訂閱
糾錯
加入自媒體

歐洲2×40GW綠氫行動計劃全文

2020-05-08 16:48
香橙會
關注

壟斷市場:氫氣生產接近氫氣需求地

如今,專屬解決方案包括將天然氣通過碳捕集轉化生產的低碳氫,由天然氣管道供應;以及通過水電解生產的可再生氫,通過電網供電。由于電網容量的限制,這些站點的電解槽容量被限制在最大幾百兆瓦。

在不久的將來,交通燃料領域的氫市場將會出現。在加氫站,可以就地電解水生產氫氣。可再生電力可以由電網提供,也可以由太陽能或風力渦輪機在當地生產。電解槽容量高達10兆瓦,可以生產足夠的氫供應這樣一個氫燃料補給站。此外,氫可以通過卡車或管道以氣態形式提供給這些換料站,也可以通過特殊的低溫卡車以液態形式提供給這些換料站。未來10年,氫燃料加氣站的電解槽市場規模將擴大至1-10兆瓦。

為化學工業、精煉廠和鋼鐵生產生產部分可再生氫的電解槽市場,需要10- 20兆瓦的容量,并將在未來10年增長。

在不久的將來,這些用于工業和交通的氫氣市場可能仍然是壟斷市場,氫氣將在使用氫氣的地方就地生產。電解槽與電網相連,產生(近)基載氫。然而,在許多情況下,電網的容量限制和電網費用將成為低成本制氫的重要瓶頸。

氫市場:能源資源地的制氫

為了讓化工和鋼鐵行業完全脫碳,需要具備數GW的電解槽容量,但由于電網容量不足,這些電解槽無法安裝在這些工廠附近。此外,其他市場也需要氫,如流動性、高溫和低溫加熱以及電力平衡等,這些都需要從氫生產中心供應。因此,GW電解槽市場將會有一個不同的市場結構。GW電解槽將安裝在大型風力、太陽能、水力和/或地熱發電生產基地附近。氫氣將被輸送到一個氣網,最好是100%氫氣網,這個氣網將把氫氣輸送到各種各樣的消費者那里:工業、交通、房屋、建筑物和平衡發電廠。因為這些電解槽連接到可再生電力生產,而不是電網,電解槽將不會產生基本負載。因此,這樣的制氫工廠是不連接電網的,因此負荷系數取決于太陽能和/或風力發電場的可再生電力生產。

氫市場設計

GW電解槽市場需要一個歐洲氫氣市場設計,在那里,法規的制定需要一個靈活的過程,并適合于目標,這為天然氣基礎設施公司、輸電系統運營商(TSOs)和配電系統運營商(DSOs)(早期)市場創造提供了可能性。盡管如此,在市場發展的早期階段,作為一項不受管制的活動,一個能夠支持任何參與者將電力轉到天然氣投資的框架應該成為氫政策框架的一部分。

大量的低碳和可再生的氫在資源點或附近產生,將被輸入一個氫網格。天然氣基礎設施公司,TSOs和DSOs,將創建一個開放獲取的基礎設施,以連接氫生產商和客戶。此外,還需要開發氫儲存設施,并將其與氫基礎設施連接起來,保證在不受可再生電力(季節性)變化影響的情況下,隨時向客戶供應氫。一個跨國界的能源認證體系需要確保可再生的低碳氫能源市場的完整性。在這樣一個跨國界的有組織的能源市場中,GW級電解槽將能夠為新興的氫市場生產和交易經過認證的氫。

電力、氫系統和市場之間的緊密互動將成為關鍵。一旦氫管道基礎設施到位,10-100兆瓦的電解槽也可以安裝在中小型可再生電力生產基地附近。如果將太陽能或風力發電場與電網連接的電網容量不足,部分太陽能或風力發電可以轉化為氫氣并網發電。這種電氫并網的混合方式,可以緩解電網的容量約束,在電力需求低于生產的時刻吸收電力。歐洲電力和天然氣TSOs協會ENTSO-E和ENTSO-G最近進行的一項研究表明,到2050年,需要向電解槽提供300到800 TWh的電力,以穩定電力系統(Collins, 2020)。

歐洲市場設計的氫與其他地區市場相互聯系,可以從天然氣和電力市場設計中了解,但需要將適當的靈活性機制使市場參與者開關將電能轉換為氫,不同的角色有生產商,基礎設施公司,TSOs和DSOs,獨立的監管機構,國家與其他地區之間的跨境市場機制,以及電網接入、定價、清算、天然氣質量、安全等方面的明確規則。

