一、氢能

一、氢能

氢能和可再生能源在净零目标战略体系中是重要的一环,根据《能源白皮书》,2050年英国的能源结构将发生巨大变化,即化石燃料大部分将被氢能及其他可再生能源替代。

(一)概述

英国商业、能源和工业战略部发布的《氢能战略》(2021)[13],在《十点计划》基础上,提出发展低碳氢产业,拟于2030年实现5 GW 的低碳氢生产能力。基于氢能价值链的每个部分,该战略阐述了未来10年发展和扩大氢经济的综合路线图,以及实现2030年目标所需的关键步骤。《氢能战略》提出的关键措施包括氢气生产、氢运输和储存、氢应用、创造市场以及实现经济效益五个方面,提出了相应的目标愿景,即到2030年,将英国塑造为氢能领域的全球领导者,推动整个经济系统脱碳,支持英国的新就业和清洁增长。届时,英国氢能经济产值将达到9亿英镑,创造9 000多个工作岗位,吸引40亿英镑的私人投资。到2050年,英国氢能经济产值将达到130亿英镑,创造10万个工作岗位。

(二)重点优先技术

英国氢技术发展路径中的重点技术开发具有复杂的结构性(见图9-5)。

图9-5 氢能价值链

资料来源:英国商业、能源与工业战略部(2021)。

在制氢方面,为兑现2030年达到5 GW 的低碳氢产能承诺,主要技术方法是具有碳捕捉的气态甲烷重整和由可再生能源驱动的电解氢,其余方法还包括:(1)不具备碳捕集的气态甲烷重整;(2)棚电解;(3)低温核电解;(4)高温核电解;(5)具有碳捕集和储存功能的生物质气化;(6)热化学水分解;(7)甲烷热解。

在氢气网络和运输方面,英国也具有一定的创新性。氢气网络是指氢气的运输和分配,此类政策将探索氢网络基础设施的建设,并考虑现有石油和天然气基础设施、二氧化碳运输和储存基础设施以及电力基础设施的相互作用,此间重点是CCUS基础设施安装地点与CCUS制氢网络发展的协调考量。并且,准备通过卡车和其他公路运输配送,在没有管道连接的地区使用非管道配送,探索新型的氢网络和运输基础设施建设。

在储氢方面,根据英国国家电网的“2021年未来能源情景”,到2050年,英国将形成12 TWh至51 TWh的储氢规模。战略中提到的氢气储存方式包括:(1)专门的储罐或储存容器,这适用于储存少量氢气或者缺乏基础设施的地区;(2)盐穴(地下)储存;(3)耗尽的天然气或油田、海底储存;(4)其余氢载体:氨(NH3)、液态有机氢载体(LOHC,如甲苯)、低温液体、金属氢化物等。为了实现与净零目标匹配的储氢规模,将进一步开发各种规模的、能量密度更高的方案,并了解不同储存方案对安全和环境影响。

在氢气使用方面,除了电气化,氢还可以提供一种重要的低碳替代品。首先,氢气可以运用于供暖,英国政府将支持关于氢气供暖、氢气混合到燃气管网等相关实验。其次,氢气可与运用于低碳运输,它将在国际航运和航空脱碳方面发挥重要作用。最后,氢气还可以在其他工业部门发挥重要作用。

(三)发展路径

英国将清洁氢能的发展分为四个阶段,主要措施集中于2020年至2030年的十年期间,战略安排的路线图已臻完善,它从制氢、网络和存储、使用等方面提出了发展路径与阶段目标。具体的实现与保障措施包括运输和存储基础设施的建设、完善监管和法律框架、充分利用市场框架、财政支持、技术研究与创新、推动行业部门化发展、国际氢贸易和竞争性开放市场到位、调动社会以及利益攸关方的广泛参与、引进私人投资、推动产业发展与部署等(参见图9-6)。

2022年至2024年规划为:2021年作出第一阶段的CCUS集群决定;2022年初启动净零氢能基金(Net Zero Hydrogen Fund),当年最终确定低碳氢气标准和商业模式;2022年第三季度,为氢气混合燃料提供有价值、可参考的案例;2023年完成氢气供暖的街区试验。

2025年至2027年规划为:到2025年达到1 GW 的氢能生产能力,且当年至少形成2个CCUS集群,完成供暖乡村试验;到2026年做出氢气供暖的决定;21世纪20年代中期完成关于零排放重型汽车的试验。

图9-6 2020年代氢经济路线

资料来源:英国商业、能源与工业战略部(2021)。

2028年至2030年规划为:到2030年实现5 GW 的氢能生产能力,且当年形成4个CCUS集群,完成供暖城镇实验,以及实现40 GW 的海上风电产能。