Nature Energy | 使用清洁氢能以打破中国碳中和道路上的减排瓶颈
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财经
2024-11-09 09:00
湖北
使用清洁氢能以打破中国碳中和道路上的减排瓶颈
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原文信息：
Yang, X., Nielsen, C.P., Song, S.J, McElroy, M.B. (2022). Breaking the hard-to-abate bottleneck in China’s path to carbon neutrality with clean hydrogen. Nature Energy,7: 955–965.
中国等国家在实现碳中和的道路上正面临一个瓶颈：即减少重工业和重型运输业的排放问题。对于这些“难以减排”（HTA）的部门，目前关于清洁氢能在其中发挥作用的深入研究还比较少。本文进行了一个综合的动态最低成建模分析。结果表明，清洁氢既可以作为一种主要的能源载体，也可以作为一种重要的原料，以显著减少重工业的碳排放。到2060年，清洁氢可以为中国多达50%的重型卡车和公交车车队以及相当大比例的海运提供燃料。与无氢情景相比，到2060年实现6570万吨产量的清洁氢能情景可以减少1.72万亿美元的新增投资。本研究为中国和其他面临类似减排挑战以实现近零排放目标的国家提供了清洁氢在HTA部门发挥价值的证据。（1）清洁氢在HTA工业部门的减排表现：在钢铁行业，氢能不仅可以在炼钢过程中作为能源使用，还可以作为补充性的碳减排还原剂在高炉-转炉流程中使用，到2060年氢能可以满足该行业最终能源需求的29%。在水泥生产中，氢能技术的平均减排成本低于CCUS和燃料转换技术，将氢能和CCUS技术结合使用可以帮助水平行业在2060年实现二氧化碳近零排放。此外，到2060年氢能可以满足化工行业能源需求的17%，在中国HTA化工行业的脱碳中发挥重要作用。（2）清洁氢在HTA交通部门的减排表现：对于轻型汽车，电动汽车比氢燃料汽车更具竞争力，到2060年氢燃料电池在轻型汽车市场中的渗透率仅为5%。对于公交车队，从2045年开始氢燃料公交车比电动公交车更具成本竞争力，到2060年占到公交车队总量的61%，在重型卡车和海运船舶中，该比例将分别达到66%和65%。总体来看，到2060年氢能将满足交通部门能源需求的56%。![]()
（3）使用清洁氢实现碳中和的经济性：在近零排放情景下，中国实现碳中和的累计投资成本将达到20.63万亿美元，占2020-2060年期间国内生产总值（GDP）的1.58%，年均新增投资约5160亿美元。将清洁氢引入到中国能源系统和工业原料中，到2060年累计投资将显著下降至18.91万亿美元，且年新增投资将减少至占GDP的不到1%。（4）绿氢优于蓝氢：到2050年中国绿氢的平均成本将下降至1.2美元/千克，比蓝氢（1.9美元/千克）更具成本优势。仅使用蓝氢来实现近零排放将使总投资成本增加至19.54万亿美元，比清洁氢情景高出0.63万亿美元。此外，与可再生能源丰富的地区共址时，绿氢的生产、储存和运输将更具优势，这将进一步降低总成本。
氢能实施实现中国2060年碳中和目标的关键技术路径之一，尤其在难以直接减排的重工业等高能耗行业，但是氢能的大规模应用需要有效的政策推动，包括国家层面的顶层设计和行业层面的具体实施方案，例如，在推动氢能应用的过程中，应充分利用市场机制，如碳排放权交易体系（ETS），以促进工业燃料向氢能的转换利用。此外，在氢能领域也应设定明确的发展目标和路线，根据具体行业和地区的实际情况，选择适合的氢能生产技术和应用方式，加大对氢能基础设施建设的投入，实现氢能规模化生产、集中化布局和可再生能源的充分利用，为实现碳中和目标提供有力支持。国际能源转型学会（ISETS）在澳大利亚注册，是面向全球政、产、学、研、用等领域专业人员和机构的公益性、开放式的对话平台，成员来自80多个国家以及十余个国际组织。ISETS致力于促进能源及其相关行业向着公平、公正、包容性的低碳未来转型，欢迎关注！
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