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氢的价值链

 发布时间:2022-08-17    点击量:93
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作为能源载体的氢,其市场和价值链还处于起步阶段——尽管其潜力已经被争论了几十年。现状的氢市场主要是垄断的,主要发生在关键的工业消费或接近的领域。除了氨和甲醇等氢衍生品市场外,氢几乎没有开放的大宗商品市场。目前,氢几乎完全是由天然气和煤炭生产的,没有CCS技术。在大多数情况下,完全脱碳的氢价值链的中间步骤是通过生产蓝氢(即基于ccs,从化石燃料中生产的氢),或者有足够的剩余或专用于大规模生产绿氢的可再生能源


要使氢作为战略脱碳能源载体发挥有意义的作用,需要新的价值链和重新发展氢市场。


许多不同的氢价值链发展将持续到2050年。这是因为氢的多功能性:它可以从煤、天然气、电网电力或专门的可再生能源中生产;它可以以其纯氢形式储存、运输和使用,也可以与天然气混合,或转化为衍生品(氨、甲醇等);它将被广泛的工业和应用所消耗,包括海运、制热、冶金、化工合成、公路运输和航空等。如下图显示:




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2050年氢的生产和使用


这张图显示了2050年的氢气生产和使用流量。流线的厚度近似于每个流线的体积,表明2050年的主要生产路线和最终用途。到2050年,绝大多数生产的氢都是低碳氢,要么来自可再生资源制氢,要么来自基于CCS的化石能源制氢。


效率、经济、排放和地理因素是确定可行价值链的关键

确定可行的氢价值链不仅仅是将生产与消费联系起来,也需要考虑能源效率和损失、经济、温室气体排放和地理因素——包括运输地点,以及用于生产氢气的的天然气(等化石能源)和可再生能源等资源。公众接受度和安全问题也很关键和重要(上一篇文章有介绍到)。
下图显示了替代氢价值链及其相关的能量损失。


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在决定价值链时,能源损失是很重要的,因为它也决定了经济性。然而,总体经济状况通常是设置和设计氢价值链的主要决定因素。在每个价值链中,氢的生产都与能量重大损失有关,但当生产氢的来源——比如未来几十年的可再生电力——大量可用时,能源损失在长期内将变得不那么重要。价值链上温室气体排放将是建立特定氢价值链的决定性因素。氢的获取者,如国家或终端使用部门,将对价值链温室气体二氧化碳的排放有所偏好,从而促使和激励它们去实施。氢的运输是影响氢价值链的另一个决定性因素。世界上一些地区可能无法满足本地区对氢的需求,因此必须通过管道或海运进口氢。与此相关的是地理因素。虽然世界上一些地区可以利用风能和太阳能的丰富资源生产绿色氢,但其他地区可能需要依赖天然气中的氢。所有这些当然都被经济性评估所左右,因为氢的生产成本很高,需要合理使用。如上图所示,受上述因素的影响,氢价值链的排列非常多。在每个链中结合的具体细节,如来源、转换、运输、最终使用等都是一个比较复杂的过程(后续详述)。


技能和标准是成功实施新价值链的关键

在能源系统中使用氢气,将在整个供应链中重新利用现有的能源行业技能和基础服务。这些资金将从石油和天然气领域转移过来,用于支持蓝氢和绿氢。为了与蓝氢连接,石油和天然气技术将不得不保留生产天然气的炼油厂来改造成蓝氢的制取。

现有的海上作业标准和程序将有助于确保新的氢气行业的安全和成功应用。例如,与绿氢相连接的海上风能将涉及安装更大的风力涡轮机、需要了解深水中的浮动和固定结构,并在具有挑战性的,较恶劣的天气条件下运行。

氢气供应链还将包括港口和物流、管道设计和制造、传输和分配基础设施、安全评估、地上储罐和地下地质储氢等。每一项每个环节都需要熟练的操作人员。



文章来源:氢眼所见

注:本文已获得转载权,未经作者允许请勿转载


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