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上海建设全球绿色氢能中心的机遇与挑战

作者:黄宣旭 沈威 来源:南方能源建设 发布时间:2022-06-27 浏览:

中国储能网讯:双碳目标提出之后,能源清洁化力度进一步加大,其中氢能的发展颇受关注。发达国家再一次强调加大氢能发展力度,我国的氢能也开始发力。建设全球绿色氢能中心,是我国氢能产业发展的必然选择。作为全球航运、金融和贸易中心的上海在建设全球绿色氢能中心方面将面临哪些机遇和挑战?

在我国双碳战略的推动下,建设净零碳上海,将成为上海发展的历史机遇。《上海市城市总体规划(2017—2035年)》中率先明确提出力争在2025年前实现碳达峰的目标。预计到2030年上海GDP将超一万亿美元,碳排放总量约为2.5亿吨,人均碳排放约10吨/人,高于东京、伦敦、纽约等国际大都市。绿氢是脱碳的关键,以脱碳为目的,也是全球绿氢产业发展的核心动力。发展零碳绿色氢能,建设全球绿色氢能中心,是上海能源发展的必然选择。

氢能在全球气候变化的推动下,在未来20年内将极有可能成为全球大宗能源类型,国内外多个国家和地区已经开始建设氢能国际贸易体系。中国不能也不应该封闭搞氢能,应当以积极的姿态规划并加入全球氢能源的博弈。和传统能源产品一样,氢能也有生产、运输、存储和加工、分销等环节,能源定价构成也是考虑到各个环节对应的成本。在全球通力合作应对气候变化的背景下,通过能源革命控制温室气体排放逐渐成为可能。未来煤炭、石油、天然气等现有化石能源将逐渐被绿氢替代,相应地以现有化石能源为基础的传统能源贸易体系也将逐渐被绿氢、绿氨等新兴能源贸易逐渐替代,重构氢能等清洁能源的贸易体系将变得越来越具备可行性。

01

从全球氢能中心的视角开展顶层设计

在氢能成为全球化能源的大背景下,作为全球航运、金融和贸易中心,上海在氢能发展方面,不仅仅是将其作为城市能源的供应,更重要是提前布局,以产业为基础,拓展氢金融,成为全球氢中心,进而获得绿氢的全球定价权。这也将是中国氢能产业发展的必经之路。

上海拥有全国最好的港口、产业、技术和金融资源,理应在构建全球氢能中心的过程中成为主角。上海的氢能顶层设计应从安全结构、生产结构、金融结构和知识结构四个方面开展。

1) 安全结构:面向全球化的氢能政策创新与公众教育,打通政策瓶颈,开展公众教育;

2) 生产结构:上海氢能制储运供应链体系,以超前的基础设施规划,整合长三角乃至中国的氢能应用市场,依托上海的技术和产业优势、贸易与金融优势,推动长三角氢能一体化建设;

3) 金融结构:绿氢金融与碳交易平台,建设绿氢的交易和绿氢衍生的碳交易,解决氢能发展的底层逻辑,以争取氢能的全球定价权;

4) 知识结构:氢能产业技术平台,构建中国氢能技术的孵化与发展平台,快速占领氢能技术的制高点,解决氢能技术瓶颈和持续创新。

上海要成为全球的氢能中心,开放的政策环境、领先的技术、产业的辐射及全球金融与贸易平台缺一不可。

↑ 上海氢能顶层设计结构示意图

02

依托长三角氢能一体化,建立统一的氢能市场

氢能是新型的战略能源,产业链和供应链复杂,与传统的二次能源类型如电力和成品油相比,在生产端、供应链和消费端,都没有已经成型的产业链。对于氢能企业而言,这意味着从定价机制到供应模式和可靠性都存在着巨大的不确定性。氢能的产业链内容庞杂,涉及的产业边界和商业模式都是创新,就迫切需要在氢能产业之间,构建边界和锚点。

从我们调研的情况看,氢能产业最关键的问题是氢能的供应,包括供应链和供应价格。无论是氢交通,还是氢冶金、氢化工,目前都存在氢从哪里来、价格多少的问题。对需要从商业上获利的企业而言,不解决这两个问题就无法完成商业模式的构建。因此需要政府从根本上建设一个统一规划的供应链基础设施。这也是氢能产业发展的基本。

⚫   西氢东送:管道输氢、液氢运输、液氨运输等,把我国西部丰富的氢能资源大规模输送到东部;

⚫   西电制氢:特高压、三峡水电等,在上海落地制氢,氢能与电网联动,用调峰的电量制氢,实现氢电联动;

⚫   海上风电制氢:深远海风电、杭州湾风电、东海大桥风电等海上风电,制氢和供电联动制氢,实现氢能供应和绿电的稳定;

