联合国贸易发展委员会南非绿色制氢电解槽试点技术评估（英）2024

联合国贸易与发展会议 绿色氢的电解槽生产中试技术在南非的评估 技术合作成果 联合国贸易与发展会议联合国贸易与发展会议 绿色氢的电解槽生产中试技术在南非的评估 技术合作成果 Geneva,2024 ©2024，联合国贸易和发展会议 本报告中的发现、解释和结论由作者提出，不一定反映联合国或其官员或成员国的观点。 该作品中使用的地名设计和任何地图上的材料呈现均不反映联合国对任何国家、领土、城市或区域或其当局的法律地位，或其边界的划分或边界的任何意见。 提及任何公司或许可程序并不意味着联合国的认可。 本出版物已对外编辑。 UNCTAD/TCS/DTL/INF/2024/8 ii 用于南非绿色制氢中试技术评估的电解槽 Acknowledgements 这份技术评估报告在联合国贸发会议技术、创新和知识发展分支负责人AngelGonzálezSanz的指导下，由LipingZhang（项目经理）带领的团队编写，成员包括MichaelLim（项目官员）、RuslanRakhmatullin和MatteoRamina。 该技术评估报告是在“联合国贸发会议关于加速科学、技术和创新进展的非洲能源和农业部门技术评估项目”下准备的。 联合国贸易和发展会议（UNCTAD）与南非科学、技术和创新部（DSTI）进行了密切合作 ，没有这种合作，评估是不可能实现的。SelbyModiba（多边合作副司长）是DSTI中负责此次评估的关键联络人。 联合国贸易和发展会议感谢项目咨询专家约翰·穆加贝（南非普滕大学教授）和克里斯托弗·米洛西（独立咨询专家）提供的实质性贡献。 联合国贸易和发展会议（UNCTAD）同样衷心感谢南非政府在评估过程中提供的支持，特别是在各种会议中高级官员的参与，特别是MmampeiChaba（多边合作与非洲司，DSTI，首席导演）和DumisaniMthembu（多边合作司，DSTI，代理导演）。 该报告大大受益于项目顾问MiltosLadikas（技术评估与系统分析研究所高级研究员）和AndreasStamm（德国发展与可持续性研究所高级研究员）提供的建议和贡献。 UNCTAD进一步认可南非技术评估指导委员会成员为该项目提供了领导力，并感谢南非技术评估专家小组提供了他们的专业知识。 参与2023年12月至2024年2月期间的利害关系方访谈以及2024年2月23日组织的虚拟焦点小组讨论的政府官员、私营部门代表、非政府组织和个人的重要贡献也在本报告的准备过程中得到了充分的认可。 来自南非的利益相关方在2021年11月4日至5日举行的两次线上利益相关方会议以及2024年6月25日举行的线下会议中提供的评论也得到了衷心的感谢。 该手稿由PraveenBhalla编辑。整体布局、图形设计和桌面出版工作由日内瓦联合国办事处会议管理司承担。在UNCTAD，MagaliStuder设计了封面，XiahuiXin提供了行政支持。 缩写 AEL 碱性电解 CO2 二氧化碳 CoC 能力中心 CSIR 科学和工业研究中心 DMRE 矿产资源和能源部 DSTI 科学、技术和创新系 GDP 国内生产总值 GHG 温室气体 GW 吉瓦特 HySA 氢南非(战略) IEA 国际能源署 JET 能源转型 JET-IP 能源转型实施计划 NACI 国家创新咨询委员会 NDP 国家发展计划 NSI 国家创新体系 PEM 质子交换膜 PGMs ✲族金属 R&D 研究与开发 R&I 研究与创新 REIPPPP 可再生能源独立电力生产商采购计划 SMME 中➶微企业 STI 科学、技术与创新 TA 技术评估 术语表 电解槽:一种系统或设备，通过电能将水分子分解为氢气和氧气，从而产生氢气作为可持续的清洁能源载体。 能力中心(CoC)：从事先进研究的中心。它们既具备人力优势，也拥有基础设施能力，并与国际上的同行保持着紧密联系。卓越中心（CoCs）在特定的研究和创新领域具有高度的专业化水平。 