一、氢能技术

一、氢能技术

(一)概述

欧洲的清洁氢技术制造具有很强的竞争力,并且有技术能力将清洁氢作为主要的能源载体。电解槽是电解水生成氢气的主要设备,欧洲的电解槽产能居世界领先地位,占全球装机容量的40%。为此,2020年7月,欧盟委员会发布《欧洲氢能战略》,提出了欧洲发展氢能的长期战略蓝图,绿氢将成为欧盟未来发展的重点。该战略概述了全面的投资计划,包括制氢、储氢、运氢及投资现有的天然气基础设施、碳捕集和封存技术等,预计总投资超过4 500亿欧元。欧盟希望通过降低可再生能源成本并加速发展相关技术,将可再生能源制氢应用于所有难以去碳化的领域。

(二)重点优先技术

氢可通过不同的技术和能源生成,且成本各不相同。《欧洲氢能战略》在技术上,提出了以下制氢方式:第一,电解水制氢,通过电解槽产生氢;第二,可再生氢(绿氢),通过可再生资源产生氢;第三,清洁氢,指可再生氢;第四,化石氢,指以化石燃料为原料,通过多种工艺生产的氢气;第五,碳捕集的化石基氢,制氢过程中排放的部分温室气体将被捕集;第六,低碳氢,包括具有碳捕集的化石基氢和电解水制氢;第七,氢衍生合成燃料,指以氢和碳为基础产生的各种气体和液体燃料等。

目前,化石氢在欧盟的能源结构中占据主导地位。可再生氢、低碳氢、具有碳捕集功能的化石基氢的生产成本皆高于化石氢,不具有竞争优势。同时,欧盟指出在可再生电力便宜的地区,电解槽有望在2030年与化石氢展开竞争。欧盟在《欧洲氢能战略》中确立的首要任务是利用风能和太阳能开发可再生氢。从长远来看,可再生氢是欧盟气候中和及零污染目标的最佳选择;在中短期内,未来能源系统需要其他形式的低碳氢协同发展。

(三)发展路径

欧盟清洁氢能的发展预计将分为三个阶段,具体路线目标如下:

第一阶段(2020—2024年),安装至少6吉瓦的可再生氢电解槽,生产100万吨的可再生氢,对现有的氢生产脱碳,增加电解槽的制造,并通过碳捕集基础设施生成低碳氢。

第二阶段(2024—2030年),安装至少40吉瓦可再生能源电解槽,氢年产量达到1 000万吨。在可再生电力充足且价格低廉时将电力转化为氢,通过碳捕集改造现有的化石氢。

第三阶段(2030—2050年),可再生能源制氢技术将逐渐成熟,其大规模部署将使所有脱碳难度系数高的工业领域使用氢能代替。到2050年,大约1/4的可再生电力可能用于生产可再生氢。