重视氢的气候影响 确保氢能系统气候有益

重视氧的气候影响 Environmental Defense Fund 确保氢能系统气候有益 ！ H2 用用 目录 CONTENTS 要点01 现状03 国内外政策规划04 氢能相关技术06 挑战11 氢气的气候影响尚未得到足够重视11 绿氢产量少，成本问题制约其发展13 氢能生产和消费空间错配且储运不成熟14 氢气安全性问题14 机遇及建议15 重视氢气排放引发的气候影响15 建立氢能产业标准体系，引领产业高质量发展16 对绿氢加大政策支持，降低绿氢成本16 氢能应优先集中生产和利用17 氢气应该被用在难减排领域17 参考文献18 附件19 要点 现状 ·氢能对于实现全球能源转型和应对气候变化具有至关更要的作用：目前世界各国都开始大力发展清洁氢能产业，绿氢和蓝氢等低碳排放氢能在未来将具有巨大的发展潜力。 ，世界各国都陆续发布氢能发展战略及相关政策，明确氢能在能源战略中的定位，出台一系列支持政策，包括直接投资、税收抵免，固定补贴等等。 ·氢能产业相关技术包括生产、输运、储存和终端利用等各个环节的技术，每个环节也包含多种 不同的技术路线。很多氢能相关技术目前仍处于初期或示范阶段：需要通过创新实现降本增效， 推动全行业的发展。 挑战 ，氧气是一种间接温室气体，为了实现氢气的最大气候效益：需要采取措施防止它在整个价值链中排放到大气环境。目前为止我们无法准确衡量室气排放量，需要进一步研究和开发氢气泄漏的监测技术，以评估氧气潜在的气候影响。 ·当前全球绿氢产量仍然非常有限，较高的绿氢成本对产业发展带来阻碍，可再生能源发电成本和电解槽成本是影响绿氢成本最丰要的两个因素。 ，氢能生产端和消费端的区域分布存在错位，且储运基础设施仍不完善，长管拖车是目前的主流储运方式，但存在同限性，管道输氢和低温液氢储运目前仍处于起步阶段。 氢气具有易燃易爆的特性，安全手故频发。我国氢安全研究起步较晚，缺乏对安全技术的系统 性研究，难以支撑产业发展的现实需求， 01 机遇和建议 未来，随者中国绿色低碳转型的不断推进，室能规划的途新落地，氢能产业也将迎来更大的发展机遇。为了确保氢能产业可持续发展：实现其气候效益最大化，我们提出如下建议： ·重视氢气排放引发的气候问题，在氢能项目或相关技木的全生命周期评估中考虑氢气的气候影响，开发高精度氢气监测设备，并尽快应用缓解氢气排放的措施。 ·完善氢能产业的标准体系，为产业发展提供引领和指导， ，氧能应用于难以电气化的难减排领域，最大程度的发挥氢能的减排潜力。 ·对绿氢加大攻策支持，降低绿氢成本， ，氢能应优先集中生产和利用，避免大规模长距离运输带来的潜在排放。 报告作者：李蕴洁、冉泽 现状 氢气具有绿色低碳、来源丰富、能量密度高、应用场系广泛等优势，对于实现全球能源转型和应对气候变化具有至关重要的作用。其中，绿室和蓝氢等低排放室气是未来氢能产业的发展方向。绿氢是指通过光伏、风电等可再生能源电解水制取的气，在制氢过程中将基本不会产生温室气体。 蓝氧是指在化石燃料制氢的基础上应用碳捕集、利用与封存技术，大幅减少产生的二氧化碳排放到 大气中，实现低碳排放生产。 目前，世界上绝大部分氢气仍然是由化石燃料制备的。根掘国际能源署IEA发布的全球氢 能评估2023311，2022年全球氢气产量接近9500万吨：其中，低排放氢气（包括蓝氢和绿氢）的比例仅为0.7%。但是，氢能产业发展的初心是应对气侵变化：实现零碳或低碳排放，因此，由 未加装CCUS的化石然料制备的至气将会逐渐被淘汰，而绿氢和蓝氢等低排放氢气才是未来氢能 产业的发展方向。 2030年 自前世界各国都开始大力发展低排放氧气：已宫布的诉排放氢气生产项目做量正在迅这语加，如果所有宣布的项目都能实拖，2030年低排放氛气的年产量将达到3800万吨， 2050年 提据IEA的净零排放情量，如果要实现2050年净零目标，全球对氢气的总需求量将达到4.3亿吨，绿氢产量需要达到3.27亿吨，蓝氢产量需达到8900万吨，绿氧和蓝氢等低排故氢气在未来将具有巨大的发展潜力。 