GEP ： 2024 氢能经济的 起报告 （ 英文版 ）

海隆病的兴起 石油天然气公司的机遇 在过去的三十年中，氢在成为传统燃料的可行替代品方面取得了缓慢而稳定的进步。由于需要更多清洁能源以实现雄心勃勃的可持续性目标，其相关性和需求大幅增长。 尽管对生态友好型能源的推动一直是替代燃料的催化剂，但俄罗斯-乌克兰战争却为全球能源市场大开眼界1。对俄罗斯石油和天然气的依赖导致的能源危机提醒人们需要减少对化石燃料的依赖，使燃料及其来源多样化。 氢可以使当今的能源结构多样化，其额外的优势是使用更清洁的燃料形式的蓝色和绿色氢帮助实现可持续发展目标。 2022年，全球对氢气的需求达到了1.13亿吨的新高，占全球最终能源消耗的2.8％2。 需求的增加来自传统的氢用户，如石油精炼和化工生产。 然而，2022年运输行业的氢消耗也出现了前所未有的势头，需求总量为4.8万吨，比20212年增加了60%。这些氢的大部分 用于卡车和公共汽车。与2021年相比，2022年插入物流框架的重型氢卡车数量增加了六倍。 随着氢气进一步进入能源和运输生态系统，加强其整个供应链的需求增加-从生产蓝色 Oilandgascompaniesareinpolepositiontodrivethecreationofthehydromeeconomyandsupplychainofthefuture: 石油和天然气公司定期生产氢气作为压裂过程的副产品，在此期间，二氧化碳也会产生并排入 大气。这种副产品被称为灰氢。 碳捕获和利用系统（CCUS）将有助于从生产过程中去除大部分二氧化碳，以生产更清洁的“蓝色”氢气。在现有的石油工厂中开发和实施此类CCUS解决方案是石油公司为未来生产清洁氢气的必要步骤。 CO2 O2 绿色 电力 自然 气体 氢气 自然 气体 氢气 Water 氢气 地下 存储 CO2 灰色氢气蓝色氢气绿色氢 图1：氢的颜色 使用CCUS生产蓝氢的主要好处： •减少温室气体排放：蓝色氢的碳足迹明显低于传统的灰色氢 2。 •经济实惠且丰富的原料：天然气是一种相对丰富且负担得起的化石燃料，可以以有竞争力的成本生产蓝氢。 •现有基础设施：CCUS技术可以与现有的蒸汽甲烷重整装置集成，这可以降低部署蓝色氢气生产的成本。 当谈到绿色氢气-最清洁的制氢方法-技术实力和即将向能源供应商过渡时，石油公司非常适合开发电解槽从水中生产绿色氢气。 水电的成本 绿色氢气 随着对可持续燃料的需求增加，石油和天然气公司必须投资于设备升级。 对于CCUS项目的采购专业人员来说，吸收器、剥离器、热交换器和压缩机在不久的将来将是大手笔的CAPEX项目——热交换器是最资本密集型的（约60%），因为它们的复杂性和整个CCUS价值链所需的大量数量4。 2022-31年期间，CCUS项目在上述设备上的潜在支出为 37亿美元4。石油和天然气公司 已经有一个制造商的战略基础，提供所有这些设备在当前框架的某个阶段使用。 例如,热交换器广泛用于液化和蒸馏的裂化装置中。 石油公司可以扩大与阿法拉伐等供应商的现有关系，以减少采购工作，加快共同开发特定于CCUS要求的热交换器 石油公司还可以与选定的高级现任公司探索战略合作伙伴关系,用于交钥匙项目。 提供支出整合和更快部署的进一步优势。 WATER H2 H2 H2 PV WIND 电池 电解槽 氢气 储存 管道和 压缩 氧气 H2 CH4 CO2 管道和 压缩 REFORMER CCUS 蓝色氢气 图2：绿色和蓝色氢气生产9 20122013201420152016201720182019202020212022202320242025202620272028202920302031 800 700 600 500 百万美元 400 300 200 100 0 压缩机 热交换器 脱衣剂 吸收器 注：估算基于可见项目。