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IRENA全球氢能贸易报告:绿氢成本和潜力及氢载体技术回顾

作者:中国储能网新闻中心 来源:CWEA公众号编译 发布时间:2022-05-24 浏览:

中国储能网讯:近期,国际可再生能源署(IRENA)率先发布了《实现1.5°C气候目标的全球氢能贸易》系列报告的第二和第三部分,分别为“II:氢能载体技术回顾”以及“III:绿氢成本和潜力报告”,第一部分也即将发布。CWEA公众号特为读者简要介绍已发布的两部分报告并提供下载做参考。

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第三部分:绿氢成本和潜力报告

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关注CWEA公众号,后台回复“2205报告”下载2个报告PDF和相关图片以及13个IRENA参考氢能相关报告。

氢能是净零能源系统的重要组成部分,在重工业和长途运输等难以通过电气化实现脱碳的部门将发挥关键作用。

全球存在着巨大的绿氢潜力,这相当于 2050 年全球一次能源需求的 20 倍以上。但是,特定国家或地区的潜力还取决于可用的土地情况。

本报告将土地可用性作为函数,考虑了包括保护区、森林、湿地、城市中心、斜坡和水资源稀缺等禁区,估计了全球绿氢的生产潜力。这是一系列重点关注 2050 年 1.5°C 情景下的全球氢能贸易的报告的第三部分。

与化石燃料相比,绿氢在全球的部署因其更高的成本而提出了重大挑战。因此,本报告探讨了各种各样的时间范围和情景下的情况。在最乐观的情景下,到 2050 年一些最优地点的绿氢生产成本可能达到 每公斤氢气0.65 美元的水平,但在不太乐观的成本假设中,每公斤氢气的成本也会 1.15 美元的水平。

第二部分:氢载体技术回顾

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氢气可以通过管道或船舶进行长距离运输。本报告比较了通过管道运输氢气以及通过压缩氢气通过船舶运输的三种形式:氨、液态氢和液态有机氢载体 (LOHC)的区别。重点考察的氢气的运输,而不是使用氢制成的商品的运输,报告提出氨既可以作为氢能载体,也可以直接用作不同应用场景下的原料或燃料。但报告没有包括含碳载体(如甲醇或甲烷)等。

作为关注 2050 年 1.5°C 情景下全球氢能贸易系列报告的第二部分,该报告涵盖了为方便运输和储存而从气态氢到其他合适形式的转化过程,还包括运输过程中氢的使用,以及将氢能从载体重新转化为纯氢(如果需要)的过程。这一价值链的每一步都从技术经济的角度进行了审查,包括成本和效率,以及它们到本世纪中叶存在的潜在演变情况。三部报告共同涵盖了氢能与需求的整合情况,以评估到 2050 年全球氢能贸易的情景;不同情景和假设下、不同地区和时间范围内绿氢供应的成本和技术潜力。

两个报告目录和部分图表:

第三部分:

在乐观的假设下,2050年全球绿色氢气的供应成本曲线

三个报告各自内容和处于IRENA出版物框架中的范围

可再生能源潜力的类型以及适用的限制

从理论潜力到技术开发潜力,再到经济性潜力和市场潜力

部分国家的土地类型分布及对可变可再生能源的适用性

由于土地不可用标准,陆上风电(左)和公用事业级光伏(右)的土地不可用比例

IRENA 乐观假设(Optimistic assumptions)下2050年可再生能源技术的资本成本趋势,并与其他机构的研究进行了对比。

太阳能和风能制氢的平准化成本(单位:美元/kgH2)与年容量系数和最佳比率(发电技术与电解槽比率)的比较。

各国家光伏和风电对电解槽比率和平准化氢能成本之间的关系

一些国家可再生能源制氢按发电技术分列的比重情况,德国将主要来自陆上风电,但沙特将主要来自太阳能。中国、美国和智利的风电和光伏的比例相当,太阳能被认为更适合作为制氢的绿色电源来源。

根据供需分析得出的2050年氢能平准化成本的范围(单位:USD/kgH2)

第二部分

2050年最具成本效益的氢气运输途径与项目规模和运输距离的关系,运氨船可以运输更远的距离,且适合各种规模大小的项目,管道运输则受距离限制较大,只适合1-2000公里的运输。

2030-2050年运输成本下降趋势。

氢能运输成本受距离和容量影响的关系较大,不同运输方法与这两者结合造成的成本差异很大。

每一种氢能运输方案的氢价值链所包含的处理步骤。本报告只关注从电解槽生产出氢气后到本地运输之前的范围。

2019年全球氨的贸易情况及主要港口分布

氨合成和辅助设备的资本支出(USD/每千克氨)随工厂容量大小的变化

不同研究的氨合成和辅助设备的能源消耗情况(kWh/每千克氨)

液氢运输产业链图,从澳大利亚至日本

参考:全球最大的洲际液氢运输船通过设计认证!液氢运输仍存巨大挑战

技术上可行!川崎重工全球首艘液化氢运输船首运成功

从澳大利亚运氢至日本,全球首艘液氢运输船即将开航

液氢运输的资本投资成本

不同技术和条件下掺氢管道运输的平均成本

新建输氢管道的具体成本范围与管道内径的关系

2050年按氢载体、情景和成本构成划分的运输成本细分情况

2050年按氢气载体、情景和成本构成划分的资本成本细分

表:从2030年到2050年不同氢能载体的技术性能。如表所示,到2050年的技术性能存在很大的不确定性。在未来30年内实现的具体数值将在很大程度上取决于三个方面的选择和发展。延迟和进展不力将增加接近悲观条件的机会,而加速和协调的行动将允许也许甚至超过乐观的情景。这些数值只是显示了可追求的可能路径以及这两条不同路径的后果。

从今天到2050年的成本路径和成本下降的因素,分别为氨(上)、LOHC(中)和液氢(下)的成本下降因素。上图显示了主要成本决定因素的影响。此外,由于目前还没有整合这些技术的完整价值链,与未来可能实现的目标相比,资本成本预计会很高。

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关键字:氢能

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