低碳氢报告

能源转型和全球对可持续发展的要求推动了组织探索新的能源模式和解决方案。低碳氢 经济上具有竞争力的替代碳基氢气，如果企业认为它是可行的长期。 作为加速工业和重型机动性等高排放行业脱碳的可能途径之一，正在获得认可。包括美国，中国，日本以及许多欧盟国家在内的许多国家都宣布了重大投资以加速其发展。 为了了解组织如何利用低碳氢的潜力，我们在13个国家进行了一项全球调查，来自能源和公用事业(E&U)公司和360名来自最终用户部门的高管，包括重型运输、航空、海运、钢铁、化工和炼油3为了补充定量见解，我们还对供需双方组织、初创企业、风险投资（VC）组织、学者、研究人员和监管机构进行了20多次深度访谈。 INTRODUCTION However,todaysignificantproductionpathwaysforhydrogencontinuedtotheuseofpossiblefuels.Themoveto“low-carbonhydrogen”couldavoidtheannualemissionof8.3millionofCO2currentlydischeminedbyregularproducedhymore,1对确保清洁能源未来的重要贡献。国际可再生能源机构（IRENA）总干事FrancescoLaCamera，评论：“具有成本竞争力的低碳氢可以帮助我们建立一个有弹性的能源系统，在现代技术的基础上蓬勃发展，并拥抱创新适合21世纪的解决方案。”2这种燃料来源在整个价值链中创造了新的商业机会-包括替代收入来源以及新的商业模式-但它必须提出 在这份报告中，我们将探讨五大主题 INTRODUCTION 低碳投资氢，从监管/政策和组织的角度 在全球向脱碳转变的基础上，氢作为能源载体越来越重要，特别是对于不直接使用电力的高排放行业。我们研究中的大多数组织认为，低碳氢将是实现排放和可持续性目标的长期贡献者： 随着政府的支持，可再生能源成本的下降，快速的技术进步以及对脱碳和可持续能源解决方案的日益关注，对低碳氢的需求预计将成倍增长。 应用，特别是在石油精炼，化学品和化肥以及钢铁中，具有采用低碳氢的高潜力。 •63％的能源和公用事业（E＆U）组织将其视为经济脱碳的关键工具•62％的最终用户组织希望将低碳氢引入其碳密集型业务•E＆U组织预计，到2050年，低碳氢将满足多达18％的能源需求 新的应用，如远程地面机动性（重型卡车，客车），长途航空，特别是可持续航空燃料（SAF），或海上有望回升。 我们的研究表明，大多数（64％）的E＆U组织计划到2030年投资于低碳氢计划；十分之九的计划因此，到2050年。平均而言，占年度总量的0.4％ 执行摘要 增加运营总成本（TCO）。最后，技术，工程，基础设施和技能相关的挑战也阻碍了更快的氢采用。 收入被E&U组织指定用于低碳氢。投资正流入整个氢价值链-特别是发展 具有成本效益的生产技术（52％的组织投资），电解槽和燃料电池（45％）以及氢基础设施（53％），以帮助创造替代收入来源并帮助脱碳工作。在监管方面，全球有80多个国家通过氢政策或路线图，或通过补贴或排放交易计划为低碳氢项目和研发提供支持，或通过对碳密集型氢征税来支持清洁氢生产。 虽然新兴的低碳氢市场既高度复杂又分散，但它拥有真正的脱碳潜力。 降低成本，并按速度扩展，组织将需要解决三个方面： •战略：要扩大氢气生产规模，必须在公共和私人参与者之间共享投资，并且客户需求必须强大。组织应从可持续性和总拥有成本的角度评估新的业务模型。为了实现这些模型，定义致力于低碳氢气生产的治理结构，并专注于教育 However,substantialchallengesremains.Today,lowcarbonhydrogenis2-3timesmorefullytoproductionthancarbon-basedhydrogen.Greater,storage,transportationandenergylossacrossthevaluechain 执行摘要 生命周期和跨生态系统。 和提高技能的程序是必需的。 •生态系统：最后，要成为最终用户组织的首选合作伙伴，并将低碳氢作为可行的替代方案，组织应与电解器提供商，可再生能源生产商，存储提供商和供应链实体建立伙伴关系，以促进大规模生产。 •技术：组织必须利用技术和数字工程的潜力，以减轻与碳强度，成本优化，效率，安全性，性能，盈利能力和实时决策的资产级测量相关的挑战。数字孪生，人工智能（AI），分析和区块链等技术可以通过对各种场景建模来最大限度地提高ROI，并允许在整个 执行摘要 “虽然它仍处于早期阶段，但我相信氢气有可能成为最成熟的可再生技术之一，能够加速我们向可持续能源的过渡。 安·罗森伯格 联合国全球契约SDG雄心联合创始人 什么是低碳氢？ 虽然氢的颜色是对生产途径进行分类的有用方法,但更重要的是由此产生的碳强度,即使在给定的颜色范围内,碳强度也会有很大的变化。 2氢是宇宙中最简单、最轻和最丰富的元素。它不是在自然界中自由存在的，而是通过一系列提取和生产技术从化石燃料、可再生能源和核能等来源产生的。氢的有价值的属性-例如单位质量的高能量含量(比汽油高三倍)4在使用时缺乏CO排放；以及作为电力存储介质的潜力-使其成为有吸引力的能量载体和燃料。此外，其能够以各种形式（气态，液态，甚至转化为其他分子）存储和运输的能力使其成为强大的脱碳推动者-两者都与 低碳氢 2为了使氢气生产被认为是低碳的，它必须低于欧盟提出的每千克氢气3.38千克CO当量的排放阈值5，这比预定义的化石燃料比较器低70%，包括运输和其他非生产排放。6在美国，根据IRA获得氢生产税收抵免的相应碳强度值为4.0kgCOe/kgH。7虽然22 低碳氢也可以包括生物质热解，在这项研究中，我们的主要重点包括可再生或核能供电的电解产生的氢不排放或边际碳。 