东盟将分三个阶段布局氢能路线图

东盟能源中心(ACE)日前发布最新报告《东盟氢能——经济前景、发展和应用》(简称《报告》)。《报告》指出,氢能源为东盟成员国提供了一种选择:它不仅能推动绿色能源发展,还可以通过加强本地能源供应来改善该地区的能源安全状况。

“制氢的来源至关重要,当氢来自可再生能源时,汽车中的所有燃料都可以接近甚至真正实现零排放。”东盟能源中心执行董事Nuki Agya Utama表示,“东盟国家拥有丰富的能源资源,可用于供应蓝色和绿色氢气,并通过应用燃料电池技术为运输行业提供动力。”

东盟国家向氢能伸出“橄榄枝”

当前,东盟十个成员国政府正探索向拥有更高可再生能源占比的能源结构转型。到2025年,这些国家计划通过部署大规模可再生能源系统、在东盟电网(APG)中提升可再生能源占比、增加可再生能源投资以及探索新能源和氢能等新兴能源技术,使可再生能源在总能源结构中占比达到23%,在电力结构中占比达到35%。

《报告》指出,当前,氢能在技术和供应链方面都有了重大发展。随着氢作为间歇性可再生能源(特别是太阳能和风能)储能方式的潜在作用变得越来越明显,它对于试图推动能源向环境友好和可持续方向转型的政府越来越有吸引力。

对于东盟国家,发展氢能是降低排放和解决能源安全问题的重要路径。根据《报告》,东盟成员国目前每天消费450万桶石油,但每天只生产250万桶,剩余的供应缺口——超过需求的40%——来自进口,石油需求主要来自交通运输部门,特别是陆路运输部门。陆运交通的电气化似乎是解决该地区能源安全问题和降低排放、污染挑战的理想方式,然而,纯电动汽车有着与生俱来的局限性,如果电力不是来源于足够清洁和绿色的能源,与化石燃料驱动的车辆相比,它将造成更多的排放和污染。

《报告》强调,氢燃料电池电动汽车提供了一种选择,作为交通运输部门电气化的补充方案,氢能和燃料电池技术在应用于车辆方面拥有诸多优势:首先,氢的能量密度高于汽油,在乘用车上,5公斤的氢可以维持500公里的行驶;其次,加氢可以像汽油和柴油发动机一样快速;第三,这两个优势的结合还可以使氢燃料电池汽车特别适合长途或重载运输,如乘坐城际巴士或用卡车运送货物;第四,目前氢技术领先的国家正在探索将氢能应用于铁路、航空、航运、无人机、自动导航车辆的路径;最后,当可再生能源生产的氢被用作燃料时,汽车可以接近甚至真正实现零排放。因此,氢能和燃料电池技术为可再生能源和交通部门的深度耦合提供了独特的机会,可以作为纯电动汽车的补充选择。

不过,对于氢能当前面临的挑战,东盟国家的政策制定者也存在一定的疑虑。新加坡能源市场管理局能源负责人兼对外关系主任乔纳森·吴表示:“如今,氢是一个备受讨论的话题,仍然存在许多挑战。例如,需要建立全球供应链和广泛的基础设施(储存和运输),建议东盟能源中心进行此分析,以帮助和支持可持续能源转型。”

资源丰富,可再生能源制氢潜力巨大

《报告》指出,东盟国家拥有丰富的能源资源,可用于供应蓝氢和绿氢,并通过应用燃料电池技术为交通运输部门提供动力。就可再生能源生产的绿色氢气而言,根据各种报告的估算,东盟拥有229GW的风能理论资源、158GW的水电、61GW生物质能和200GW的地热能资源,而太阳能资源更为丰富,开发潜力超过8000GW。

“电力系统中可再生能源的急剧增加,特别是可变可再生能源,需要大量的储能解决方案,以平衡电网,从而加强可再生能源在系统中的集成,如果只考虑发电需求,东盟的可再生资源,特别是太阳能和风能,将无法得到充分利用。”因此,《报告》认为,可再生能源制氢为东盟进一步开发这些资源提供了更多机会,将形成一个新的产业集群,以推动经济增长并创造新的就业机会。

