中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所邵志剛：技術(shù)創(chuàng)新+大批量生產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)綠氫降本的關(guān)鍵
12月21日，以“‘氫’裝上陣，‘碳’尋未來(lái)”為主題的山西省綠氫產(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì)量發(fā)展新技術(shù)發(fā)布會(huì)在太原舉行。
“氫能經(jīng)濟(jì)大有可為，但綠氫發(fā)展任重道遠(yuǎn)?！敝袊?guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所燃料電池研究部部長(zhǎng)邵志剛表示，成本高是目前限制電解水制氫技術(shù)大規(guī)模發(fā)展的最主要原因，技術(shù)創(chuàng)新+大批量生產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)綠氫降本的關(guān)鍵。
全球綠色航運(yùn)大會(huì)：哪種綠色燃料能夠脫穎而出
2024全球綠色航運(yùn)大會(huì)在海南儋州召開，行業(yè)領(lǐng)袖和技術(shù)專家齊聚一堂，圍繞綠色燃料的技術(shù)創(chuàng)新和實(shí)踐應(yīng)用等話題，探討航運(yùn)業(yè)實(shí)現(xiàn)零碳轉(zhuǎn)型的可能路徑。
西門子能源全球副總裁、亞太及大中華區(qū)(深圳)創(chuàng)新中心負(fù)責(zé)人趙作智介紹，燃料替代是航運(yùn)業(yè)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期減碳目標(biāo)的關(guān)鍵策略之一，具有更大的減排潛力。為了達(dá)到IMO設(shè)定的2040年減排目標(biāo)，至少占全球三分之一噸位的船舶需要使用可替代燃料。
巔峰氫儲(chǔ)：但目前在海運(yùn)行業(yè)中，尚無(wú)明確跡象表明哪種燃料將成為“最終選擇”。
馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運(yùn)中心首席執(zhí)行官Bo Cerup-Simonsen介紹，綠色甲醇因其易存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，已成為備受矚目的航運(yùn)替代燃料。截至2024年初，全球已有269艘甲醇動(dòng)力船舶在建或投入使用，涵蓋散貨船、集裝箱船和化學(xué)品船等多種船型。與綠色甲醇相比，綠色氨則具有不排放二氧化碳的優(yōu)勢(shì)，其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)可在全球氮肥生產(chǎn)基礎(chǔ)上快速擴(kuò)展，展現(xiàn)出極大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
但Bo Cerup-Simonsen也表示，盡管綠色燃料展示了巨大的發(fā)展?jié)摿?，但其高昂的生產(chǎn)成本仍然是普及應(yīng)用的主要障礙。例如，綠色甲醇的成本目前是傳統(tǒng)燃料的2到4倍。
談及綠色燃料的成本劣勢(shì)，中國(guó)工程院院士、上海交通大學(xué)講席教授黃震保持樂觀。他指出，綠色燃料的生產(chǎn)核心在于利用碳和氫兩種基本元素，可利用再生能源得到的綠電從水中提取氫氣，再結(jié)合二氧化碳、生物質(zhì)或空氣中的氮?dú)夂铣啥喾N綠色燃料。因而成本正在持續(xù)下降的綠電，為綠色燃料的規(guī)模化生產(chǎn)提供了可能。
此外，綠電具有“零邊際成本”特性，隨著風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電規(guī)模的擴(kuò)大，電力過剩時(shí)可轉(zhuǎn)化為綠色燃料，從而進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。
除了綠電降價(jià)等內(nèi)部因素，全球碳排放政策的外部因素，也將促使綠色燃料逐步扭轉(zhuǎn)成本劣勢(shì)。黃震舉例稱，若歐盟碳關(guān)稅進(jìn)一步提升至每噸150歐元，市場(chǎng)將有能力承受綠色甲醇每噸4000元人民幣的價(jià)格水平。
未來(lái)到底哪種綠色燃料能夠脫穎而出需要拭目以待。不過黃震認(rèn)為，最終勝出的燃料一定具備六項(xiàng)特征：發(fā)動(dòng)機(jī)適用性、大規(guī)模制備的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、安全性、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的完備性以及燃料的可供性。
馬士基：綠醇理想價(jià)格應(yīng)為300美元/噸才有競(jìng)爭(zhēng)力，但當(dāng)前綠醇生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于這個(gè)水平
馬士基中國(guó)脫碳業(yè)務(wù)總監(jiān)KarimFahssis表示，“我們每年要用1000多萬(wàn)噸傳統(tǒng)燃料，到2040年實(shí)現(xiàn)碳中和，若以同等熱值計(jì)算，全部用甲醇替代則需2000多萬(wàn)噸?！彼硎?，除了大規(guī)模供應(yīng)要求外，還包括足夠快供應(yīng)、替代燃料足夠便宜且足夠綠三大要素。
“2021年對(duì)于馬士基以及行業(yè)來(lái)說是非常重要的一年。這一年我們?nèi)〉媒Y(jié)論，綠醇是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要燃料，也能將公司碳中和目標(biāo)提前至2040年?！笨ㄖ赋?，是年，馬士基公布了第一批綠醇船舶燃料訂單，“這對(duì)于上游能源行業(yè)是一個(gè)巨大信號(hào)，因?yàn)榻K于有了看得見摸得著的需求。”
全球綠醇制備項(xiàng)目陸續(xù)啟動(dòng)，尤其是可再生能源迅速發(fā)展的中國(guó)，更被視為重要供應(yīng)方?？ㄕJ(rèn)為，中國(guó)基本具備生產(chǎn)有競(jìng)爭(zhēng)力的綠色燃料所需要的條件。