⚫   分散制氢(分布式可再生能源制氢):对小型场景的绿电,采用分布式制氢实现微电网平衡;

⚫   核电制氢:高效稳定的核电制氢,通过管网送到上海门站;

⚫   进口液氢、液氨:通过进口中东、西非、澳洲等地的液氢和液氨;

03

规划氢能高速公路——氢能管网

建设氢能中心,需要大规模的氢能输送技术,才能满足大规模用氢的供应链要求,完善氢能的大规模集散储运。

《欧洲氢构架》提出了欧洲氢气骨干网,连接十个欧洲国家(德国、法国、意大利、西班牙、荷兰、比利时、捷克共和国、丹麦、瑞典和瑞士)。该氢能网络从20年代中期开始构建,到40年代基本建成长度接近39700公里的氢能管网。

↑ 欧洲氢气骨干网

而未来上海作为长三角乃至全国氢能干线的核心,也同样需要一个以氢气干线管网为骨干,液氢、液氨等无碳液体储氢能源为储备,高压氢为调剂的,集储输运为一体的综合氢能供应链。这条氢能高速公路将包括以下部分:

⚫   以高压氢能环线管网为基础的上海市氢能管网系统;

⚫   液氢、液氨储备与氢气调峰设施,确保调峰需求;

⚫   多点现场制氢补充,保证氢能应用的连续可靠;

⚫   氢能城市门站,长期稳定的氢能门站供应。

↑ 上海氢能干线示意图

这个供应链体系将为上海的氢能应用提供高效、低成本、安全可靠的绿氢供应,解决廉价绿氢到用户终端的难题。

04

全球性绿氢交易中心

绿氢作为未来零碳社会的战略能源,由于存在全球性的资源与生产的不均衡,需要构建全球性的贸易体系。中国有丰富的可再生能源资源,可以生产的绿氢从数量上可以满足全国的需求,但由于大部分资源集中在西部地区,而需求集中在中东部沿海。全球化的绿氢、绿氨能源贸易,将促进上海建立全球氢能交易中心。

首先,构建氢能贸易中心是上海满足自身氢能需求的重要渠道。上海本身的氢需求量较大,在碳中和目标下,约有20%的氢能需要从进口渠道获得,打造全球氢交易平台中心节点是自身实现碳中和的重要渠道。

其次,构建氢能贸易中心是上海打造低碳能源贸易体系的重要抓手。上海是全国最大的港口城市之一,随着低碳能源贸易份额逐渐提升,氢能贸易是上海作为港口城市功能未来发展的重要方向。

第三,构建氢能贸易中心是上海及长三角发展氢能产业的重要平台支撑。伴随着长三角一体化的推进,打造氢能贸易体系和全球氢能贸易节点有助于强化上海高端制造业和金融中心的产业定位。

第四,构建全球氢能贸易中心有利于中国未来抢占全球氢能贸易体系的定价权。率先打造全球氢交易平台中心节点,积极构建自身对其全球氢能贸易的正向定价能力,有利于中国未来抢占全球清洁能源贸易体系定价权。

最后,氢能贸易可以与碳市场结合,为产业应用场景提供市场驱动。可与当前已经开展的全国碳交易市场联通,为各产业脱碳及规模化应用氢能提供市场驱动力。

05

海上氢能是资源基础

上海拥有的海洋新能源独特的资源禀赋,上海拥有江海岸线总长451.85千米,上海海上风电总规划规模2960万千瓦,其中专属经济区(深远海域)拟开发规模为2160万千瓦,而“十四五”期间深远海规划460万千瓦。风能、波浪能、潮流能等丰富海洋能资源为上海的清洁能源供应提供了海洋解决方案。预计到2035年,可以用于制氢的装机总量约为1500万千瓦(15GW),年产氢气量约为90万吨。海上风电制氢为主的海上氢能,是上海作为市场地最近的氢能资源,与欧洲的北海油田之于北海布伦特原油价格体系类似,海上氢能对上海的氢能市场具有价格标杆的作用。

06

国际氢能中心的挑战

在氢能作为碳中和发展战略下,人类未来的主体能源类型之一,绿色氢能贸易全球化的趋势已经非常明显。对上海而言,建立国际氢能中心,仍面临着巨大的挑战,尤其是在战略层面,上海如果作为市场中心,利用金融、贸易与物流的优势,获得交易中心的地位,还有很长的路需要走。

⚫   战略挑战:绿氢交易中心的构建与能源安全挑战;

⚫   金融挑战:绿色金融助力海上风电制氢;

⚫   市场挑战:绿氢的消纳和定价机制;

⚫   技术挑战:制氢技术与发电技术的融合创新;

⚫   运行挑战:氢能运行与电网需求的匹配.

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关键字:氢能

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