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氢能-机遇已至-解析IEA《氢能的未来》

于栋2019-07-11查看PDF原文 
    受G20主办国日本政府邀请,国际能源署于6月14日发布氢能的重磅报告《氢能的未来》,该报告详细介绍了氢能的现状以及未来发展的关键,我们将核心观点总结如下:
    发展氢能源优势与挑战并存。氢气的优势在于无污染、高质量密度、可持续发展等,其劣势在于较高的生产成本和运输成本。由于氢气密度低,压缩、转化难度大,处于氢能源产业链中游部分的储运环节就成为制约氢能源大规模应用、急需技术突破的重点,同时上游制氢与下游应用也值得关注。
    基于成本优势,天然气和煤炭是氢气制备的主要来源,但水电解制氢碳排放最低。在目前生产的7000万吨的氢气中,76%来自天然气,其余23%几乎全部来自煤炭,极少部分来自水电解。由于天然气和煤炭制氢过程中易产生大量二氧化碳排放,因此发展水电解制氢成为人们关注的重点。在成本方面,采用天然气制备的氢气价格为1.5-3美元/kg,而采用可再生电力制备的氢气价格为2.5-6美元/kg,氢气成本很大程度上受天然气价格和电价的影响,据估算,当天然气价格为11美元/MBtu时,可再生电价须降至30-45美元/MWh才可与之竞争。制氢方式的选择还取决于各国资源丰富程度、投资约束、对碳排放的接受程度等因素的影响。
    氢的储存和运输成本跟不同的技术选择有关,而应当选择哪种储运技术受众多因素影响,如:运送距离、运送数量、储存时间。短时且少量的氢气储存可以采用将氢转化成氢基燃料的方法,对于这种方法,氢基产品的最大成本构成是典型的电力,约占40-70%的生产成本氢基产品,因此降低电力是一个重要的目标,同时提高转换链。另外一种方法是储罐储存,储罐储存氢气可以应用于燃料汽车,有非常广阔的前景,但是安全性能仍待提高。长时且大量的氢气可以被储存到盐穴、油气藏或含水层。目前盐穴应用较广泛,因为它相对成本较低、污染较小。氢的运输主要通过管道、卡车、船只,管道一般用于长距离的运输,卡车和船只用于短距离运输,管道的资本成本非常高,但是边际成本比较低,长距离的氢的运输通过管道运输可以有效降低成本。
    氢能源的应用-燃料电池和氢能汽车是关键,可以通过降低氢的生产成本、储运成本和加氢站基础设施建设成本来实现产业化。通过增加工厂,燃料电池的各种部件的综合成本可以降低65%。储罐的成本下降速度会比燃料电池慢,美国能源部的最终目标是8美元/kWh,这意味着对于一个1800千瓦的油箱来说,成本可能会降至16700美元,而传统柴油卡车拖拉机的全部成本则为10万美元至15万美元。而加氢站有着很强的规模效应,将容量从50至500kgH/天可能会降低特定成本)75%。
    氢能源的产业化进程中政府起着非常重要的作用。把握好国际能源署提出的四个近期机会和七个关键建议,我国氢能源产业有机会进入高速发展阶段。
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