首先，中國(guó)豐富的風(fēng)光和生物質(zhì)廢棄物等資源可以作為綠色燃料生產(chǎn)的基礎(chǔ)；其次，中國(guó)在風(fēng)機(jī)、光伏板、電解槽、生物質(zhì)氣化爐等設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈方面優(yōu)勢(shì)明顯，加之政府重視，項(xiàng)目開發(fā)時(shí)間較快；燃料交貨地點(diǎn)也是重要優(yōu)勢(shì)，馬士基對(duì)燃料交貨地點(diǎn)的要求是具備海運(yùn)同步作業(yè)條件，即企業(yè)可以同時(shí)卸貨、運(yùn)貨、加注，“這意味著我們會(huì)選擇到集裝箱較多的港口進(jìn)行加注，中國(guó)在這方面具有優(yōu)勢(shì)明顯。”
據(jù)西門子能源全球副總裁趙作智介紹，截至今年6月，我國(guó)已規(guī)劃109個(gè)綠色甲醇項(xiàng)目，累計(jì)年產(chǎn)能超過5000萬(wàn)噸，但真正開工、具備商業(yè)邏輯且鎖定買家的項(xiàng)目卻很少，綠色燃料成本高是重要桎梏。
馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運(yùn)中心首席執(zhí)行官Bo Cerup-Simonsen表示，當(dāng)前化石燃料市場(chǎng)價(jià)約600美元/噸，由于綠醇熱值較低，理想價(jià)格應(yīng)為300美元/噸才有競(jìng)爭(zhēng)力，但當(dāng)前綠醇生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于這個(gè)水平。“目前市場(chǎng)上對(duì)支付綠色溢價(jià)的意愿非常有限?！?/p>
據(jù)介紹，當(dāng)前綠醇市場(chǎng)買方期望的價(jià)格約為2400元/噸，而生產(chǎn)企業(yè)報(bào)價(jià)則在5000元/噸左右，綠色燃料溢價(jià)較高，成本問題備受關(guān)注。
從去年開始，馬士基先后與金風(fēng)科技、隆基綠能簽訂綠色甲醇長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議，預(yù)計(jì)在2026年實(shí)現(xiàn)首批燃料供應(yīng)，有效期將持續(xù)至2030年后。
據(jù)巔峰了解，這兩份協(xié)議商務(wù)模式均為鎖定長(zhǎng)期固定價(jià)格和固定供應(yīng)量，以此使供需雙方共擔(dān)成本和風(fēng)險(xiǎn)。
如果想和馬士基簽這樣的協(xié)議，供應(yīng)方必須對(duì)自己的項(xiàng)目有足夠的把握。
黃震院士介紹，2023年我國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)達(dá)到14.5億瓦，首次超過全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)的50%，今年6月我國(guó)風(fēng)光發(fā)電裝機(jī)歷史性超過了煤電裝機(jī)，正成為保障電力供應(yīng)的新力量。
隨著我國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)快速增長(zhǎng)，在電力需求低谷和風(fēng)光大發(fā)時(shí)存在大量過剩電力。充分利用這些低價(jià)綠電，制取電制燃料氫氨、醇醚和合成燃料，既可實(shí)現(xiàn)新能源有效存儲(chǔ)與消納，又可實(shí)現(xiàn)非電能源燃料的脫碳，對(duì)于難以電氣化的行業(yè)零碳化發(fā)揮重要作用，將為我國(guó)能源變革和碳中和目標(biāo)達(dá)成提供有效解決方案。
“但仍有一個(gè)問題沒有解決，風(fēng)光新能源具有波動(dòng)性和隨機(jī)性。要使新能源成為主體能源，儲(chǔ)能不可或缺?！秉S震認(rèn)為，除了物理儲(chǔ)能（抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能）和電池儲(chǔ)能（鋰電池、液流電池）之外，燃料儲(chǔ)能同樣重要。必須利用綠電能量的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)化，克服風(fēng)、光資源波動(dòng)性大的天然缺陷。利用綠電制取可再生燃料氫氨、醇醚和合成燃料，將實(shí)現(xiàn)新能源的有效存儲(chǔ)和非電能源燃料的脫碳。
他進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，利用零碳電力制取氫、氨和合成燃料，既提供綠色燃料，又是一種新型儲(chǔ)能方式，在儲(chǔ)能規(guī)模和儲(chǔ)能時(shí)間方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，便于儲(chǔ)存與運(yùn)輸，可實(shí)現(xiàn)跨季節(jié)大規(guī)模儲(chǔ)能與廣域共享。上海交通大學(xué)利用零碳電力，共電解二氧化碳和水制取一氧化碳和氫，再進(jìn)一步通過費(fèi)托合成制取長(zhǎng)碳鏈高能量密度的合成液體燃料。這類燃料可以用在車船上，也可以再次發(fā)電上網(wǎng)。預(yù)計(jì)到2030年，電制燃料走向大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。
“未來(lái)可以通過陽(yáng)光、水、二氧化碳制備各種可再生合成燃料，最重要的是可以使能源獨(dú)立——不再依賴化石能源?！秉S震表示。
黃震對(duì)電制合成燃料進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析時(shí)稱，其成本很大程度取決于制氫的綠電價(jià)格、生物質(zhì)或碳捕集的成本。電制合成燃料的成本，不能僅從內(nèi)部看，還要從外部看；不能僅從靜態(tài)看，更要從動(dòng)態(tài)看，更要看全球碳約束，如歐盟碳關(guān)稅、碳配額及碳獎(jiǎng)懲等的影響。在太陽(yáng)能和風(fēng)能得到充分利用的未來(lái)，人們可以像今天通過互聯(lián)網(wǎng)近乎免費(fèi)地生產(chǎn)和消費(fèi)信息一樣，綠電具有零邊際成本特性。
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