能源系统和最终用途的应用。 However,notallhydrogeniscreatedequal.Mosthydrogeniscurrentlyproducedviasteammethanereforgationofnaturalgas,ismininghighlevelofCO2 什么是低碳氢? 低碳氢是脱碳高排放部门的关键工具 •在我们的研究中，61％的能源和公用事业（E＆U）组织认为，当前的危机已导致各国重新考虑其能源结构•近三分之二（62％）的E＆U组织认为，低碳氢可以帮助各国减少对化石燃料的依赖并促进能源独立 组织请参见 低碳氢是能源转型的重要载体 由COVID-19大流行引发并因持续的地缘政治紧张局势而加剧的全球能源危机为低碳氢提供了支持。各地区的政府和组织也在寻求减少对化石燃料的依赖随着脱碳和加强能源安全的进展: 62% E&U组织认为，低碳氢可以帮助各国减少对化石燃料的依赖，促进能源独立 氢的使用将使不适合直接使用电力的经济的15％左右脱碳。研究表明，在欧盟，欧洲自由贸易协会（EFTA）和英国，每年可以通过使用低碳来避免8600万吨（MMt）的二氧化碳排放 如图2所示： •62％的最终用户组织正在寻找低碳氢来取代碳密集型系统•化学品和化肥以及海上运输部门近四分之三的组织也在做同样的事情•63％的E＆U组织同意低碳氢是脱碳经济的关键长期解决方案之一 钢铁、化工、化肥等行业的氢气， 炼油等。8大多数组织还认为，低碳氢将是实现排放和可持续性目标的长期贡献者。联合国全球契约可持续发展目标的联合创始人安·罗森伯格说，“目前的情况已经提高了开发新能源技术的紧迫性，我对氢的日益关注持乐观态度作为一种潜在的解决方案。虽然它仍处于早期阶段，但我相信氢有可能成为最成熟的可再生技术之一，能够加速我们向可持续能源的过渡。” 福特公司可持续发展、高级法规和产品符合性总监Wulf - Peter Schmidt表示，“我们正在考虑在我们的物流和供应链中使用低碳氢（绿色氢），例如，接近零排放钢的基本条件是绿色氢。Butalsoingeneral,greenhydrogeniskeytoensurecarbonneutralityacrossindustriesgoingforwardandthat’swhereweareworkingtogetherwithdifferentpartnersandtheindustry.AndwecommittedourselvesbybeingpartoftheFirstMoverCoalition. 为了使能源转型成功，需要克服另一个紧迫的挑战：围绕可再生能源的间歇性。我们的调查显示，近四分之三（71％）的E＆U组织认为，低碳氢是一种可行的方法间歇性可再生能源储能，充当电池，并使太阳能和风能等可再生能源可用于更多应用。总部位于法国的氢发电公司HDF Energy正在评估这一领域的新车型。亚洲总监Mathieu Geze说，“随着我们的续订®发电厂，我们结合了可再生能源，氢气和电池，以提供非间歇性的东西 南加州天然气公司（SoCalGas）正在与各种合作伙伴合作，为其科罗拉多校区创建一个创新的绿色储氢设施。现场的电解槽将使用可再生资源，并生产绿色氢气以存储在燃料电池中，从而按需生产可再生电力。9与此同时，组织正在努力寻找解决方案与电力成本和效率相关的挑战天然气发电(P2G2P)技术。 grid.Thesepowerplantsarecomposedofanbatteriousrenewablesourceandalong-termon-sitehydrogenenergystorage.Thebeautyofthoseprojectsisthatwedon’tsellhydrogeninthoseprojects.Wesellkonatweisjustusedtostoreel 71% E&U组织认为，低碳氢是从间歇性可再生能源中储存能量的可行方法 E＆U组织预计到2050年低碳氢将满足五分之一的能源需求 组织对低碳氢持乐观和雄心勃勃的态度 作为纯氢，全球氢气产量约为7500万吨（Mt）H2/年，作为混合气体的一部分，额外的45公吨H2/年。这相当于全球最终能源需求的3%。102020年，低碳氢在最终能源消耗（TFEC）中的份额不到0.1％。国际可再生能源署（IRENA）的估计表明，到2050年，它可能占TFEC的12％。11WealsoaskedE&Uexecuantsinoursurveytoestimatelow-carbonhydrogen’sshareintheircountryby2050.AsFigure3showsbelow,organizationsareevenmorepositivethanthepublishedestiments.Onaverage,他们预计到2050年，低碳氢将满足TFEC的18％。他们认为电解槽和可再生能源的成本下降-尤其是太阳能和风能-是这种转变的关键推动者。 在目前生产的总氢气中，76％来自天然气，23％来自煤炭。如今，低碳氢的份额不到总氢气混合物的1％，12但随着政府支持和 降低生产成本：E＆U组织预计到2050年，它将占总氢气混合物的55％（见图4）。 “通过我们的Renewstable®发电厂，我们将可再生能源、氢气和电池相结合，为电网提供非间歇性的能源。这些发电厂由间歇性可再生能源和长期现场氢气储能组成。” 氢与CCUS：希望或只是炒作？ “蓝色”氢气通常被归类为“清洁”，因为它是使用碳捕获，利用和存储（CCUS）技术生产的。它目前比电解生产的氢气具有成本优势（使用SMRCCUS生产的氢气为2.27美元/千克，而使用可再生电解生产的氢气为5.96美元/千克）。 然而，围绕该技术的效率存在一些争论： •目前的研究表明，氢气生产过程中产生的10-20%的碳不能被捕获；16然而，