IEA：政府資金正在加快流向氫能創(chuàng)新技術(shù)
中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會氫能分會獲悉，IEA日前發(fā)布《2020年能源技術(shù)展望》報告（以下簡稱“報告”），報告特別對包括氫能在內(nèi)的清潔能源創(chuàng)新技術(shù)加速發(fā)展作出評估，明確了加快清潔能源創(chuàng)新的重要性，可使全球有最好的機會實現(xiàn)能源和氣候目標(biāo)，包括凈零排放。報告認為，為實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》等全球應(yīng)對氣候變化減排目標(biāo)，僅依靠當(dāng)前所使用
中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會氫能分會獲悉，IEA日前發(fā)布《2020年能源技術(shù)展望》報告（以下簡稱“報告”），報告特別對包括氫能在內(nèi)的清潔能源創(chuàng)新技術(shù)加速發(fā)展作出評估，明確了加快清潔能源創(chuàng)新的重要性，可使全球有最好的機會實現(xiàn)能源和氣候目標(biāo)，包括凈零排放。
報告認為，為實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》等全球應(yīng)對氣候變化減排目標(biāo)，僅依靠當(dāng)前所使用的技術(shù)不足以使世界實現(xiàn)徹底脫碳。雖然已有越來越多的政府和企業(yè)承諾未來幾十年內(nèi)實現(xiàn)二氧化碳凈零排放，但這些承諾與清潔能源技術(shù)目前的狀態(tài)之間還存在明顯脫節(jié)。IEA表示，如果不加快能源創(chuàng)新，凈零排放目標(biāo)將無法實現(xiàn)。
雖然能源效率的提升和可再生能源規(guī)模擴大是實現(xiàn)氣候目標(biāo)的根本，但對于眾多難于脫碳的高排放行業(yè)仍需要使用其他技術(shù)，這些行業(yè)包括航運、重卡、航空等遠距離交通領(lǐng)域和鋼鐵、水泥、化工等重工業(yè)領(lǐng)域。報告指出，這些部門的脫碳將在很大程度上要求開發(fā)尚未使用的新技術(shù)，比如氫能。
根據(jù)IEA的評估，在可持續(xù)發(fā)展情境中，預(yù)計到2070年，已在市場大規(guī)模商業(yè)部署的成熟技術(shù)所實現(xiàn)的二氧化碳減排量僅占全部減排量的1/4，處在早期應(yīng)用階段的技術(shù)實現(xiàn)的碳減排量占比達40%，另有近35%將由尚處于原型或示范階段的技術(shù)來實現(xiàn)。
報告認為，處于原型或示范階段的新技術(shù)主要來自四個方面，包括電氣化、氫及其衍生燃料、二氧化碳捕捉和生物能源。這些新技術(shù)將作為關(guān)鍵組成部分共同構(gòu)建一個更清潔、更具彈性、凈零排放的未來能源系統(tǒng)。
IEA強調(diào)，新技術(shù)將為政府、工業(yè)和清潔能源投資者提供的巨大的機會。到2040年，對目前僅處于原型或示范階段的技術(shù)的年平均投資總額約為3500億美元，到2060年達到近3萬億美元。
低碳氫亟待商業(yè)化開發(fā)
報告指出，使用低碳氫和氫基燃料是實現(xiàn)凈零排放的主要途徑之一。不過，在將氫能價值鏈的所有步驟商業(yè)化的過程中尚面臨眾多技術(shù)挑戰(zhàn)。
IEA認為，目前的低碳氫價值鏈中，氫的生產(chǎn)、運輸、儲存和應(yīng)用所需的各項技術(shù)都處于不同的成熟階段，并面臨特定的技術(shù)問題（圖1）。
圖1 低碳氫價值鏈技術(shù)水平
低碳制氫環(huán)節(jié)來看，目前商業(yè)化所能使用的技術(shù)中，電解制氫工藝的先進程度尚不如使用具有CCUS的天然氣制氫工藝。而應(yīng)用環(huán)節(jié)中，除了在煉油和化工生產(chǎn)中的傳統(tǒng)應(yīng)用外，目前低碳氫的使用受到了商業(yè)化技術(shù)的限制，僅限于輕型車輛、建筑供暖以及配電系統(tǒng)中的發(fā)電。報告強調(diào)，氫很大一部分潛在需求的釋放仍需要氫及氫基燃料在鋼鐵和重型運輸?shù)阮I(lǐng)域商業(yè)規(guī)模的示范和部署。