来源：标准普尔全球 图4：CCUS按设备类型3支出 CCUS实施案例研究 2 如今，全球约有35个商业设施将CCUS应用于工业流程，燃料转换和发电，每年的总捕获能力接近45MtCO。近年来，CCUS采用的势头大幅增长，在CCUS价值链5中，大约有300个项目处于不同的开发阶段。 作为加拿大艾伯塔省阿萨巴斯卡油砂项目（AOSP）的一部分 ，壳牌公司开发的碳捕集与封存（CCS）项目是世界上第一个商业规模的油砂运营CCS项目。 QuestCCS项目捕获，运输和储存地下超过100万吨的 2 CO壳牌堡附近的ScotfordUpgrader 萨斯喀彻温省，于2003年开放以处理 来自MuskegRiver和AOSP的Jackpine油砂矿的沥青，壳牌 （60％），雪佛龙（20％）和马拉松石油（20％）的合资企业6。 作为QuestCCS的设计者、建造者和运营商,壳牌于2012年9月开始建设价值13.5亿美元的项目。CCS项目于2015年11月开始运营。它削减了三分之一的直接COScotfordUpgrader的排放量，相当于每年减少25万辆汽车6。 2 美国跨国工程和建筑公司Fluor负责QuestCCS项目5捕获部分的EPC服务。 在现有的运营设施中，福陆实施了模块化的制造执行策略将联锁模块置于场外，并将其交付到现场进行快速安装。Fluor的设计方法压缩了典型工厂的空间需求，从而减少了材料 工程量和现场所需的施工工时6。 2 壳牌计划扩展QuestCCS项目，以获取和存储更多CO。2022年，壳牌宣布计划在其Scotford炼油厂和化工厂建造一个名为Polaris的新CCS项目。Polaris项目预计每年捕获约300万吨CO7。壳牌还在努力开发更高效和更具成本效益的新CCS技术 。 2 该公司还致力于促进其他石油和天然气公司采用CCS技术，并 QuestCCS项目是石油和天然气行业如何努力减少其对环境的影响的光辉典范。该项目正在帮助为能源部门更可持续的未来铺平道路。 像GEP这样的供应链咨询公司在确定和利用能源部门的采购协同效应方面拥有长期的专业知识，使其成为石油和天然气公司向清洁能源过渡的潜在战略合作伙伴。 协作 Description •壳牌正在探索在新加坡的石化厂建立碳捕获和储存（CCS）中心和生物燃料工厂的可能性，此前新加坡政府的目标是从能源和化工部门捕获200万TPA的二氧化碳。•壳牌和巴斯夫正在就碳捕集解决方案进行合作，并正在共同评估、降低风险和部署巴斯夫的Sorbead吸附技术，用于燃烧前后的碳捕集和封存（CCS）应用。•埃克森美孚正在寻求在新加坡等东南亚重工业地区建立二氧化碳（CO2）捕获中心，并将其连接到该地区其他地方的储存地点。 •它还宣布了一项提议，即建立一个价值1000亿美元的公私CCS项目，到2030年可以存储多达 5000万吨的二氧化碳。 •埃克森美孚还与Pertamina合作，在东南亚开发CCUS。 •与埃克森美孚一起，Pertamina计划在将碳存储在Pertamina拥有的枯竭水库中之前捕获碳。除了审查现有基础设施的再利用外，工作关系还将涉及两家公司共享技术地下数据。 •沙特阿美与法国公司在碳捕集技术、人工智能和本地制造领域签署了五项协议。 Table1:KeyO&GCCUSCollaborations8 平分 当今全球使用的大多数氢气都是在使用地点或附近生产的- 通常是在大 工业站点。向燃料电池电动汽车广泛使用所需的全国加油站网络分配氢气所需的基础设施仍然需要开发。车辆和加油站的初始部署侧重于建立这些分配网络。 氢气通过三种方式分配：管道，高压管拖车和液化氢气罐9。创建基础设施来分配和输送氢气到枢纽和数千个未来的单个加油站面临许多挑战。 氢气每单位体积的能量比任何其他燃料都要少，这使得每加仑汽油的运输、储存和交付给最终用户的成本更高。 建立新的氢气管道网络需要很高的初始资本成本，并且氢气的特性在管道材料和压缩机设计方面提出了独特的挑战。 