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真正的氢经济
作者:官方 来源:东亚论坛 所属栏目:行业知识 发布时间:2022-01-06 19:14
[ 导读 ]氢经常被吹捧为脱碳的主要参与者,事实也是如此。但它的大规模使用要晚得多,而且要比太阳能和风能低得多。包括中国、日本、韩国...

氢经常被吹捧为脱碳的主要参与者,事实也是如此,但它的大规模使用要晚得多,而且要比太阳能和风能低得多,包括中国、日本、韩国和澳大利亚在内的国家已经制定了促进氢开发的国家计划。与这些计划有关的一些讨论是不平衡的。

清洁的氢是通过电解水产生的,电解水的电力主要来自太阳能和风能。有人声称,将在出口富氢化学品的基础上建立大规模的新工业。但优良的太阳能和风能资源远比石油、天然气和煤炭更容易获得。大多数国家都能生产他们所需的大部分电力和他们自己所需的大部分清洁氢。

全球约四分之三的排放可以通过太阳能光伏和风能产生零排放的电力,再加上陆地交通(电动汽车)和供暖(电炉和热泵)的电气化来消除。这些都是现成的技术,已经在大规模部署。电动汽车和热泵的能源效率分别是氢燃料电池汽车和氢燃烧器的2倍和3 ~ 7倍。可再生的交通和供暖电气化比清洁氢的使用要快得多,因为它便宜得多。

目前,全球每年新增的发电装机容量中,约有四分之三是太阳能光伏发电或风能发电(澳大利亚的这一数字为99%)。太阳能光伏发电和风能的成本很低,而且还在继续下降。在大多数国家,太阳能和风能是目前最便宜的电力来源。储存、传输和需求响应可以很容易地以低成本平衡可变太阳能和风能发电的高渗透率。

那么,现在大规模的清洁氢在能源领域有一席之地吗?简单的回答是,并非如此。氢是一种清洁能源,可在许多地方使用。氢气可以代替煤炭或天然气发电,可以代替石油运输,也可以代替建筑物内的天然气供暖。但是来自太阳能和风能的电力做得更好。

氢就像一把瑞士军刀。您可以使用它来做很多事情,但它很少是最佳的工具。通过电解、压缩、运输和燃烧,从可再生能源中生产绿色氢是可能的。但近四分之三的能量在这个过程中损失了。运输和供热电气化的一个主要影响是电力需求的增加。最近的一项研究表明,澳大利亚的电力需求将随着交通和供暖的完全电气化而翻倍。这种额外的电力需求可以利用太阳能和风能来满足,因此需要足够的可再生发电能力。这又引出了另一个问题:东亚国内的可再生能源能满足能源需求吗?

答案是肯定的。

日本陆上太阳能和风能资源有限。但日本有着丰富的海上风力资源在其专属经济区内,有14倍在岸太阳能和近海风能资源比国家需要满足当前电力需求的100%可再生电力,如果土地和7倍需要运输、取暖和工业电气化。

重要的是,即使计入平衡成本,100%可再生电力系统的模型成本可能比当前的批发电价更便宜。大量进口氢气是不必要的,与本地的太阳能和风能发电相比,这将导致更高的电价。

如果发电不是一个问题,那么平衡呢?东亚已确定的河外抽水蓄能的储存潜力比平衡东亚100%可再生能源所需的能量高出两个数量级。抽水蓄能占全球存储能源的99%,是可用于平衡可变发电的最便宜、最成熟的大容量存储方法。河外泵送水力发电利用小型人工水库而不是天然湖泊或河流,将相关的环境和社会影响降至最低。

太阳能、风能、储存和传输共同提供了零排放、经济实惠的电力,不仅可以取代天然气或燃煤电力,还可以提供额外的电力,使陆地运输、供热和工业电气化。这些来源约占全球排放量的四分之三。由于成本高、效率低,氢气很难与这种途径竞争。

但氢将在不能直接电气化的领域发挥重要作用。航空和航运需要较高的能量密度,电池无法使用。氢可以用来生产合成的飞机和运输燃料。氢气也可以用来生产氨,氨是一种重要的化肥和化学原料。氢还可能取代钢铁工业中的炼焦煤。

这也有助于利用减少的电力生产氢,并将其储存在持续的低风和低日照时期,以及峰值电力。在一个百分之百可再生的电网中,从减少的电力中产生少量的氢可以大大减少储存的需要,从而降低电力的成本。

太阳能和风能已经赢得了能源竞赛,并将主导大多数国家的能源系统,包括东亚国家。氢在未来的清洁经济中肯定会很重要。但重要的是要保持远见:太阳能和风能将继续发挥更重要的作用。

 

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