根据《报告》,东盟国家当前正在积极研究氢能和燃料电池技术的示范项目。例如,总部位于新加坡的Horizon公司已成为世界领先的液冷和风冷质子交换膜(PEM)燃料电池的开发和制造商;作为氢供应领域的领导者,Chiyoda与三菱等公司于2020年启动了世界上第一个全球氢供应链示范项目,该项目旨在通过蒸汽甲烷重整(SMR)制氢,并在文莱Sungai Liang工业园的氢化工厂转化为甲基环己烷,该产品将通过海运运往日本,该项目的目标是在初步建成后,每年供应210吨氢气,相当于40000辆燃料电池汽车的需求量。

通过分析,《报告》得出了三项结论:

1.东盟拥有丰富的本土能源,可以生产绿色、蓝色和灰色氢气,但根据目前制氢和运输技术,以及燃料电池所需的资本支出水平,同时考虑到可再生能源的LCOE相对较高,立即在东盟的电力部门或运输部门使用氢能尚不经济。

2.鉴于未来十年氢气生产和运输的资本支出,以及可再生能源LCOE的下降预期,以及中国、日本和韩国等海外氢能市场的形成,在东盟国家生产,供应给这些海外市场的氢气将可能在这些市场与化石燃料形成竞争。

3.文莱和印度尼西亚等国家生产的灰氢在当前可能已具有竞争力,未来随着氢储存和运输成本的下降,灰氢生产可以升级为蓝氢,并且保持供应海外市场的成本竞争力。

东盟氢能发展的“三步走战略”

根据东盟国家发展氢能的资源条件和产业现状,对于政策制定者和行业利益相关者,《报告》建议将东盟氢能发展的“总体路线图”分为三个阶段:

第一阶段:(2020—2025)拥有化石燃料资源和规模化的基础设施的国家,如天然气管道和液化天然气液化厂,可以考虑开发生产和出口灰氢的能力。新的收入流随后可用于扩大这些国家的氢能基础设施,并促进形成一定程度的规模经济,以便为氢能开发的下一阶段做好准备。

第二阶段:(2026-2030)在灰氢生产能力和基础设施建成后,如果后者存在提高石油采收率(EOR)的机会,则在CCS或碳捕获、利用和储存技术(CCUS)的帮助下,转向蓝氢的生产和出口。

第三阶段:(2030年以后)在可再生能源的LCOE显著下降,且可再生能源发电占比在东盟国家达到较高水平后,电解氢可用于间歇性可再生能源的储能,并提供辅助电网服务,如平衡负荷和峰值发电。如果届时东盟国家建立了竞争性电力市场,那么可再生能源产生的电力将以更低的价格供应,因此,绿氢将开始占据主导地位,并被用于国内下游能源应用或者出口到海外市场。

对于未来东盟国家政策将对该地区氢能产业发展的影响,《报告》认为:

首先,政策对氢能和燃料电池汽车竞争力的提升有着实质性的直接影响。有利于氢能和燃料电池的能源市场的税收、补贴和其他激励或抑制措施等专门政策,或将与技术和供应链的进步同等重要,在早期的探索阶段尤其如此。

第二,氢的生产主要提供给示范规模的能源应用。具有长期计划和目标的支持性政策框架,对于减少利益相关者在氢相关基础设施投资中面临的不确定性至关重要。

第三,在未来的情景中,当燃料电池电动汽车与主要由可再生能源制取的氢结合时,东盟国家道路运输的碳排放量可以大大减少。相应地,如果能在东盟国家建立碳市场,氢能和燃料电池的发展将在该地区加速。

第四,支持清洁和绿色能源的一般性能源和环境政策有助于提高氢能和燃料电池电动汽车的竞争力。其中包括市场机制,如竞争性电力市场,以及电网辅助服务和存储服务的定价,这些政策可以为氢能供应链带来额外的收入。

最后,甲烷热解似乎是提供低碳氢的一种技术选择。在当前的经济框架下,等离子体裂解氢的平准化成本在3美元/千克至6美元/千克之间,生产成本有进一步降低的良好潜力。然而,甲烷热解技术需要进一步的研究开发和部署,才能大规模证明其商业可行性。因此,东盟国家的决策者应关注此项技术并支持研发,使技术本地化,如果这项技术成功地商业化,东盟可以更快地开发清洁氢气。

2021年9月3日 09:58
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