電氣化日益滲入各行各業的今天,仍有部分行業很難擺脫對化石能源的依賴,這些行業被稱為去碳化“老大難”,如航空、長途運輸、煉lian鋼gang和he水shui泥ni製zhi造zao,以yi及ji可ke靠kao的de電dian力li供gong應ying等deng。氫qing氣qi被bei視shi為wei實shi現xian這zhe些xie行xing業ye去qu碳tan化hua的de最zui佳jia選xuan項xiang,而er以yi氫qing為wei基ji礎chu製zhi造zao碳tan氫qing化hua合he物wu並bing實shi現xian去qu碳tan化hua的de燃ran料liao被bei稱cheng為wei氫qing燃ran料liao,近jin期qi更geng是shi受shou到dao一yi定ding程cheng度du的de追zhui捧peng。
jinqiyouguangongzhongzhengcedetaolunyouqiguanzhuzheyilingyu,tebieshizaiouzhou,yixiezhengcejuecerenheyanjiurenyuanyedoudalihuxu,zaigengdafanweineiyongqingranliaoqudaitianranqi。bozitanqihouyingduiyanjiuyuanxinjinchuludebaogaofenxileqingranliaozuoweitidainengyuandelibi,renweiqiqueshinengyouxiaowaqianditanqielianjiadetaiyangnenghefengnengfadian,zuizhongyounengliyongdaqizhongdeeryanghuatan,dedaoqitaihuoyetaideranliao,juyounengliangmidugao、可儲運和可燃燒等特點,從而成為替代化石燃料的完美選項。
氫燃料是二次能源載體,使用過程中有轉化損失
但(dan)實(shi)際(ji)上(shang),氫(qing)燃(ran)料(liao)之(zhi)所(suo)以(yi)被(bei)看(kan)好(hao),最(zui)大(da)原(yuan)因(yin)是(shi)其(qi)可(ke)以(yi)在(zai)過(guo)去(qu)與(yu)未(wei)來(lai)之(zhi)間(jian)建(jian)立(li)一(yi)個(ge)橋(qiao)梁(liang),允(yun)許(xu)內(nei)燃(ran)機(ji)和(he)其(qi)他(ta)以(yi)燃(ran)燒(shao)化(hua)石(shi)燃(ran)料(liao)為(wei)主(zhu)的(de)設(she)施(shi)繼(ji)續(xu)存(cun)在(zai),並(bing)在(zai)應(ying)對(dui)氣(qi)候(hou)變(bian)化(hua)的(de)大(da)環(huan)境(jing)下(xia)找(zhao)到(dao)新(xin)的(de)定(ding)位(wei)。人(ren)口(kou)密(mi)度(du)大(da)、缺乏太陽能和風能的地區,也可通過全球市場進口氫燃料。
但(dan)波(bo)茲(zi)坦(tan)氣(qi)候(hou)應(ying)對(dui)研(yan)究(jiu)院(yuan)的(de)研(yan)究(jiu)結(jie)果(guo)也(ye)表(biao)明(ming),氫(qing)燃(ran)料(liao)的(de)弊(bi)端(duan)也(ye)很(hen)明(ming)顯(xian),它(ta)是(shi)二(er)次(ci)能(neng)源(yuan)載(zai)體(ti),在(zai)供(gong)應(ying)端(duan)和(he)終(zhong)端(duan)用(yong)戶(hu)的(de)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)都(dou)存(cun)在(zai)額(e)外(wai)的(de)轉(zhuan)化(hua)損(sun)失(shi)。根(gen)據(ju)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)和(he)相(xiang)應(ying)的(de)技(ji)術(shu),氫(qing)燃(ran)料(liao)將(jiang)電(dian)轉(zhuan)化(hua)為(wei)可(ke)用(yong)能(neng)源(yuan)的(de)效(xiao)率(lv)在(zai)16%~48%。換言之,如果按發電量計算,氫燃料所需的電量是直接用電替代物所需電量的2~10倍。這其中的損失超過可再生能源豐富的國家用電和將其以氫燃料出口獲得的收益。
