学会/国家能源研究中心 皇家科学学会（RSS）是由皇家宪章建立的独立的非政府，非营利性多学科科学机构。成立于1970年，是一个国家组织，通过合理的技术和政策建议以及咨询，积极为约旦的发展提供建议和支持。RSS进行专门和认可的测试，与当地行业和大学的研究工作，为私营和公共部门的咨询 ，并与区域和国际组织合作。自成立以来，作为一个国家和独立的组织，RSS的主要目标是保护人类健康和安全，保护环境，并为可持续经济发展做出贡献。 国家能源研究中心（NERC）是皇家科学学会（RSS）的一部分，在安曼成立，目的是在新能源和可再生能源领域进行研究，咨询，开发和培训。它提高了不同部门的能源使用标准，并促进了约旦可再生能源的利用。 3 TABLE OFCONTENTS 05 05 05 07 1 执行摘要09 2 什么是POWER-TO-[X](PtX)?10 2.110 2.210 2.311 2.412 2.518 3 PTX在能量转移中的作用23 3.123 3.225 3.326 3.4热建筑27 3.527 4 约旦-能源部门和氢的利用28 4.128 4.2可再生能源利用 Jordan29 4.3绿色氢主流 市场渗透30 5 约旦的PTX挑战（专注于绿色HYDROGEN)33 5.133 5.234 5.334 5.435 6 约旦PTXIMPLEMENTATION的建议36 6.136 6.237 6.338 6.438 6.5创造绿色氢 指导委员会38 6.6与邻居合作 Countries38 6.7使用电解槽增加 电力需求39 6.839 6.939 7 摩洛哥绿色氢经济部署:战略和持续进展43 7.143 7.2摩洛哥的绿色氢： 愿景与战略44 7.3摩洛哥的绿色氢：第一 步骤和正在进行的活动45 7.448 数字列表 图01 图02 图03 图04 图05 图06 图07 图08 图09 图10 图11 图12 图13 图14 图15 图16 图17 图18 图19 图20 表格清单 表1 表2 表3 氢气的应用 氢气的可燃性图（彩色区域表示可燃性）用氢直接还原铁生产，以替代碳（煤）氢在氢化脂肪生产中的使用 将重油转化为轻油中的氢用途从氢生产氨作为生产氢气的主要反应物电解池天然气蒸汽重整制氢 生物质气化过程 电力到气体电力到合成气电力到化学品 甲醇制化学品电力制液体 氢在经济主要部门脱碳中的7个作用高热构成了重工业能源使用的很大一部分。约旦的能源来源约旦多年来按部门划分的二氧化碳排放量按来源划分的电力生产 百分比 约旦最终能源消费总量(按部门) 不同气体的可燃性百分比限值不同气体分子的体积直径不同储氢方式对其多种物理因子的影响 缩略语列表 APU辅助动力装置 BTU英国热力单位 C1具有单个碳原子的分子 资本支出资本支出 CCS碳捕集与封存 CCU碳捕集与利用 CGEM摩洛哥企业联合会 CHP热电联产 COVID-19冠状病毒病2019 CSP聚光太阳能 5 EBRD欧洲复兴开发银行 EHB欧洲氢骨干 ESP教育战略计划 EU欧洲联盟 EUREuro EV电动汽车 FCEV燃料电池电动汽车 G比重 GHG温室气体 绿色H2A绿色氢及其应用 HHV更高的热值 冰内燃机 IEA国际能源署 IRENA国际可再生能源机构 太阳能和新能源研究所 IRESEN KfWKreditanstaltfürWiederaufbau LFL可燃性下限 LOHC液态有机氢载体 Masen摩洛哥太阳能局 MEMR能源和矿产资源部 MENA中东和北非 MOF金属-有机骨架 NCGH2国家绿色氢委员会 NEPCO国家电力公司 OCP集团办公室磷酸盐 ONEEOfficeNationaldel'Electricitéetdel'EauPotable ONHYMOfficeNationaldesHydrocarburesetdesMines OPEX业务支出 PAREMA摩洛哥-德国能源伙伴关系 PHEV插电式混合动力汽车 PtX电源至[X] PV光伏发电 R&D研究与开发 SMR甲烷蒸汽重整 STP标准温度和压力 6 TSO传输系统操作员 UFL可燃性上限 UM6P穆罕默德六世理工学院 UNESCO 联合国教育、科学和文化 Organization USUnitedStates USD美元 VRE可变可再生电力 单位和符号列表 C6H6苯 CH3OH甲醇分子 CH4甲烷分子 CO一氧化碳分子 CO2二氧化碳分子 g克 H2氢气 H2CO甲醛 HCO2H甲酸 H2O水分子 kg： kJ千焦耳 kWh千瓦小时 MJ兆焦耳 mol分子定量单位 MtMegaTonne MW分子量 MWh兆瓦小时 N2氮气 NH3氨气 O2氧分子 scf标准立方英尺 7 该概念涉及可再生能源的转化 （电）为化学物质[X]，该术语中的[X]可以指气体，液体或热量。 执行摘要 Power-to-[X]（PtX）技术不仅可以在全球能源结构中发挥重要作用，而且还可以减轻全球变暖的影响。这些技术可以帮助实现《巴黎协定》的目标，将地球的温度升高保持在1.5-2.0摄氏度以下。PtX的使用,特别是氢气(H2),可以有助于例如能源、工业和运输部门的脱碳。