2030年歐盟40GW電解槽容量路線圖

表1描繪了歐盟到2030年達到40GW電解槽容量的發展路線圖。到2030年,這40GW的氫氣總產量將達到440萬噸,100萬噸的專屬電解槽容量將達到6GW,340萬噸的市場電解槽容量將達到34GW。根據歐洲氫路線圖(FCH JU, 2019), 440萬噸氫氣(173 TWh)占歐盟總氫氣需求(665 TWh)的25%。這將確保歐洲在新興的全球氫經濟中的領先地位,這對于成為并保持這一新興技術的領導者至關重要。

到2030年,歐盟的電解槽產能將達到40GW,這一路線圖既顯示出60GW的專屬產能,也顯示出34GW的氫氣市場。到2030年,這40GW的電解槽將生產440萬噸或173千瓦時的氫,占歐盟氫市場總量的25%。

歐洲2×40GW綠氫行動計劃全文

表1. 2030年歐盟40GW電解槽產能發展路線圖顯示了壟斷市場(6GW= 6000MW)和氫氣市場(34GW= 34000MW)。

2030年北非和烏克蘭的40GW電解槽容量路線圖

北非有非常有利的太陽能和風能資源,而烏克蘭有良好的風能、太陽能和生物質能資源。這兩個國家都有大規模生產可再生能源的空間,也有潛力生產必要的可再生能源供自己使用,并成為可再生能源的大規模凈出口國。北非和烏克蘭都是歐盟的鄰近地區,這使得通過管道向歐盟輸送氫氣成為可能,也有利于向歐盟輸送氫氣。因為用管道運輸氫氣比用輪船或電纜運輸更便宜,這就有了一個競爭優勢。

在北非和烏克蘭,氫氣生產將接近大規模的可再生電力生產基地。在北非和烏克蘭,綠氫的一個有吸引力而可行的用途是用于氨/化肥的生產。例如,摩洛哥沒有化石資源,目前每年進口100萬噸氨,花費超過4億美元(Trendeconomy,2018)。我們估計,到2030年,電解槽的裝機容量可以達到7.5GW,接近氨/化肥的生產。利用這一裝機容量,在北非,埃及、阿爾及利亞和摩洛哥可生產約300萬噸“綠色氨”。在烏克蘭,預計可生產100萬噸“綠色氨”。

40GW的另一部分,大約32.5GW的電解槽容量將用于大規模的氫氣生產,最終輸送到出口氫氣管道。根據歐洲氫路線圖(FCH JU, 2019),到2030年,大約有300萬噸(118 TWh)的氫可以出口到歐盟,占歐盟2030年氫總需求的17%。在北非和烏克蘭40 GW電解槽容量開發路線圖如表2.中所示。

通過與歐盟和北非/烏克蘭合作開發這種電解槽能力,歐洲電解槽行業可以開發一個重要的市場,這對于成為并保持這種新興技術的領導者至關重要。

到2030年,北非和烏克蘭的電解槽產能將達到40GW,其中包括7.5GW的國內市場和32.5GW的出口市場。國內市場主要以合成氨生產為主,出口市場主要通過管道向歐盟出口,2030年約300萬噸或118TWH氫氣,占歐盟2030年氫氣市場總量的17%。

歐洲2×40GW綠氫行動計劃全文

表2 2030年北非和烏克蘭的40GW電解槽容量路線圖顯示國內市場的發展(7.5GW)和出口市場的發展(32.5GW)

可再生氫的成本更具競爭力

堿性電解槽槽被認為是一種成熟的技術,目前用于生產氯。PEM和SOEC電解槽正在經歷一個陡峭的學習曲線。堿性電解槽、PEM電解槽和SOEC電解槽可用于水電解制氫。這些電解槽技術由電解槽單元組成,這些電解槽單元組合在一起構成一個電堆。要構建GW規模的電解槽,需要將多個電堆并行放置。這些電解槽技術有望在未來十年中取得顯著的技術進步。其中,更高的效率、更少的老化、更高的可用性、更大的電池尺寸、更高的操作壓力、更少的關鍵材料使用以及整體材料使用的減少,將降低電解槽的制氫成本。

然而,隨著這些技術的進步,尤其是裝機容量和工廠規模的擴大,電解槽的成本將會降低。電解槽廠的技術結構與太陽能發電廠類似。電解槽和太陽能電站都是通過生產電池、將大量電池組裝到太陽能模塊/電解槽堆中,并安裝大量模塊/堆來實現所需的電站容量來建造的。雖然不同,類似太陽能發電廠的成本降低過程可以預見電解槽廠的情況。電解槽、電池組件、電池和電堆的自動化生產將降低成本,GW規模電解槽工廠的建造會減少工廠每千瓦成本。工廠成本費用的降低包括壓縮機、氣體凈化,去除礦物質水生產、變壓器和安裝成本。大量的電解槽市場容量以及實現GW規模的電解槽,是顯著降低成本的關鍵因素(IEA, 2019)(氫化理事會,2020)。

