氢能产业观察员蒂娜·凯西认为,绿氢可能就是可再生能源未来全面占据能源结构主导地位所缺少的那一块拼图。

BNEF:零碳能源占全球发电能力超四成,中国领跑

根据BNEF本周发布的分析,零碳能源目前占全球能源发电能力的40%以上;2023年新增的所有电力容量中,91%来自太阳能和风能,化石燃料仅占6%。BNEF《电力转型趋势》报告收集了140多个市场的数据,中国在可再生能源部署方面遥遥领先于其他国家;美国、巴西、加拿大和印度位列前五,合计占去年全球可再生能源发电量的60%。

绿氢:为美国等国克服清洁能源发展障碍提供方案

BNEF称,2024年上半年美国在可再生能源新投资方面仅次于中国、排名第二,但输电网络缺口和电网连接瓶颈仍阻碍可再生能源发展。新兴的绿色氢能产业可同时为这两大问题提供解决方案:大多数绿氢由电解槽分解水制成,利用风能、太阳能发电场供电生产绿氢,本质上是创建大规模、长时间的能源存储平台;氢气可通过铁路、卡车、管道或轮船运输,不必依赖现有电网输送可再生电力;电解系统还可在风能过剩的夜间或太阳能超发的白天运行。

图2

美国"区域清洁氢能中心":70亿美元计划推进氢经济

在美国,拜登政府倡导的2022年通胀削减法案(IRA)推动新一轮可再生能源投资浪潮;2021年两党基础设施法也包含关键氢能条款,指定70亿美元用于刺激美国氢能市场,启动"区域清洁氢能中心"计划,目标是整合美国不同地区的独特能源资源、市场机会和基础设施优势。部分资金支持通过碳捕获从天然气制氢,但大部分资金将投向可再生能源(以及一定程度的核能)。去年秋天美国能源部选定七个区域中心,经谈判后其中三个进入资金授予阶段:

名称 说明
太平洋西北氢能协会覆盖蒙大拿、俄勒冈和华盛顿州,人口少、空间足、可再生资源丰富(含海上风电)。计划通过支持电解槽制造业降低电解系统成本,其广泛部署对降低电解槽成本与氢气生产成本、使技术更易获得发挥关键作用;最终目标是供应绿氢,为西海岸低排放重型货运网络供能,其他用途包括农业化肥生产、工业(发电机、峰值功率、数据中心、炼油厂)和海港(短途运输、货物装卸)
加州可再生清洁氢能系统联盟(ARCHES)利用生物质和水电解生产氢气,为该州海港脱碳,并将多余氢气出口到其他市场
阿巴拉契亚地区清洁氢能中心(ARCH2)聚焦天然气和碳捕获,覆盖西弗吉尼亚、俄亥俄和宾夕法尼亚州西部。若其他中心兑现低成本绿氢供应承诺,该路线长期或难获回报,且不符合快速脱碳的紧迫要求;但《两党基础设施法》对天然气作出了豁免规定

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天然气制氢获得部分支持,但多样化是关键

与ARCH2形成对比的是,其余六个氢能中心展示了利用不同可再生资源支撑国内氢能产业多样化的路径,仍在谈判最终奖项的四个中心均不聚焦天然气:

氢能中心联盟 覆盖区域 技术路线与重点
中大西洋清洁氢能中心宾夕法尼亚东部、特拉华、新泽西利用可再生能源和核能进行水电解;可使用内政部租赁的海上风电区
德克萨斯墨西哥湾沿岸氢能中心(HyVelocity牵头)得克萨斯风光水电解及带碳捕获的天然气制氢;部署低成本天然盐穴与管道设施降低储运成本
中心地带氢能中心明尼苏达、北达科他、南达科他利用多种可再生与不可再生能源,重点服务化肥生产脱碳
中西部氢能中心伊利诺伊、印第安纳、密歇根使钢铁、玻璃制造等重工业以及发电、炼油、重型运输和航空燃料脱碳

随着区域清洁氢能中心计划的效果在未来几年显现,通胀削减法案也在推动引入支持可再生能源和储能项目的新融资工具。但这些政策需要下一任总统、国会、州议员和美国公众持续、强有力的支持,才能实现快速脱碳的最大影响。

(作者Tina Casey重点关注军事、政府和企业可持续发展、清洁技术研究和新兴能源技术,曾任纽约市环境保护局公共事务副主任)