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NETL:确定制氢技术路径和降低运输成本研究开展能源经济性相

发布时间:2022-08-16 09:47:57    来源:yaboapp官网 作者:yaboapp入口

  原标题:NETL:确定制氢技术路径和降低运输成本研究,开展能源经济性相关研究!

  近日,美国能源部国家能源技术实验室(NETL)发布《加速实现清洁经济氢能未来-化石能源的作用》报告,基于45个组织的90多名专家研讨结果,探讨了化石能源能够为美国发展清洁氢能起到的作用,并提出了政策建议。关键要点如下:

  1、实现脱碳目标,提高氢产能和利用效益,政府领导至关重要,并需要明确氢能使用理由和途径

  向氢能过渡所面临的关键问题是,如果要实现脱碳目标,清洁氢的生产和利用必须增加50倍,从现在的1000万吨/年增加至2050年超过5亿吨/年。从商业角度来看,氢能将成为能源行业中增长最大的市场之一。政府领导对于实现脱碳目标至关重要,除了采取税收抵免和激励措施,还需资助研发示范活动,并促进和鼓励政府实体之间的沟通以及各级政府(联邦、州和地方)的合作,以减少氢能项目实施的许可、监管和经济障碍。此外,还需要明确使用氢能的理由和实现特定环境效益的途径,确保以客观、公正的方式处理所有氢气生产途径。

  2、碳捕集与封存(CCS)对化石燃料产氢至关重要,政府需要采取积极行动加以支持

  在结合CCS技术进行天然气制氢过程中,碳强度受到天然气基础设施中甲烷泄漏率的显著影响。如果将甲烷泄漏降至最低,这类途径生产的“蓝氢”可能有助于实现极低的上游碳排放。可利用联邦政府购买力来刺激对氢能的需求,如将氢能用于清洁炼钢、合成氨等。CCS对化石燃料制氢的低碳化至关重要,虽然CCS在技术上几乎没有障碍,但长期责任风险问题以及对VI级二氧化碳(CO2)注入井[1]的许可耗时较长,是可能危及投资者利益的两个重要因素,解决这些问题需要政府采取积极行动。

  3、努力扩大氢能,抓住将丰富的原料生产能力、大规模基础设施、可观的存储容量和邻近工业基地等统筹结合的初始机遇,并积极采取措施应对环境正义问题[2]

  虽然每个地区都面临各自的机遇和挑战,但在工业需求集中的地方,还需考虑将氢气和二氧化碳进行地质存储的可行性。关于环境正义问题,需要通过与相关组织和地方社区开展合作,加强宣传、教育和信息共享来缓解矛盾。在这方面,美国能源部的“区域碳封存伙伴关系”(RCSP)计划是一种成功模式。此外,建议优先考虑那些有机会帮助弱势社区的氢能中心选址。例如,煤矿社区可在获取原料(如天然气、废煤和生物质)和封存CO2(通过地下储层)的同时,通过培训(如针对煤矿工人)促进再就业。除了对工作的影响外,有人建议,将处境不利的社区组织和其成员纳入项目,有助于应对环境正义组织的关注。

  4、工业界应充分利用国家能源结构转型中对氢能不断增长的需求尽快发展,投资政策需要明确,监管制度有待协调同步,投资和预算需要进一步扩大和加大支持力度

  工业界需加快向前发展,以充分利用美国能源转型中对氢能不断增长的需求。此外,利用碳捕集技术对现有化石燃料制氢设施进行改造也有较大潜力,可将捕集的CO2就近封存。氢能投资的最大挑战是政策的不确定性,而不是技术障碍。基础设施,特别是CO2和氢气输送管道以及封存设施,是发展氢能中心以及实现整体过渡的关键基础。各种监管制度也都需要进行协调和同步,以协调州际和州内的CO2和氢气输送管道和存储设施。现有管道的利用对于未来氢气专用管道建设具有重要价值。另外,联邦政府可以提供资金支持研究来帮助技术跨越前期的“死亡之谷”,实现规模开发或者早期部署。但当前在应用研究和开发方面尚存在缺口,需进一步扩大预算,开展更多的示范项目,以支持新兴技术的早期部署和大规模的技术验证。

  5、客观地对氢、氨技术路径进行技术经济和生命周期分析,以指导政策选择和前进道路

  需要以一致、科学客观的方式对基于氢、氨的技术路径进行技术经济和生命周期分析,以指导政策选择和发展道路,减少时间和资金的浪费。美国国会正在审议的《氢生产税收抵免法案》要求使用《清洁空气法案》的可再生燃料标准来确定氢生产的碳强度,并将减少温室气体排放与税收抵免挂钩。生命周期分析的现有国家级框架是为生物燃料制定的,需针对氢生产碳强度的分析方法达成一致,因为税收抵免相关政策不确定性对制氢项目的经济可行性存在着重大影响。