整體來看，低碳氫價值鏈上大多數(shù)需要的技術(shù)仍只處于示范或原型階段。長期的政策支持和持續(xù)的研發(fā)與示范仍相當(dāng)重要。
氫能價值鏈創(chuàng)新呈現(xiàn)良好勢頭
氫能技術(shù)在2019年呈現(xiàn)出較好的發(fā)展勢頭。報告指出，以水電解為主的制氫設(shè)施裝機達到了25兆瓦以上，其中日本福島部署的10兆瓦水電解制氫裝置，是2010年以來所有同類項目平均裝機規(guī)模的20倍。而未來幾年，還將有數(shù)百兆瓦規(guī)模的大型電解制氫工廠投產(chǎn)。
主要受到亞洲市場需求激增的推動，2019年燃料電池汽車保有量相比2018年幾乎翻了一番。加氫站也正在全球范圍內(nèi)擴張，2019年增速達20%。報告同時顯示，法國和意大利最近進行了分別高達20%和10%-29%的天然氣管網(wǎng)摻氫的示范和中試試驗，而瑞典即將開始運營一個大型中試工廠，使用電解氫鋼鐵生產(chǎn)工藝。
IEA研究表明，政府資金在加快流向氫能創(chuàng)新技術(shù)。2019年全球公共能源研發(fā)支出增長3%，達到300億美元，低碳能源技術(shù)約占其中的80%。在中國，2019年能源研發(fā)中的低碳部分增長了10%，特別是在能效和氫氣方面的研發(fā)增長很大。在歐洲和美國，兩個經(jīng)濟體的公共能源研發(fā)支出都增長了7%，高于最近的年度趨勢。
中國科技部的“國家重點研發(fā)項目”在2019年將約6500萬美元分配給可再生能源和氫氣。在歐洲，“燃料電池和氫氣聯(lián)合項目”將公共和私人資金聯(lián)合起來，協(xié)調(diào)每年超過2億美元的支出，參照該項目，歐盟和成員國正在重新努力進一步協(xié)調(diào)研究資金。在日本，2020年1月發(fā)布了新的“環(huán)境創(chuàng)新戰(zhàn)略”，突出了多達39個優(yōu)先能源技術(shù)領(lǐng)域，新增了零碳鋼方面的新優(yōu)先事項。
企業(yè)能源研發(fā)的增長在向可再生能源領(lǐng)域傾斜，可再生能源領(lǐng)域的公司在2010年至2019年期間的研發(fā)支出增長了74%，但水泥和鋼鐵等缺乏商業(yè)化深度脫碳解決方案的行業(yè)，在研發(fā)上的支出不足。2019年中，一些主要工業(yè)企業(yè)做出了實現(xiàn)凈零目標(biāo)的承諾，以企業(yè)或私人資金為主，已有十多個項目正在開展前期設(shè)計工作，包括歐洲的H2.50、H21、Hynergy和Nort H2等項目以及加拿大的圣丹斯（Sundance）氫能項目。
報告稱，2019年風(fēng)險投資保持強勁，投資額達到40億美元，清潔能源技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)的行業(yè)和國家更加多樣化，氫能和儲能增長最快（圖2），美國、歐洲和中國在全球能源風(fēng)險投資活動中的份額有所增長。
圖2 能源技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)的全球早期風(fēng)險投資交易
加速技術(shù)創(chuàng)新 早日實現(xiàn)凈零排放
報告模擬了不同速度的技術(shù)創(chuàng)新情景對全球脫碳的影響。IEA指出，在加快創(chuàng)新的情況下，到2050年，目前處于原型或示范階段的技術(shù)所節(jié)省的二氧化碳將比可持續(xù)發(fā)展情景下高出75%以上。這要求今天處于示范或大規(guī)模原型設(shè)計階段的關(guān)鍵清潔能源技術(shù)最遲在六年內(nèi)推向市場，比可持續(xù)發(fā)展情景下的速度快了一倍。