中国目前的氢能产业已经走在了世界前列，2022年：中国氢气产量约占全球的近30%主要用于国内的石油化工行业。在绿氢方面，IEA预计到2023年底，中国的可再生能源电解水制氢电解槽装机量将达到1.2GW，占全球装机容量的50%，目前全球已建成运营规模最大的可再生能源电解水制氢项目（中石化新继库车260MW绿氢示范项目）已于今年投产。 03 国内外政策规划》 为了应对气候变化，世界各地的政策制定者已经开始大规模发展氢能，将氢能纳入其能源立法和国家发晨计划：制定氢能战略。载止2023年底 全球已有40多个国家制定了氢能战略，明确至能在能源战略中的定位， 设定阶段目标刺激氢能需求。 很多国家出台了支持氢能产业的一系 列政策，主要包括： ·直接投资·税收抵免·固定补贴 >美国 2021年发布的基础设施投资和就业法案》为清洁氢的生产提供了95亿美元的投资 2022年发布的《通胀削减法案”出会为洁洁氢的生产提供税收抵免 美压能源部于2023年6月发布国家洁洁氢能战略和路线图”(2，提出到2030年 实现1000万吨/年的清洁氢产量，并为清洁氢的发展设立了综合框架与路线图。 2023年10月：美国政府宣布投资70亿美元：在全国范围内建立7个区域清洁氢 中心（H2Hubs），通过建立由洁洁氢生产商、消费者和相关基础设施组成的网络加速低成本洁洁氢的商业化部零， 04 >欧盟 2022年发布了REPowerEU计划，提出2030年本土氢产量1000万吨/年，氢 进口量1000万吨年的目标。 2023年发布的净零工业法案》将电解槽和燃料电池列为8大净零战略技术 提出到2030年电解信装机容量达到100GW 德国、日本、印度、澳大利亚等国也相继发布氢能相关的政策与战略 国中人 中国也十分重视氢能产业的发展，随差双碳目标的提出，一系列顶层设计为氢能产业的 发展打下了良好基础。 中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见发 要求统等推进氧能“制储输用”全链条发展。 《2030年前碳达峰行动方案 提出加快氢能技术研发和示范应用，探索在工业、交通运输、建筑等领或规模化应用。 《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年） 国家发展改革委、国家能源局联合印发，明确能是未来国家能源体系的豆要组成部分，是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体，氢产业是战珞性新兴产业和未来产业重点发展方向， >《氢能产业标准体系建设指南（2023版） 国家标准化管理委员会和国家发辰改革委等部委发布，提出建立健全氢能制、储、输、用全链条发展的标准体系，统筹推进各类标准的制定与实施。 《2023年能源领域行业标准制修订计划及外文版翻译计划 国家能源局发布，其中也涉及到氢能行业标准14项，包括氧气的制取、运翰等多项相 关标准。 除了顶层设计之外，地方各省市也在陆续出台氢能相关的政策规划：共同构建起支撑氢 能发展的综合政策体系。 05 氢能相关技术》 氢能全产业链 利用 生产输运储存终端 每个环节都有不同的技术路线，氢能产业的发展需要全产业链的技术发展，通过创新实现降本增效，从而推动全行业的发展 电解水制氢 电解水制氢是在直流电的作用下，通过电化学过程将水分子解离为氢气与氧气，分别在阴、阳两极析出的过栏。利用可再生能源的电解水制氢是目前碳排放最低的制氢方法，出是全球氢能发展的趋势。 