  管道建设项目比过去面临更多的监管障碍,使其风险更大、成本更高。因此,需寻求在天然气产地附近进行碳封存的方法。此外,还需要考虑替代传统天然气储层的碳封存方法(如CO2的地下矿化)。

  应努力促进电力和天然气公用事业公司与其他行业利益相关者之间建立伙伴关系,以支持氢能项目或氢能中心建设,充分利用氢生产、储存、输运(例如管道运输)和最终应用方面的综合协同效应。此外,将多个氢能终端应用部门结合起来可以迅速扩大规模,因此政策和法规应考虑氢能的跨行业价值。氢中心的成功建设可能需要全员参与,加深产业界、学术界、政府、非营利组织和社区团体之间的合作,以确保氢能的接受度、安全性、经济可行性和平稳过渡。

  重大安全事件和社会接受问题有可能影响氢能转型,因此应积极应对解决,如组织氢能安全培训、公众认识活动、社区对话等。氢能基础设施的可靠性和安全性将至关重要。尽管对氢气运输和存储的安全性存在许多误解,但仍有机会加深沟通交流,了解氢能反对者的担忧,并通过教育社区普及氢能的潜在好处以及运输和存储安全。为了更好地检测氢气的生产运输等环节,需确定氢监测传感器要求,明确部署和安全作业的规范和标准。

  1、政府应促进行业对话以增加氢能开发机会,推动更多合作,加深监管机构和研究者的合作

  政府应促进行业参与者(氢气生产商、管道和存储运营商、公用事业单位、运输公司、电解槽/蒸汽重整装置制造商、工业终端用户、开发商和市政当局/经济发展机构)之间的持续对话,以增加氢能开发机会。在联邦和地方层面加快扩大合作,确定协同效应。通过DOE、其他联邦机构与州政府机构之间的早期合作,在监管机构和研究人员之间建立强有力的工作关系。

  通过与环境正义组织和当地社区的协作以及更好的宣传、教育和信息共享来应对环境正义问题。评估DOE以往示范项目的成功经验并采取行动,制定相应计划,与公众就氢能部署框架进行沟通和教育。实施具有高度影响力的联邦宣传工作,为美国确定明确定义的脱碳日期。

  3、科学制定资助政策,确定制氢技术路径和降低运输成本研究,开展能源经济性相关研究

  政府资助支持美国的动态经济模型研究,以帮助理解更广泛使用氢能的挑战。基于成本、成熟度和排放强度进行研发机会路径分析。在地理信息系统(GIS)的工作支持下,结合技术经济评估,对氢能中心的优先位置进行研究。DOE内部和外部的研发机构确定最有效的制氢技术,以及如何降低输运氢成本。开展研究描述和阐明氨作为能源载体的能源经济性。

  联邦政府可以直接激励氢能生产。例如,生产税收抵免可以用来提高氢能的成本竞争力,无论是从特定的燃料/原料,还是来自于未知原料的生产,或是直接与碳强度挂钩,都可以通过生产税收抵免降低制氢成本。建议将DOE的贷款项目范围扩大至包括氢能生产和相关CCS项目。联邦政府在处理资助/融资问题时可以考虑为氢开发商提供援助的替代方案。进一步深入研究政府对甲烷热解制氢的激励措施,与甲烷蒸汽重整相比,前者无需碳封存,而且成本可以通过碳产品的销售部分抵消。

  明确在氢输运方面具有首要监管权的政府机构。制定液氢铁路运输的相关监管批准策略,以铁路运输作为管道和卡车运输的中间替代方案。制定联邦和州政府相关政策,以在管道掺混过程中实现氢气和可再生气体的同等使用。研究制定要求在所有天然气管道中使用一定比例氢气的联邦法规。制定国家氢能设备测试计划。制定并实施联邦政府采购氢的战略,创造大量需求,促使市场增加供应。通过海岸警卫队采购低碳氨、绿色炼钢等刺激氢气需求。制定联邦长期战略,定义特定市场(例如炼油厂、氨生产)所需的低碳投入或产品的百分比,为市场提供明确的响应信号。

  研究制定联邦法规以要求部分氨生产来自绿氢的可行性。考虑沿战略石油储备线建立氢能战略储备的可行性。制定美国国家环保局(EPA)政策,缩短获得VI级注入井许可所需的时间。制定政策,明确界定联邦土地的地下空间所有权,并明确与碳封存有关的长期责任风险。制定联邦法规解决碳封存所面临的责任风险和监测成本问题。

  [1] VI级井用于向深层岩层注入二氧化碳,这种长期的地下存储称为地质封存,是减少碳排放、减缓气候变化的技术。

  [2]环境正义(Environmentaljustice)指所有人在制定和执行环境法律、法规和政策时,无论种族、肤色、国籍或收入,都能得到公平的待遇和有意义的参与。