利用现有的天然气基础设施将避免开发新的传输和分配基础设施的重大资本成本。技术问题是管道网络制造中使用的焊缝的氢脆。克服这一问题 挑战，石油和天然气公司可以调整现有的管道，以提供氢气和天然气的混合物。 一种潜在的替代解决方案是使用纤维增强聚合物（FRP）管道代替钢管进行分配-与传统管道相比，额外的好处是安装成本降低了20％。2020年全球FRP市场价值为530亿美元，预计复合年增长率为6.4％10。 石油公司可以通过建立向领先的FRP制造商（如OwenCorning，SaintGobain等）提供关键聚合物原材料的合同 ，并以更低的成本回购FRP管道来取得成功。 在油轮中长距离传输氢气面临着挑战-将氢气加压成液体会消耗大量的加压能量，需要专门设计的压缩机。亚临界温度的维持需要低温制冷设备。 这些系统将构成氢长途分销市场参与者的最大成本组成部分。石油和天然气公司可以利用与压缩机和制冷领域的领导者（例如西门子和通用电气）的现有合作伙伴关系，共同开发建立氢专用物流网络所需的技术和基础设施。 氢气需要储存以建立库存以满足供需波动。目前，最可行的选择是在枯竭的天然气田，含水层，重新利用的盐洞穴或衬砌的硬岩洞穴中进行地下储存。石油和天然气公司可能会在其枯竭的储层中储存氢。它提供了使用现有基础设施的低成本储能解决方案的潜力。 CONCLUSIOn 碳捕获可以为清洁氢的短期生产铺平道路。石油和天然气公司今天必须投资开发具有成本效益和效率的CCUS技术，同时利用与设备制造商，EPC公司等的长期关系。 CCUS设施可以安装在氢生产领域和石油公司的所有兼容燃料生成中心，从而进一步推动成本效益并减少碳足迹。在 从长远来看，石油和天然气公司可以通过电解水来探索替代的氢气生产方法，以产生绿色氢气。通过拥抱氢气，石油和天然气公司可以在能源转型中发挥重要作用，使其业务多样化，减少对环境的影响，并在不断变化的能源格局中为未来的增长定位。 References 1“俄罗斯对乌克兰的战争”，国际能源署，2022年2月。从https://www.iea.org/topics/russias-war-on-ukraine检索2023年7月11日 2“全球氢评论”，国际能源署，2022年9月。从https://www.iea.org/reports/global-hydrogen-review-2023检索2023年10月16日 3“绿色氢和蓝色氢之间的区别”，Petrofac，2022年8月。从https://www.petrofac.com/media/stories-and-opinion/the-difference-between-green-hydrogen-and-blue-hydrogen/ 4“设备供应商的CCUS市场有多大？”，SP全球商品，2022年5月。从https://www.spglobal.com /commodityinsights/en/ci/research-analysis/how-big-is-ccus-market-for-equipment-supplier.html检索 5“碳捕获，利用和储存”。国际能源署，2022年9月。从https://www.iea.org/reports/carbon-capture-utilisation-and-storage-2检索至2023年7月11日 6“阿尔伯塔省的QuestCarbonCaptureandStorageProject”，碳氢化合物技术，2023年1月。从https://www.polyments-technology.com/projects/quest-carbon-capture-and-storage-project-alberta/ 7“壳牌提议在艾伯塔省建立大规模CCS设施”，壳牌加拿大，2023年7月。从https://www.shell.ca/en_ca/media/news-and-media-rel