国际氢能理事会发布《氢竞争力之路—成本视角》(特别推荐)
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翻译&编辑:Mirakuru@ERR能研微讯团队
2020年1月,世界氢能理事会发布《氢竞争力之路—成本视角》,在此ERR能研微讯研究团队对报告的执行摘要进行了翻译,分享给大家,欢迎转发扩散!
氢成本竞争力的路径
随着公众要求将全球变暖限制在1.5摄氏度的压力越来越大,全球领导人正在努力应对这一前所未有的挑战。完全脱碳需要多层面战略,这激发了人们对氢的新兴趣。各国政府正在认识到氢在原本不可能或难以消除的部门脱碳中可以发挥的能力,如密集的个人或集体运输、货运物流、工业供暖和工业原料生产,以及氢在能源中的作用安全。与此同时,汽车、化工、石油和天然气以及供暖行业的行业领导者将低碳氢视为实现其日益实质性的可持续发展目标的严肃替代品。
国际氢能委员会(Hydrogen Council)上一份报告《氢能行业正在扩大规模(Hydrogen Scaling up)》显示了氢在全球工业脱碳中可以发挥的关键作用。自那时以来,技术进步和早期示范项目大大降低了许多氢在应用层面的成本。然而,尽管近年来发展迅速,而且成本进一步降低的前景十分明显,但是许多人仍不清楚氢的竞争力轨迹和所需投资达到氢竞争力的规模。
本报告为35种应用中40种氢技术的成本竞争力提供了证据。对决策者来说,这种观点为提供财政和非金融支持提供了坚实的基础,从而释放了氢的经济价值,以发展适当的政策框架。对于行业的决策者来说,它带来了整个价值链成本动态和相互作用的整体图景,使他们能够将自己的努力放在更广阔的视野中。
我们的研究结果表明,扩大规模将是降低成本的最大推动力,特别是在氢气的生产和分配以及系统部件的制造方面。在考虑技术突破带来的任何额外影响之前,这将显著降低成本。例如,以每年约60万辆汽车的制造规模,每辆车的总拥有成本(TCO)将比目前水平下降约45%。成本下降的30个百分点归因于制造业规模扩大,5个百分点归因于低碳和/或可再生氢气生产成本的下降,10个百分点归因于氢燃料基础设施部署的扩大。
平均而言,供应的氢气成本占非运输应用的总拥有成本的70%以上。在未来十年中,交付的低碳氢成本预计将大幅下降,在供应链较短的应用领域,2020~2030年,将占总拥有成本总降幅的90%。降低生产和分销成本都有助于降低交付的氢气成本。在未来十年中,低碳和/或可再生氢气生产成本将大幅下降高达60%。这可以归因于可再生能源发电成本的下降、电解液制造规模扩大以及低成本碳储存设施的开发。其次,随着分销系统基础设施利用率的提高,分销成本将大幅下降。例如,随着规模和利用率的提高,单次300公里卡车运输的成本将下降40%。鉴于充分利用,现有管网的使用可能会进一步削减这些费用。天然气或可再生能源有限的国家寻求增加低成本氢气的使用,将受益于较低的国际运输成本,使其成为当地生产的可行替代办法。运输应用成本降低的70%来自最终设备制造规模的扩大扩大制造是降低许多氢能应用成本的另一种方法,因为最终使用设备的成本占总拥有成本的很大一部分(例如运输中的燃料电池和油箱)。零部件的大规模工业化和车辆集成,加上低成本的氢燃料,这些和类似应用在扩大规模的早期阶段,将车辆总拥有成本减半。设备制造规模将占这一削减额的70%。到2030年,22个应用或将提供有竞争力的低碳选择大规模氢的生产和分配系统将比先前预计的更早释放氢在许多应用中的竞争力。该分析侧重于35个具代表性的使用案例,研究表明,到2030年,其中22个总拥有成本将与其他低碳替代品达到同等水平。这22种氢的应用是特别重要的:它们总共约占全球能源消费的15%。这并不意味着氢将在2030年满足所有这些能源需求,但它确实表明,氢将在未来能源组合中作为清洁能源载体发挥重要作用。具有竞争力的应用程序的一些示例包括:—商用车、火车和远程运输应用将在2030年与低碳替代品竞争,因为设备成本降低和加氢成本降低。—氢锅炉将是一个有竞争力的低碳建筑供暖替代品,尤其是对于目前由天然气网络提供服务的现有建筑。—在工业供暖中,在某些情况下,氢气是唯一可行的脱碳选择。—随着氢气生产成本的下降和需求的增加,氢在平衡电力系统方面将发挥越来越系统的作用。—随着成本下降和碳价格的上涨,低碳和可再生氢气将随着工业原料的灰色氢气而变得具有竞争力。在我们研究的35个使用案例中,到2030年低碳或可再生氢解决方案也将与传统方案竞争。例如,重型卡车、具有远距离要求的客车和叉车就是这种情况。