從供應端來看,氫燃料的生產至少需要兩個轉化步驟:電解和烴的合成,從電到燃料的效率損失為50%,其中包括從空氣中捕集二氧化碳時所需的5%左右的電量,而這個過程中所需的熱量也將耗去總電力的20%,但考慮到可以使用其他途徑的廢熱,故在計算中將之忽略。
從需求端來看,燃燒氫燃料做機械功時,轉化能效低於20%,也即燃燒氫燃料的內燃機汽車所需的電量是電動汽車(可再生能源電力)的5倍,且後者的轉化環節更少,也不依賴內燃機,有效能利用率更高。
2030年前,氫燃料還不具備競爭性
在對比分析了氫燃料、化hua石shi燃ran料liao和he直zhi接jie電dian氣qi化hua的de經jing濟ji性xing後hou,該gai報bao告gao認ren為wei,氫qing燃ran料liao短duan期qi內nei不bu可ke能neng實shi現xian低di成cheng本ben充chong分fen供gong應ying,從cong而er大da範fan圍wei取qu代dai化hua石shi能neng源yuan,其qi推tui廣guang主zhu要yao依yi賴lai政zheng策ce扶fu持chi。目mu前qian還hai沒mei有you任ren何he實shi質zhi性xing的de推tui廣guang支zhi持chi行xing為wei,至zhi少shao在zai2030年前,碳稅的水平還不足以使氫燃料具備競爭性。因此氫燃料的前景目前還不明確。
考kao慮lv到dao當dang前qian氫qing燃ran料liao的de稀xi缺que性xing,進jin行xing氣qi候hou和he能neng源yuan政zheng策ce決jue策ce時shi應ying在zai價jia值zhi排pai序xu的de基ji礎chu上shang,確que定ding在zai哪na個ge領ling域yu開kai發fa氫qing燃ran料liao的de終zhong端duan用yong戶hu。引yin導dao特te定ding氫qing燃ran料liao終zhong端duan用yong戶hu的de規gui章zhang和he政zheng策ce應ying係xi統tong性xing地di考kao慮lv在zai其qi他ta場chang合he使shi用yong氫qing燃ran料liao的de機ji會hui成cheng本ben。在zai當dang前qian急ji需xu進jin行xing碳tan中zhong和he與yu減jian排pai的de背bei景jing下xia,有you限xian的de氫qing燃ran料liao應ying優you先xian考kao慮lv用yong於yu無wu法fa或huo難nan以yi通tong過guo直zhi接jie電dian氣qi化hua和he其qi他ta選xuan擇ze實shi現xian這zhe一yi目mu標biao的de行xing業ye,但dan這zhe並bing不bu一yi定ding是shi指zhi那na些xie氫qing燃ran料liao最zui具ju競jing爭zheng性xing或huo去qu碳tan化hua老lao大da難nan行xing業ye。
qingranliaobuyingchengweidafanweizhijiedianqihuadezuai,ruguoyabaoyuqingranliaodedafazhanerhushizhongduanshiyongzhuanxing,yidanqingranliaodeguimodabudaoyuqi,kenengxianruduihuashinengyuandewanquanyilai。
氫燃料不太可能促成2030年氣候目標的實現,原因是其效率主要取決於是否有較高的電轉化率,與之相比,低碳電力通過直接電氣化可以更有效地減少碳排放。
中期來看,氫燃料的競爭性取決於碳稅的高低。長期來看,氫燃料一方麵有助於解決人口密度高、可再生能源匱乏地區的減排問題,如德國、日本、韓國等;另一方麵可為可再生能源豐富的地區,如西亞北非、冰島、拉美和澳大利亞,創造能源出口機會。從這個角度看,氫燃料可將太陽能“打包”在全球進行貿易,縮小可再生能源供應與能源需求之間的差距。但要建立這樣的市場,在政策層麵將是極大的考驗。
發展氫燃料應將其置於整體轉型戰略中,其中包括基礎設施的設計,而電力、二氧化碳、氫氣直接利用的程度將決定基礎設施的設計。中國石化報 作者:盧雪梅
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