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报告指出,可再生氢能及其衍生物的生产具有巨大的经济潜力,尤其是在可再生能源潜力大、水资源丰富、土地资源充足和融资成本低的地区。因此,这些特性显示,并不总是需要在靠近预期的氢能需求中心的地方进行大规模氢气的生产。相反,在具备条件的情况下,国际贸易也可以在匹配各地区的氢能供应和需求方面发挥关键作用,并有可能创建横跨全球的新的氢能价值链。
报告讨论了可能有助于发展可持续、可再生氢能价值链的一些重要因素,包括与发展中国家可再生氢能生产相关的环境、基础设施、社会经济和治理等各个方面,以及为满足未来需求而进行的氢的运输等。可再生氢能的生产和贸易在这些领域带来了广泛的机遇和风险,因此所有这一切都必须仔细加以考虑。而找到其间平衡的方法,成为确保可再生氢能生产和贸易长期可持续性和成功的关键。
报告目录和图表如下:
报告分7章,包括氢的生产和需求:现在和未来、可再生氢能生成的环境问题、绿氢运输和贸易、发展中国家可再生氢能生产合作、潜在供应商的氢能战略、结论和建议等。
报告执行摘要
报告提出了多个行动建议
可持续国际氢能价值链的选择维度和问题
按能源载体列出的全球最终能源消耗总量 (TFEC):依IRENA 1.5°C 情景
2020年、2030年和2050年全球清洁氢能供应情况预测(单位:清洁氢PJ,氢电解池总装机容量GW)
可再生氢的优先次序设置图解,包括基于电力化到基于氢能的解决方案。
在 x 轴上,根据工业、加氢站和燃烧装置的日均氢气的需求量估算出终端使用情况,(从左分散式应用到集中式应用渐变)并将其与电量联系起来。
在 y 轴上,则根据基于氢能与基于电力的解决方案的技术就绪程度之间的差异来确定终端使用情况。该示意图并不一成不变,随着时间的推移,优先级可能会随着技术的进步情况而有所改变。
(图5略)预测2030 年(上图)和 2050 年(下图)全球平准化氢能成本 (LCOH)
(图6略)绿氢及其衍生物:1.5°C 情景下到 2050 年的贸易情况预测
全球氢及其衍生物、氨和甲醇的进口情况
全球可再生能源氢能价值链及二氧化碳排放范围
全生命周期评估(LCA)可作为排放统计工具
有关认证的相关性。认证在蓬勃发展的氢及其衍生物贸易中起着举足轻重的作用,也是各方遵守各种标准和法规的保证。这些证书对于确保产品符合可持续发展基准至关重要。它们也是确保排放强度和全面的环境、社会和治理 (ESG) 标准的关键,有助于指导消费者的选择,并巩固全球贸易的机制。
可再生能源丰富的地方更易于发展绿色氢能
除了制氢过程中的直接排放外,还有与生产、转换和运输基本输入要素相关的间接排放。图 9 显示了不同的氢气生产途径以及与之相关的主要排放强度因素。
氢气生产过程中的排放强度(每千克氢气的二氧化碳排放千克数)
使用不同电力来源生产氢气的温室气体排放足迹;以及通过 PEM 电解法生产氢气的当前和未来平均电网电量
电解制氢装置对照表
根据欧盟(EU)标准证明所用能源为可再生能源的几种方法,包括直接可再生电力不接电网、电网链接的可再生电力(上一年度90%占比)、带可再生能源排放强调条件的PPA等。
美国拟议的清洁氢能生产规则。美国能源部2023年报告提出,美国财政部须使用 45VH2-GREET 模型来计算氢气生产的生命周期温室气体 (GHG) 排放量(DoE,2023 年)。
欧洲氢能银行(EHB)案例。欧盟已将氢能确定为战略重点,并在政策制定方面非常积极,同时还制定了激励计划,以支持可再生氢能的使用。
美国通胀削减法案IRA中设定的税收抵免等级
优质基础设施可促进氢能价值链的稳健和可持续发展
各种制氢技术的平均取水量和耗水量比较
(图略)氨运输基础设施,包括 2017 年液氨运输船和氨运输港口设施热图。绿点和黄点表示液氨海上贸易路线的强度。
案例:在纳米比亚生产绿氨
日本液氢运输船LH2(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;从澳大利亚运氢至日本,全球首艘液氢运输船即将开航)
使用液氢运输船(LOHC,liquid organic hydrogen carriers)运输 100 万吨氢气所需的船只数量
几种氢能载体(包括氨、液氢、液氢运输船、甲醇)的概要对比,包括用于出口的基础设施和各项技术考虑。
选定了运输载体方法后的供应链能耗情况对比
船运氢能和其他不同载体的能源成本对比
可再生氢能部署方面的南南合作
根据整个价值链的营业额估算出氢能可创造的就业机会,氢产业链中劳动力需求情况,上下游以及四阶段每个部分需求劳动力情况。
评估发展中国家氢能产业的就业效应
(图18略)截至2023年10月,全球各国家和地区签署的氢能相关备忘录MOU情况
新加坡案例:由于土地和资源有限,新加坡在可再生氢能生产方面面临着挑战。要发展氢能或氨能产业,新加坡需要对新的基础设施进行大量投资。尽管如此,新加坡还是采取了独特的方法,承认自身的局限性,并致力于成为氢能净进口国。
选定的几个国家和地区战略的出口导向的比较情况
选定地区战略中的最终用途优先事项对比
案例:阿曼的土地拍卖。阿曼拟提供 5万平方公里的土地,用于容纳 500GW的可再生能源发电能力,这可以每年生产 2500 万吨的绿氢。
选定国家地区战略的政策工具对比
三个选定国家和地区的分阶段部署情况。随着绿氢技术渗透率的提高和成本的降低,采用分阶段部署的方法可反映氢能部门的预期发展,以及各项政策需求和绿氢部署的增加情况。G7集团中的五个成员在其战略中明确提到了分阶段部署的方法,并提出了明确的中期目标和氢能市场增长预测(国际可再生能源署,2022g)。报告所选的三个国家和地区采用了类似的分阶段方法,如上表所示。
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CWEA
IRENA报告下载|绿氢促进可持续工业发展:发展中国家政策工具包
IRENA氢贸易系列报告|2050 年全球四分之一氢气将用于国际贸易
欧洲专利局 & IRENA报告 | 可再生能源制氢水电解槽的创新趋势
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