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2050氢能展望报告-NDV-2022.pdf
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2050
氢能展望报告
2022年能源转型展望
系列报告之一
2
目录
前言
3
概要
4
1 简介
8
1.1 氢的特性 9
1.2 当今氢的工业用途和抱负 12
1.3 氢的价值链 15
1.4 安 全 、风 险 和 危 害 20
1.5 氢的投资风险 26
2 氢政策和战略 30
2.1 政策和氢转型 30
2.2 政策和监管形势 34
2.3 区域氢能政策制定 37
2.4 本氢能预测报告中的政策因素 46
3 氢的生产
48
3.1 制氢方法
48
3.2
化石燃料制氢:甲烷重整制氢和煤气化制氢
50
3.3
电力制氢:电解制氢
52
4 氢的储存和运输
56
4.1 氢的运输和储存方法
56
4.2 储存 58
4.3 运输系统 61
4.4 输配管道 65
4.5 氢的船运 66
5
氢 :供 需 预 测
70
5.1 氢的生产 73
5.2 氢作为原料
78
5.3 氢作为能源
81
6
贸易基础设施
92
6.1 跨区域海上运输 93
6.2 管道运输
94
参考资料 96
DNV — 2050氢能展望报告
3
欢迎参阅DNV对2050年能源转型中氢能的首份独立预
测报告。
尽管有雄心勃勃的声明显示氢在能源转型中可能发挥的
重要作用,但目前生产的低碳和可再生氢的数量几乎可
以忽略不计。
这当然会改变。但关键问题是,何时改变以及改变多少?
我 们 发 现 ,到 2050年,氢能可能仅满足全球能源需求的
5%,比净零路径中应有的份额少三分之二。显然,全球
需要更强有力的政策将氢能推向满足《巴黎协定》所需
的水平。在这里,参考欧洲的扶持政策是有指导意义的:
到2050年 ,氢 可 能 占 能 源 结 构 的 11% 。
全球能源需求的5%意味着超过2亿吨氢转化为能源载
体,这仍然是一个巨大的数字。其中五分之一是氨,另外
五分之一包括e-燃 料 ,如 e-甲醇和清洁航空燃料,其余为
纯氢。
氢是宇宙中最富含的元素,但我们只能在化石燃料、气
体和水等化合物中制取。释放这些氢分子需要大量的
能源—通过对天然气进行蒸汽甲烷重整加以CCS以“ 蓝
氢”形式制取,或者通过电解从水和可再生电力中以“绿
氢 ”形 式 制 取 。
到2050年 ,超 过 70%的氢将以绿氢方式制取。由于制造
绿氢过程中会有能量损失,理想情况下,应首先利用可
再生能源在电力结构中替代煤炭,并在一定程度上替代
天然气。在实践中,会有一些重叠,因为氢是可变可再生
能源的一种重要储存形式。但不可否认,风能和太阳能
光伏是绿色氢能的先决条件;我们的雄心越大,这些资
源的用途就越大。
与直接电气化相比,氢能价格高昂且效率低下。在很多方
面 ,应 该 考 虑 作 为 最 后 的 低 碳 能 源 。但 是 ,氢 能 又 是 迫
切需要的。在那些难以或不可能电气化的领域,如航空、
航运和高温工艺流程,尤其需要氢能。在某些国家,如
英国,氢在某种程度上可以通过现有的天然气配送网络
以低于转换为电力的批发成本交付给最终用户使用。
前言
前言
Remi Eriksen
集团总裁兼首席执行官
DNV
由于氢对脱碳至关重要,因此安全不能成为其致命弱
点。DNV在这方面处于领先地位:氢设施可以设计成与
广泛接受的天然气设施一样安全或更好。这意味着必须
在氢能生产和配送系统中设计安全措施,且必须在其整
个生命周期内正确运行和维护。同样的方法必须扩展到
作为氢载体的氨,它将被大量用于航运的脱碳目标。就
这一方面而言,其毒性是一个重点关注问题,必须进行
相应的管理。
对启动和扩大氢能规模的技术和政策进行分析,然后模
拟氢如何与其他能源载体竞争并非易事。
正如我们在本报告中解释的那样,将会有许多氢价值
链 ,不 仅 在 成 本 方 面 进 行 竞 争 ,而 且 在 时 间 、地 理 、排
放强度、风险接受标准、纯度和最终用途的适应性方面
进行竞争。对于我的同事们为向您提供这一重要预测报
告所做的工作,我深表骄傲,并一如既往地期待您的反
馈。
4
概要
图示1
用于能源目的的氢及其衍生物生产的全球年平均
支出额
不包括与非能源原料使用相关的支出
单位:十亿USD/年
图示2
按生产路线分列的用于能源目的的氢及其衍生物
的全球产量
专用可再生电解
基于化石能源并采用CCS
并网电解
单位:吨H
2
/年
DNV — 2050氢能展望报告
预测
• 可再生和低碳氢对于实现《巴黎协定》中难以减排行业的脱碳目标至关重要。为了实现目标,到本世纪中
叶,氢能需要满足世界能源需求的15%左右。
• 我们预测,与《巴黎协定》的要求相比,全球氢的应用规模非常低且较晚到2030年达到全球最终能
源结构的0.5%,到 2050年达到5%,尽管氢在世界一些地区的能源结构中所占的份额将是这些百分比
的两倍。
• 从现在到2050年,全球生产能源用氢的支出将达到6.8万亿美元,另 外 1800亿美元用于氢管道, 5300 亿
美元用于建设和运营氨终端。
概要
5
• 到2050年,基于电网的电解成本将大幅下降,届时平均约为1.5美元/千克,在某些地区,专用可再生电解产
生的绿氢及蓝氢也将达到这一成本水平。蓝氢的全球平均价格将从2030年的2.5美元/千克降至2050年的
2.2美元/千克。在美国等能够获得廉价天然气的地区,成本已经达到2美元/千克。在全球范围内,绿氢将
在未来十年内达到与蓝氢的成本平价。
• 在大多数地区,绿氢将越来越多地成为最便宜的生产形式。到2050年,72%用作能源载体的氢及其衍生物
将基于电力,28%的蓝氢来自使用CCS的 化 石 燃 料 ,低 于 2030年的34%。一 些 天 然 气 价 格 低 廉 的 地 区 将 拥
有更高的蓝氢份额。
• 出于成本方面的考虑,全球超过50%的氢管道从天然气管道重新利用,在 某 些 地 区 高 达 80%,因 为 重 新 利
用管道的成本预计仅为新建工程成本的10-35%。
图示3
氢气的平准化成本
甲烷重整加CCS 专用可再生电解 基于电网的电解
获得支持后的平准化生产成本
单位:USD/kgH
2
加权世界平均值
图示4
全球氢能管网容量
新建
基于天然气管道重新利用
包括运输、配送和交易管道。 以太瓦公里为单位的容量;峰值流量乘以管道长
度的复合度量
单位:TW-km
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