由于这些原因,PtX技术已经得到越来越多的关注。 德国政府和欧盟（EU）制定了氢战略，以将绿色氢确定为能源转型和不同部门脱碳的基本要素。这些策略还旨在将全球变暖限制在2摄氏度以内，并在2050年之前达到碳中和。 氢的不同应用，其中之一是对可再生能源的补充，表明氢技术在生产，储存和运输方面已经发展。氢由不同的颜色标识。各种颜色区分氢的类型以及每种氢的产生方式。 一方面，绿色氢气有几个驱动因素。其中包括电力成本，可再生能源工厂电力成本的降低，自2010年以来电解成本的降低以及许多利益相关者的利益 。另一方面，绿色氢的采用受到缺乏专业基础设施、高生产成本、缺乏价值认可和能源损失的阻碍。 约旦哈希姆王国91％的能源供应进口（MEMR，2019）。对绿色氢能的投资将激励政府减少对化石燃料的依赖，增加可再生能源的渗透率 。因此，制定综合政策方法对于实现市场渗透和克服最初的阻力至关重要。然而，约旦应该应对许多挑战。其中包括监管框架以及与氢应用实施相关的其他挑战，例如基础设施问题，水资源短缺，资本支出（CAPEX）和运营支出（OPEX）。 本指南由六章组成。第一章定义了PtX技术，氢气生产，氢气类型和氢气应用。第二章讨论了不同类型的PtX，而第三章则侧重于PtX在工业，运输，热力和原料等能源转型和脱碳领域中的作用。第四章回顾了约旦的能源状况，并研究了绿色氢的驱动因素。第五章考虑到约旦的能源状况，介绍了约旦可能面临的PtX障碍。最后一章探讨了在全国范围内实施绿色氢链可采取的主要政策建议和步骤。 9 什么是 POWER-TO-[X](PtX)? 2.1PtX定义 PtX，如电力转化为气体，电力转化为化学品或电力转化为燃料，是指将可再生能源（如风能和太阳能）的电力转化为热，氢，合成燃料或化学品的不同过程。PtX旨在利用可再生能源的环境和经济潜力。术语PtX的出现是由于与之相关的应用程序的数量和多样性不断增加（Brre等人。，2020年）。 该概念涉及将可再生能源（电）转化为化学物质[X]，该术语中的[X]可以指气体，液体或热量。水电解是最著名的技术，它从电力中产生化学物质以产生氢气和氧气。电解被誉为最可持续的燃料之一，因为它的燃烧仅导致水（H2O）的产生，对温室气体（GHG）排放的影响最小。 PtX可以使工业，运输和能源部门脱碳。二氧化碳(CO2)是丰富的碳基原料,其可以通过PtX技术转化为具有单个碳原子分子(C1)的简单化合物,例如甲醇(CH3OH)和甲烷(CH4)。例如，甲醇可用于生产汽油，柴油和其他化学品。因此，这些技术将从源头上减少二氧化碳排放，生产液体运输燃料，并允许存储可再生能源（Vascocelos＆Lavoie，2019）。 2.2什么是氢能源？ 氢被认为是地球上最简单、最便宜、最丰富的元素之一。氢含有一个质子和一个电子。尽管它在自然界中本身并不显得纯净，但它可以被储存和输送 (Satyapal，2017)。 氢是一种能量载体，可用于不同的应用，其中一些将在章节中讨论 2.4.许多工艺可用于生产氢气，例如蒸汽甲烷重整（SMR），煤气化， 可再生液体重整和电解(Blasio&Pflugmann，2020年)，将在第3.2节中详细阐述。 10 2.3氢的类型 黑色和灰色氢 黑氢和灰氢工艺都会产生碳废物。黑色制氢工艺使用对环境最有害的黑煤或褐煤(褐煤)，而灰氢是通过天然气或甲烷蒸汽重整产生的。然而，灰氢工艺中产生的温室气体没有被捕获(Nationalgrid，2021)。 根据生产方法的不同，氢气的生产可能会产生碳副产物。提供颜色代码以区分氢气生产过程中的类型和方法。氢颜色的区别如下： 蓝色氢 蓝色氢气也是使用天然气或甲烷通过蒸汽重整产生的。该过程将天然气或甲烷与蒸汽形式的热水结合在一起。与灰氢生产不同，该过程包括碳捕获和储存（CCS）以捕获和储存二氧化碳。这个过程也被称为“低碳氢”，因为它产生温室气体排放，但通过CCS捕获它们（Natioalgrid，2021）。 绿色氢 绿色氢是最终的清洁氢资源，可在不产生温室气体排放的情况下产生氢燃料。绿色氢气是实现完全可持续能源转型的最合适方法，它将成为报告的重点。生产它的过程涉及使用来自可再生能源的电力，例如太阳能或风能，来电解水。目前，由于高昂的资本和运营费用，绿色氢仅占整体氢的一小部分（Natioalgrid，2021）。 绿松石氢 在未来几年,这种类型的氢可能证明其作为低排放氢的价值,由可再生能源驱动的热过程产生(Nationalgrid,2021)。 粉红色的氢 粉红色氢（也称为紫色氢或红色氢）是通过核能驱动的电解产生的（Nationalgrid，2021）。 11 2.4氢气应用 根据布鲁斯等人。(2018)，虽然氢主要用于石油、化肥、化工和食品等各种行业，但它也有能力服务于各种应用(见图1)。布鲁斯等人。（2018）还指出，“如果使用低排放或零排放源生产，（'清洁'）氢可以在能源和工业部门实现深度脱碳。这是通过减少碳燃料的消耗或通过从大气中去除温室气体等手段来实现的。氢的其他应用是在能源领域，主要用作加热燃料，发电或运输（Brce等人。，2018）。 2.4.1储存和密封 图1氢的应用（Bruce等人，2018） 在大多数情况下,少