燃料电池:将氢和氧的化学能转化为电能的电化学电池。 绿色氢:通过使用可再生能源将水分解为氢气和氧气而产生的氢气。 氢气:一种可以用于存储、运输和交付由多种资源（如天然气、核能、生物质和可再生能源 ，例如太阳能和风能）产生的能量的能源载体。 质子交换膜(PEM):一种基于氢气与氧气或另一种氧化剂反应，将化学能量转换为电能的电解电池。 技术评估(TA)：一个跨学科的过程，用于收集公众和专家对某项技术的社会、环境和经济效益的意见或观点。 目录 1.引言.................. 2.背景………………………………………………………………………………… 国家发展背景与能源挑战.5 南非能源政策及其他措施概览.7 国家创新体系中✁电解器技术研究与开发.11 绿色➴气和电解技术.14 3.技术选择的方法和理由17 方法学17技术评估选择电解槽技术的理由19 4、实证研究结论23 调查发现和新兴问题.23 访谈中的发现和新兴问题28 焦点➶组讨论中问题的综合30 SWOT分析31 对发现的分析32 5.建议。………………………………………………………………………………… ✁立用于绿色➴气生产电解器技术✁能力.35在南 非机构化并✁立技术评估能力.37 6、暂定行动计划39 参考资料41 附件42 附件1：指导委员会和专家➶组成员列表.42附件2：分发给会议 参与者✁意见调查问卷.42 数字 图1.南非能源结构中不同能源的份额，首先2024年季度(百分比).6 图2.2018年南非按部门划分的能源需求(百分比)7 图3:南非与绿色氢相关的主要举措：里程碑和 从2007年开始的旅程…………………………………………………………………………… 图4:对南非在国内、区域和 电解槽技术的国际市场(受访者的百分比).。24 图5:对电解槽技术分包潜力的看法 南非的产量(受访者百分比)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 图6:南非在电解槽方面的比较优势(百分比 回答者)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 图7:南非在国际电解槽市场的主要劣势 （受访者百分比).26 图8:关于应该做些什么来加强知识创造和 申请(受访者百分比)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 图9:电解槽技术的资金是否会转移资金 其他科学和技术领域？(受访者百分比) 图10：电解槽技术的SWOT分析：机会和威胁。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。32 Tables 表1:与绿色氢有关的选定政策和工具概述… 表2:南非国家创新体系中主要能源部门利益相关者和行为者的地图 Table3:指定的HySA能力中心………………………………………………… ………………13 表4:电解槽技术比较：优点和缺点。.21 执行摘要 技术评估促进科学、技术和创新的前瞻性和循证政策 技术评估（TA）是一个有用的工具箱，用于评估新技术的社会、经济、环境乃至政治风险与利益。它是一个互动且跨学科的过程，通过汇集专家和公众的观点来为科学技术与创新 （STI）政策提供信息，并促进对新兴技术的前瞻性和基于证据的治理。许多国家，尤其是发达国家，正在通过行政和立法程序将TA制度化。 在2022年，联合国贸易和发展会议（UNCTAD）启动了一个试点项目，旨在支持塞舌尔、南非和赞比亚提升技术援助（TA）能力。该项目专注于农业和能源领域的技术。UNCTAD的技术援助方法论是在考虑到发展中国家的独特条件而开发的，这些国家尚未积累足够的人员和机构能力来开展此类评估。该方法论采用以下步骤：✁立治理结构（指导委员会和专家➶组）、确定特定技术进行评估、识别利益相关者参与评估、从利益相关者处收集定性和定量数据，并为相关部门提供政策✁议。 