到2030年,扩大现有氢技术将在各种应用中提供具有竞争力的低碳解决方案,甚至可能在某些细分市场提供具有竞争力的低碳替代传统燃料。然而,要达到这个规模,需要投资、政策调整和需求创造。实现氢在未来能源中的作用这一雄心勃勃的愿景远非自动实现,需要超出当前承诺的投资。具体而言,氢技术的成本与其成本最低的低碳替代品之间的差距将需要资金,以便使氢达到规模,从而实现成本平价。我们确定了到2030年投资将产生最大影响的几个领域:—在生产中,从电解中实现具有竞争力的可再生氢气需要部署70GW的电解槽总产能,隐含的累积资金缺口为200亿美元。2030年以后,在达到经济竞争力后,可再生氢的成本将进一步降低。为了开始实施天然气改造中的低碳氢和碳捕获和储存(CCS),假设使用现有的储能池,我们估算需要60亿美元来支付到2030年相对于灰色氢气的额外生产成本。—在运输方面,所需的加氢和分配网络以及燃料电池和氢气罐与低碳替代品相比的成本差异意味着需要额外投资300亿美元,以弥补经济缺口。—在建筑和工业供暖方面,为氢气和天然气之间的成本差额提供资金,并投资建设或改造第一个氢气天然气管网,到2030年将达到170亿美元。虽然这些数字相当可观,但与欧洲能源支出相比,这些数字显得微不足道。它们加起来不到全球年度能源支出的5%,与2019年德国向可再生能源提供近300亿美元的支持不相上下。工业准备投资,但明确政策方向,以支持氢的采用将加快进展。现在采取行动就更加重要了,因为加速扩大规模将导致经济赤字得到弥补。政府制定法规将加速行业投资,最终导致规模增长。我们看到政府可以通过六种方式来公平竞争:—国家战略。各国政府在制定国家目标方面可以发挥作用,正如它们已经通过全球制定的18个氢路线图所做的那样。—协调。各国政府完全有能力成为行业利益相关者的中立召集人,以调解潜在的当地投资机会。—监管。各国政府可以帮助消除目前可用于投资氢经济的障碍,例如,通过促进获得新加氢站许可证的进程,并制定国际一致的条例,以限制市场规格。—标准化。各国政府还可以支持工业界协调国家和国际标准,例如围绕压力水平和安全。—基础设施。各国政府可以选择投资部署新的基础设施,并酌情再利用现有网络(例如天然气网络)。—激励。最后,政府可以决定实施激励措施,例如税收减免或补贴,以鼓励氢的最初加速。即使有适当的扶持性投资和政策支持,在氢的发展的关键拐点做出的选择,也将有助于培育或抑制该行业的增长。我们看到五个杠杆,利益相关者可以通过它们创造需求和建立市场。总之,这些解决方案可以使氢气解决方案在不久的将来达到成本竞争力:—减少市场不确定性。利益相关者可以寻找可再生能源的灵感:长期接受协议的创建消除了安装项目的市场风险,只留下技术风险。另一个例子是促进向端到端零排放车队物流解决方案的转变,这些解决方案服务于固定型、经常性需求。—专注于扩展应用和技术,创造最大的"投资改进"。关键临界点(之后成本急剧下降)出现在我们的分析过程中。例如,将燃料电池产量从10000台扩大至200000台,无论在重大技术突破的情况下,都能将单位成本降低45%,并可能影响多个最终用例。高达70GW的产能电解将导致电解器成本低于每千瓦400美元。—寻求氢解决方案的互补性。开发某些氢气溶液可以创造良性循环,使其他氢气应用可行。例如,利用机场周围的氢基础设施对公共汽车进行现场加氢、机场供暖、当地工业原料以及未来可能的飞机加氢,将降低每个应用的成本。—优先提高分销网络的利用率。将配电和加氢网络的利用率从 20% 降至 80%,可将配送成本降低高达70%,例如,通过以下功能降低基于氢气的家庭供暖成本 20%。这将需要部署最低阈值的基础结构,以确保网络服务于用户需求。—投资低碳和可再生氢气生产。低成本氢气是每种氢气应用成本降低的前三大成本之一,也是加速氢经济以及创造的额外需求的最重要因素。氢已经扩大规模,并在全球进行大量投资。它将为广泛的部门提供重要的低碳选择。然而,氢的发展仍然需要适当的财政、基础设施和政策支持,以便通过商业项目实现广泛的部署和扩大规模。鉴于全球脱碳挑战的紧迫性,社会现在必须利用氢的优势。氢工业可以帮助实现能源向净零世界的转型,本报告明确确定了其许多应用的成本轨迹,提供了许多机会。正文
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