電解槽廠的成本固然重要,但制氫成本的主導因素是電價,決定了制氫成本的60-80%。因此,盡可能降低可再生電力的成本是非常重要的。同時,實現大規模的可再生能源發電-制氫一體化也是降低成本的重要途徑。整合可再生電氫生產可以減少成本,由于技術整合, 如 避免AC-DC和DC-AC轉換成本和損失,并由于業務整合, 如集成項目發展,建設,也減少交易成本、許可成本,電網成本和稅收。

總而言之,技術發展、容量、GW規模、低可再生電力生產成本以及一體化的可再生電制氫,將使電解槽生產的可再生氫在2025年左右與低碳氫形成競爭。使用CCS(碳捕獲與封存)的SMR(蒸汽甲烷轉化)或ATR(自動熱轉化)天然氣生產的低碳氫在歐洲的成本為每公斤1.5-2.0歐元(氫化委員會,2020年)。

到2025年,可再生氫將與低碳氫(1.5-2.0歐元/公斤)或灰氫競爭,每噸二氧化碳的價格為50歐元(氫化委員會,2020年)。(從天然氣中生產氫氣時,每噸二氧化碳價格上漲10歐元,氫氣價格就會上漲約0.1歐元/公斤。)

到2030年,可再生氫燃料有望與灰氫燃料形成競爭,價格為每公斤1.0-1.5歐元。

在北非,太陽能和風能發電的成本很可能比歐洲低,因為那里有更好的太陽能和風能資源,而且土地成本更低。因此,制氫成本將低于歐洲。但是來自北非的氫氣必須通過管道或船運到歐洲。大規模的長距離氫氣管道運輸將使每公斤氫氣增加約0.2歐元。海運比管道運輸貴。

然而,從北非進口氫肯定會與歐洲的氫生產競爭。

如果能在2030年之前在歐盟、北非和烏克蘭建立一個2x40GW的電解槽市場,電解槽行業將致力于電解設備的資本支出、運營成本和效率發展,如表3所示。資本支出和電力成本在一個范圍內。低資本支出和電力成本將在“離網”數GW的太陽能和風能氫能工廠實現,這些工廠位于良好的可再生能源基地。高資本支出和電力成本將被用于太陽能/風能發電廠和電網相連的多兆瓦規模電解槽上,該電解槽位于氫需求附近。雖然資本支出和運營成本的降低是重要的,但電力成本的降低是最重要的。(當電解效率達到80%時,每減少10/MWh的電力成本HHV(較高的熱值),轉化為氫成本降低0.5/kg)

歐洲2×40GW綠氫行動計劃全文

需要運輸的氫的狀態是30 bar壓力,99.99%純度

HHV=高熱值

表3綠色制氫成本開發

氫的價格是每公斤1歐元

7/GJ H2

0.025/kWh H2

0,09/m3 H2

0.24歐元/立方米天然氣當量

綠色制氫成本開發

在良好的風能和太陽能集成電制氫基地,GW規模的電解槽可以生產可再生的氫,其成本可與低碳氫(2025年1.5-2.0歐元/公斤)和灰氫(2030年1.0-1.5歐元/公斤)相媲美。

2x40GW的綠氫氣生產的影響

可再生氫的生產不會排放二氧化碳等溫室氣體,而且在工業和重型運輸等難以減少的行業,可將實現能源使用的脫碳。

最重要的是,到2030年實現2x40GW的電解槽產能,可以在歐洲打造世界領先的電解槽產業。這一工業不僅將促進歐盟的經濟增長和就業,而且還將促進北非和烏克蘭的經濟增長和就業。在北非創造經濟增長和就業機會可能有助于減少移民。

減少二氧化碳排放

太陽能和風能產生的氫氣不會增加大氣中的二氧化碳排放。假設用綠氫氣代替由甲烷蒸氣重整生成的灰氫氣。根據CertifHy對氫的認證,灰氫的平均溫室氣體排放因子(CO2當量排放)為10.9 kg/kg H2 (CertifHy, 2019)。

總氫氣產量為2x40GW,H2估計為930萬噸。因此,避免的二氧化碳排放總量為9000萬噸二氧化碳。然而,在北非和烏克蘭生產的部分氫氣是自用的,并不出口到歐盟。歐盟綠色制氫和從北非和烏克蘭進口的二氧化碳排放量約為8200萬噸。