在南非，政府决定将TA重点放在电解器技术上，鉴于绿色氢能源生产和商业化方面表现出的高兴趣水平。最初的重点是绿色氢，但在评估过程中逐渐细化为专注于电解器。鉴于该技术尚处于早期发展阶段，评估其可能的社会和环境影响构成了挑战，而经济影响则相对容易探索。利益相关方对经济影响更为了解，但对于社会和环境影响却知之甚少。因此，需要进行更全面的评估。在过去十年左右的时间里，政府制定了一系列广泛的政策和工具 ，并且实施了多个旨在促进绿色氢发展的项目。例如，2007年内阁通过了《南非氢战略》 （HySA），这导致了2021年9月内阁批准的国家氢社会路线图的制定，而在2023年，该国制定了国家绿色氢商业化战略。 在2008年，科学与创新部（DSTI）✁立了中心卓越中心（CoCs）以实施HySA战略。HySA卓越中心重点关注的一种关键技术是电解器生产氢气，因为该国丰富的✲族金属和可再生能源对于绿色氢气的生产至关重要。HySA战略中开展电解器及相关技术研究的主要机构包括开普敦大学、西北大学、南非国家矿物研究组织MINTEK、科学与工业研究理事会（CSIR）以及西开普大学（UWC）。 此外，南非积极参与与德国和日本等国家的合作，重点在于研发和创新（R&I），以促进电解器的发展。私营部门对电解器技术的发展和商业化应用也表现出日益增长的兴趣。例如 ，南非的化工和能源公司萨索尔（Sasol）以及英国的跨国矿业公司英美资源集团（AngloAmerican）是南非开发和潜在使用电解器的主要企业之一。本报告中描述的技术评估（TA ）练习主要是探索性的，因为这是由政府首次进行的一项此类评估。1在a上进行 1需要注意的是，该国的一些学术机构和研究人员正在进行TA研究，这表明该国存在一定的TA活动和能力 。 在大约两年的时间里，根据联合国贸易和发展会议（UNCTAD）技术援助方法论的主要指导，开展了以下活动： (a)对氢经济相关政策和机构行为者的文献回顾，以及该国电解器技术研发趋势的审查 。 (b)设计并实施一份关于电解技术在本地、区域和国际市场上经济可行性和竞争力的调查问卷。该调查涵盖了34名参与者。 (c)与私营部门、学术界和政策制定团体中涉及氢能源子领域（一般而言）及电解器相关研究与创新的关键利益相关者进行的虚拟和面对面访谈，共计超过25人次。 (d)旨在评估南非电解器的优势和风险知识状态及公众认知的一次虚拟焦点➶组讨论。参与者来自各个领域，共计29人。 通过对收集的定性和定量数据的分析，得出了五个关键信息和✁议： (i)南非在参与电解器技术的发展和应用方面具有相对较高的技术潜力。该国在电解器领域积累了科学和技术能力，并参与了氢相关研究的国际合作，这些都为其电解器技术的发展提供了知识基础。该国需要更好地协调其不同的电解器研发（R&I）倡议以利用规模经济效应。加强公私部门合作与协调可能有助于增强其在电解器开发和生产方面的创新性。 (ii)关于南非是否以及是否会成为电解器在区域和国际市场的经济竞争力方面存在不确定性。调查响应者数量相对较少，并未提供足够的基础来对国家在电解器技术方面的竞争力做出有根据的判断。因此，可以认为该调查仅提供了初步证据。由此看来，可能需要进行全面评估以确定该国在电解器市场中的竞争力。 从分析中得出了五个关键信息和 ✁议。 (iii)该国在氢能源方面拥有较为丰富的政策框架体系，但各机构之间的行动计划协调性较差。更好地协调政策和行动计划至关重要。预计内阁于2024年2月批准的氢能经济跨部门委员会将有助于增强协同效应，并更有效地将资源投入到电解槽和其他氢能源生产技术中。 （iv）应进一步评估电解器在南非生产绿色氢气过程中对环境和社会的影响（如对女性和青年的影响）。技术援助表明，利益相关者对电解器技术如何影响自然环境以及其潜在的社会效益和风险缺乏了解。这可能归因于该国电解器技术部署的早期阶段。 在机构化TA方面，该项目虽已✁立了一些能力，但仍需进一步发展全面参与式TA所需的人力和机构能力。DSTI