在這一情況下，與可持續(xù)發(fā)展情景相比，2050年全球?qū)浜蜌浠剂系男枨髮⒃鲩L近25%，其中大部分需求來自工業(yè)和運輸部門。這意味著從現(xiàn)在到2050年，平均每個月安裝兩座新的100萬噸氫基鋼廠，這一速度是可持續(xù)發(fā)展情景下的兩倍多；平均每個月投入使用的氨燃料大型船舶超過60艘，也達到可持續(xù)發(fā)展方案中部署速度的兩倍。
IEA在報告里提出了縮短技術(shù)創(chuàng)新周期和實現(xiàn)凈零排放的五個關(guān)鍵原則，包括：一、區(qū)分輕重緩急，跟蹤調(diào)整；二、提升公共研發(fā)和市場主導(dǎo)的私人創(chuàng)新能力；三、解決價值鏈上的所有環(huán)節(jié)；四、打造賦能基礎(chǔ)設(shè)施；五、在全球范圍內(nèi)為區(qū)域成功而努力。
在創(chuàng)新速度下降的情況下，商業(yè)化應(yīng)用前的氫能技術(shù)示范項目會延遲，處于早期應(yīng)用階段的氫能技術(shù)部署也會放緩，IEA認為，這將導(dǎo)致2030年和2040年的年度氫氣需求分別減少9%和12%。交通運輸業(yè)的氫氣需求降幅最大，與可持續(xù)發(fā)展情景相比，2040年的氫氣需求將下降近1200萬噸。另外，用于制備綠氫的電解槽的部署也將放緩，預(yù)計到2030年，與可持續(xù)發(fā)展情景相比，氫電解槽等關(guān)鍵技術(shù)的資本成本將上升近10%，這將帶來一系列問題，增加投資挑戰(zhàn)和融資成本，削弱該行業(yè)以所需速度擴大生產(chǎn)的能力。
氫將重塑未來清潔能源體系
新冠肺炎疫情為氫能發(fā)展帶來了不確定性。IEA一項調(diào)查顯示，正在開發(fā)凈零排放技術(shù)的公司普遍認為研發(fā)預(yù)算可能會減少，而氫能在新技術(shù)體系中所受影響最小（圖3）。
圖3 新冠肺炎對清潔能源創(chuàng)新的預(yù)期影響調(diào)查結(jié)果（2020.5）
不過，IEA在報告中強調(diào)，新冠肺炎危機對清潔能源技術(shù)創(chuàng)新既是風(fēng)險也是機遇。它為各國政府提供了一個千載難逢的機會，重新安排和促進創(chuàng)新。多個國家目前正在制定大規(guī)模的經(jīng)濟復(fù)蘇計劃，為各國政府提供了一個支持清潔能源創(chuàng)新工作和加快技術(shù)進步的機會。
報告顯示，因為疫情影響，一些氫氣項目宣布推遲。但有更多國家、企業(yè)和機構(gòu)確認了氫能技術(shù)發(fā)展計劃。德國和挪威等幾個國家的政府在6月初宣布了他們的氫氣發(fā)展戰(zhàn)略，并做出了堅定的承諾，開發(fā)完全基于電解氫的鋼鐵生產(chǎn)工藝的HYBRIT項目幾大鋼鐵巨頭也于2020年6月確認了其承諾，工業(yè)規(guī)模示范工廠將在2023年開建，最早2026年投產(chǎn)。
近幾個月來，促進氫相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新的新舉措也層出不窮。澳大利亞承諾提供3億澳元資金支持氫能項目。下一代歐盟計劃（Next Generation EU plan）將對氫氣技術(shù)的投資視為支持經(jīng)濟從新冠肺炎危機中復(fù)蘇的工具。而來自能源和運輸部門的六家丹麥公司已經(jīng)宣布共同努力開發(fā)用于長途運輸和重工業(yè)的氫基燃料，首批項目將于2023年開始運營，今年4月，戴姆勒等幾家汽車制造商宣布計劃開始生產(chǎn)重型公路車輛用燃料電池，ABB也準備與合作伙伴聯(lián)手開發(fā)適用于遠洋輪船的兆瓦級燃料電池系統(tǒng)。
IEA在報告中強調(diào)，新冠肺炎疫情后各國的經(jīng)濟復(fù)蘇措施為包括氫能在內(nèi)的新技術(shù)的創(chuàng)新提供了新的機會，從長遠來看，氫將重塑未來，走向更清潔的能源。
作者： 來源：中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進會氫能分會 責(zé)任編輯：jianping
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