中年|IEA：2019年交通领域氢能应用成突破口，中国增速最为显著
国际能源署(IEA)近期发布氢能《跟踪报告》 ， 着重从低碳氢生产、氢能各领域应用和氢能各国战略等多个维度对2019年全球氢能发展情况进行梳理 ， 并提出下一步的建议和措施 。
【中年|IEA：2019年交通领域氢能应用成突破口，中国增速最为显著】报告认为 ， 尽管氢能技术发展在2019年保持强劲势头 ， 燃料电池汽车应用快速发展 ， 但总体规模仍然有限 ， 特别是全球低碳氢的生产和工业等领域应用仍不达预期 ， 需要采取措施加大力度继续推动 。
低碳氢增长势头明显 ， 但距离目标仍差距不小
报告指出 ， 当前全球年氢气需求7千万吨 ， 绝大多数来源于化石能源 ， CO2排放量大 。 判断氢的清洁化进程需要检查几项指标 ， 包括低碳氢在现有工业体系中替代常规氢的程度、新增应用领域需求以及低碳氢生产技术进展及产业化规模 。
当前实现低碳氢生产主要依赖碳捕集、利用或封存(CCUS)技术和水电解制氢技术 。
水电解制氢工业应用历史悠久 ， 但近期电解槽安装容量的显著增长来自实现能源和气候变化为目标的绿氢生产 。 2019年新增电解槽装机25.4MW ， 相比2010年增长超过25倍 。 而单个项目规模也显著增大 ， 近年单个项目最大规模达6MW ， 而2010年初的项目大多不足0.5MW 。 IEA数据显示 ， 2023年电解槽装机有望达到1.4GW ， 而单个项目电解槽最大装机规模甚至达到538MW 。
不同种类的电解槽技术中 ， 碱液电解槽(AEL)仍是大型项目的首选 ， 占据主导地位 ， 但质子交换膜电解槽(PEM)和固体氧化物电解槽(SOEC)应用在增多 。
考虑现有规模和生产成本优势 ， 中短期低碳氢的主要生产途径仍是与CCUS技术结合常规制氢 。 截至2019年底 ， 有6个项目投产 ， 合计年产能35万吨2020年将新增超过20个项目投入试运行 。
尽管低碳制氢项目增长势头明显 ， 但低碳氢产量相比2030年可持续发展情景(SDS)设定目标仍有相当的差距 。 IEA数据显示 ， 2023年低碳氢产量可达145万吨 ， 而2030年SDS目标则高达792万吨 。
交通用氢快速增长 ， 工业等领域应用亟待加强
2019年 ， 全球燃料电池汽车的保有量增长一倍以上 ， 达到25210辆 ， 美国以近8400辆保持全球第一 ， 但增速放缓 。 中、日、韩等东亚国家则大幅增长 ， 带动全球新增数量再创新高 。
而燃料电池重卡备受关注 ， 欧洲、北美等地区卡车制造商积极投入该领域研发新车型 ， 未来有望在欧洲、日本等地开展部署 。
截止2019年末 ， 全球累计建成470座加氢站 ， 实现多年连续快速增长 。 排名前列的国家包括日本、德国、美国 ， 而韩国增速较快 ， 2019年新增20座加氢站 。
表1 部分国家2019年新增燃料电池汽车和加氢站数量
本文插图
天然气掺氢是目前较为可行的提高低碳氢需求的重要应用 ， 可降低家庭和工业取暖的碳排放 。 现有项目实验证明 ， 家用天然气管道中按20%(体积比 ， 下同)混合氢气是可行的 ， 仅需要对管网基础设施或最终用户设备进行很少的改动 。 而工业天然气管网掺氢研究也在进行 ， 已有项目开始在管道中注入氢气 。
天然气掺氢更大的意义在于增加风、光为主的可再生能源渗透率 ， 欧洲地区部署更为积极 ， 而在澳大利亚、加拿大和美国等地也在积极跟进 ， 全球新增设备每年可向天然气网络输入氢气多达2900吨 。
报告强调 ， 在用氢需求最高的工业领域 ， 如炼油、化工和钢铁制造等行业 ， 使用低碳氢的潜力最大 。
化工和炼油领域 ， 一些大型项目已将CCUS应用在氢气生产中 ， 而2019年公布的众多大规模水电解制氢项目将在2020年投运 。
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