2x40GW綠氫氣生產的總二氧化碳排放量為每年9000萬噸。通過在歐洲制氫和從北非和烏克拉導入綠氫氣,歐盟每年減少8200萬噸 CO2排放。

投資2x40GW電解槽產能

根據歐洲和北非/烏克蘭電解槽產能發展路線圖和表3所示的電解槽資本支出,可以計算電解槽投資總額。對于接近氫需求的圈養制氫和分散制氫,使用較高的資本支出數字來計算這些電解槽投資。對于多GW的太陽能和風能綜合制氫工廠,較低的資本支出數據用于計算這些電解槽投資。2×40GW電解槽產能的總投資預計在250億到300億歐元之間。根據路線圖,超過85%的電解槽產能將在2025-2030年期間實現,這就解釋了相對較低的總投資成本。

這些電解槽的投資成本,不包括太陽能和風力發電場的投資。此外,在基礎設施、管道、壓縮機、鹽穴儲存和必要的氫應用設備方面的投資費用不包括在這個數字中。特別是在必要的和額外的太陽能和風能容量大約100-150GW的投資成本將大大超過電解槽容量的投資成本。根據太陽能、陸上風能和海上風能的份額,總投資成本大概在1000億到3000億歐元之間。

2x40GW電解槽的總投資在250億到300億歐元之間

創造工作

電解槽的生產和維護可以創造工作崗位,一項研究估計FCH JU(燃料電池氫聯合企業)電解槽生產每百萬歐元價值(FCH居,2019年9月)大約產生5.5等效全職工作(直接和間接就業)。這是整個電解槽供應鏈中所創造的工作崗位。如果我們假設2x40GW電解槽的全部產能將在歐盟生產和維護,那么到2030年,歐盟將創造14萬至17萬個全職工作崗位。通過發展一個強大和有競爭力的歐洲電解槽行業,到2030年將創造更多的就業機會,但在2030年后將創造更多的就業機會。此外,實現可再生能源的互聯互通將創造大量的就業機會。

到2030年,2x40GW電解槽的制造和維護工作崗位在14萬至17萬之間

 我們提供什么,我們需要什么

我們,氫工業,致力于發展一個強大的和世界領先的電解槽工業和供應鏈,并承諾到2030年在歐洲、北非和烏克蘭實現2x40GW的電解槽產能。但我們需要歐盟及其成員國設計、創造和促進氫市場、基礎設施和經濟。

2030年綠氫計劃2x40GW

我們能提供什么

▲電解槽成本顯著下降

▲可再生氫的競爭力在2025年與低碳氫,在2030年與灰氫相比有競爭力

▲在歐洲擁有GW規模的電解槽和部件生產設施

▲具備投資條件和資金來源的技術和項目

▲投資2X40GW電解槽產能

▲增加與氫相關的研究和創新的行業預算

▲更多的綠色工作

▲實現大規模可再生電力更快、更便宜的融合

▲通過進口廉價的可再生氫,一個有競爭力的可持續能源系統可以更快更便宜地實現。

▲世界領先和有競爭力的電解槽和可再生氫工業

我們需要什么

▲氫氣市場設計,靈活和綜合的市場監管。

▲執行歐盟能源政策、法規和標準

▲通過改造部分天然氣基礎設施建設氫氣基礎設施

▲開放使用公共氫氣基礎設施

▲金融部門、銀行、養老基金、歐洲投資銀行、投資基金、歐盟基金(IPCEI基礎設施基金等)支持

▲大型儲氫設施

▲大量的氫研發和創新預算

▲刺激氫氣市場的計劃,例如脫碳氣體的清潔氫氣配額

▲歐盟可再生電力-氫生產的招標

▲需要設計和實現歐盟與北非之間在政治、社會和經濟層面上新的、獨特的、持久的相互合作。

歐盟面臨著發展綠氫經濟的獨特機遇,這將有助于經濟增長、就業以及可持續、可負擔和公平的能源體系。基于這一地位,歐盟可以確保其電解槽和綠氫生產的世界市場領導者的地位。

歐洲2×40GW綠氫行動計劃全文

香橙會研究院是上海大智慧股份有限公司(601519.SH)旗下子公司,是領先的氫能服務機構。提供數據研報、資訊PR、政府招商、戰略咨詢、融資FA等服務。

<上一頁  1  2  3  4  
聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權或其他問題,請聯系舉報。

發表評論

0條評論,0人參與

請輸入評論內容...

請輸入評論/評論長度6~500個字

您提交的評論過于頻繁,請輸入驗證碼繼續

暫無評論

暫無評論

文章糾錯
x
*文字標題:
*糾錯內容:
聯系郵箱:
*驗 證 碼:

粵公網安備 44030502002758號

电竞投注竞彩app