电解水制氢 AWE PEM SOE AEM 碱性电解水制氢 质子交换膜电解 水制氢 固体氧化物电解 水制氢 阴离子交换膜电解水制氢 06 表14种电解水制➴技术特点 AWE制➴ PEM制➴ SOE制➴ AEM制➴ 电解质 碳性水清液 质子交换膜 同体氧化物 阳离子交渔膜 电耗 4.5-5.5 4.0-5.0 2.5-3.5 4.3-5.0 (kWh/Nm) 效率60-75%>70% >85% 60-75% 性高 优点技术成熟，成本任安全无污染、灵活安全无污梁效安全无污染、灵活 生高高 缺点存在腐蚀污染，响成本高，需要等使月工作温度过高，启稳定性差，寿命短， 应时间长稀有金属铂、停不使技术不成熟 成熟度市场化应用市场化应用试点示范实验实研发 碱性电解水技术PEM制➴技术 相对成熟，成本较低，更具经济性，是国内电效率高，项应速度快，与发电波动性较大的风辩水制➴的主流技术，但是存在着响应时问长。电、光伏具有良好的匹配性，在欧美等国已经离蚀污染等问题。开始一定程度的应用，但在国内受制于稀有金属 和成本较高，发展较曼，有待进一步技术突破。 SOE制➴技术AEM制氨技术 效率是高的电解水制➴技术，日前在全球范巨还处于早期发展阶段，但发展速度很快，世界 内已经有很多试点示范，正在途步接近商业化。上首台兆瓦级AEM电铎挡已于2023年推出 来源：中国➴能技术发展现状与未来展望》[3]、电解水制➴技术研究进展与发展建议》3]，有微调。 07 ➴气储运> ➴气储运是连接氧气生产端与需求端的关硅桥梁，是➴能产业发展的查要基础设施。➴气储运 主要有气态储运、液态储运、固态储运、有机液体储运等多种方式。 》气态储运➴技术 目前，气态储运➴技术相对成熟：是我国现阶段主要的储运方式。我国在输➴管道方面研究起步相对较晚，已建成输➴管道总里程约400公里。 气态储运➴有长管拖车和管道运输两种方式。 ，长管拖车适用于短距离、小规模运输 ，管道运输适用于大规模、长距离的氧气运输。 252.72c>低温液态储➴技术 指在标准大气压下，将➴气冷却至零下252.72摄氏度液化储存在特 制的高度真空的绝热容器中：其具有储运量大、纯度高、充装快、占地小等优势，适用于中长距离大规模储运➴，但成本较高：能耗较大，目前多用于航空领域。 》固态储➴技术 是以金需气化物、化学字化物或纳米材料等作为储气载体，通过化学吸附和物理吸附的方式实现➴的存储。固态储室具有体积储➴密度高、安全性能好、储存时间长等优势。其中，镁基金属由于储➴量高、原料丰富、产➴纯度高等特点，被认为是最有前示的固态储➴材料之一。 ?有机液体储➴ 主要包后液氮、甲醇和甲苯/甲基载➴，该技术具有较高储➴密度，且安全性好，运输方便，但是放➴的能耗较高。有机液体以及➴气储运适用于长距离、大规模的➴气储运。 08 终端应用 ➴气的应用场景非常广泛，能够为多个领域的脱碳提供解决方案，如工业、交通、建筑以及电力等。刺激需求端➴能的广泛应用是推动➴能行业发展的关键。 》工业领域 工业领域是较难实现电气化的难减排领减：而➴能则是工业领域实现深度脱碳的革要路径，可应用于钢铁、石化等行业。钢铁行业的碳排放量限高，具有较大的减排压力，而气治金是钢铁行业实现碳减排的亘要途径。➴冶金即➴取代碳，作为燃料和还原剂冶炼铁，还原产物为水，能从源头降低碳排放量。 自前主流的➴治金技术路线为高炉富➴治炼与气基竖炉直接还原两种。 ①高炉富➴冶炼 是对现有长流程工艺的改进，减炭唱度为10%一20%，减排潜力有限： ?气基竖炉直接还原 是指使用➴，气直接将铁矿石还原为铁，相较于高炉富➴冶炼：气基叠炉百接还原工艺二氧化破非放量可减少>50%以上，跌退非潜力极大，但目前该技术仍处于研发 阶段，需要进一步的技术突破。 此外，➴气也是革要的化工原料，合成氨、合成甲醇、原油提炼等均离不开➴气。目前，化工用➴主要依赖化石能源制取，会产生一定的碳排放量。未来通过低碳清洁➴，可以替代这部分灰➴：如通过绿➴制备的绿氨、绿色甲醇等，将带宋巨大的减排潜力。 09 >交通领域 ➴能在航空、航运、长途道路运输等领域具有较大的应用潜力。 道路交通 是目前主要利用方式之一，只有能量密度高，无污染等优势，得到了国家的大力支持，然而：由于➴气成本较高：➴燃料电池汽车相比于电动汽车还不具备经济性，目前仅适用于长途运输、主型运输等商用领域。 航运业 ➴及➴基可持续