氢能专题之二:住行发电用氢端及应用开阔之路.pdf

●交通用氢:NZE情景下至2030年交通用氢量有望达800万吨,其中需求最大
的领城为汽车(50%)和船舶(45%)。1)汽车用氢:2022年全球氢燃料电
池汽车保有量同比增长超40%,韩国和美国为前两大市场,中国主要发展氢能
重卡。在美国加州及美国15个州承诺协定基础上,26届联合国气候变化大会
达成全球谅解备忘录,共同推动零排放中重型车辆的发展。欧洲地区,建立
H2Accelerate合作组织,分阶段部署目标在2030s实现燃料电池卡车的全面工
业化;2023年9月22日欧盟将AFIR法案正式立为法律,有望加速加氢基础
设施的建设。亚洲国家中,日本和韩国均提出燃料电池车的发展目标。2)船舶
用氨:国际海事组织和部分国家已制定降碳减排的战略,并且从2024年起航运
将纳入欧盟的碳排放交易系统。目前船舶用氢的示范项目主要在挪威、荷兰、
美国等海运较为发达的国家,使用液氢或氢燃料电池提供动力。3)铁路用氢:
氢燃料电池列车为铁路脱碳提供了解决方案,目前德国较为领先,2023年6月
Alstom的36列氢燃料列车率先投入使用,单程已经成功行驶1175km。4)航
空用氢:2022年欧盟提升航空可持续再生燃料(SAF)使用份额目标,计划到
2030年航空用SAF比例为2%,目前计划项目的比例仅0.5%。目前Universal
Hydrogen、ZeroAvia等初创公司研发氢动力飞机取得突破。
·氢燃料汽车成本的平准化:未来燃料汽车的成本下降主要由规模提升和技术进步驱动。规模经济方面,通过规模化生产包括膜电极在内的核心零部件实现成本降低;技术进步方面,可以降低催化剂含铂量、优化膜电极设计等。储氢系统的成本下降速度可能低于燃料电池系统。综合来看,在重卡等领城以及低温、续驶里程要求长等特定场景下,氢燃料汽车相对更具竞争力。
●建筑用氢:NZE情景下至2030年建筑用氢量有望达100万吨,短期可能主要以现有天然气网络掺氢形式发展,长期用纯氢供暖的需求潜力巨大。1)固定燃料电池:2022年建筑用燃料电池增长较为缓慢,已有装机量前几名为美国(600MW)、日本(315MW)、欧洲(230MW)和韩国(20MW)。日本由于ENE-FARM计划的实施,燃料电池微型热电联产(CHP)机组的累计销量已
超过45万台。2)天然气掺氨:英美澳等国家已经开始天然气掺氢的可行性分析和试验,目前主流供暖市场已经能够实现3%~-5%掺氢,按全球建筑中的天然气供应掺氢3%将提高清洁氢的年需求量1200万吨(目前氢产量的约17%)。此外,掺氢锅炉的设备标准正逐步建立(包括100%纯氢锅炉),欧洲于2022年2月发布UN/TS11854标准,涵盖燃烧掺氢高达20%的甲烷混合物的锅炉。
3)纯氨供暖:长期来看较大的商业建筑、建筑综合体、区域电网使用100%纯氢供暖的成本最低,但需要氢气价格在1.5-3美元/kg范围内纯氢供暖较燃烧天然气和热泵才具备相对竞争力。如果主流市场采用纯氢供暖,至2030年全球纯氢供暖氢需求量将达1200-2000万吨。
●发电用氢:目前用氢发电仅占全球发电量的不到0.2%,但未来潜力较大,假设2030年全球气轮机1%实现用氢或氨燃烧对应氢需求量450万吨。2030年发电用氢电力装机有望超5.8GW,其中70%为气轮机掺氢混燃,区域主要集中在亚太(39%)、欧洲(36%)和北美(25%)地区。未来发电用氢的需求潜力
包括:1)煤电厂掺氨混燃:全球煤电厂实现20%掺氨混燃可减排约20%,对
应需要6.7亿吨低碳氨和1.2亿吨氢。2)柔性发电:氢和氨可以作为气轮机和联合循环燃气轮机的燃料,通过负载平衡和调峰发电提供电力系统灵活性。目前全球可以掺氢燃烧的气轮机机组装机量已经达到至少70GW。3)大规模长时储能:氢可以作为可再生能源份额提高后的灵活性电力系统实现长时大规模储能的潜在选择,放电持续时间在20-45小时压缩氢或为储能的最经济选择。
●风险提示。下游需求不及预期,政策推动不及预期。1.交通用氢
氢长期以来一直被作为一种潜在的交通燃料,可以作为石油和天然气的替代品以及电力和生物燃料的补充品。根据IEA2022年《Global Hydrogen Review》,2021年全球交通用氢总需求量超3万吨,同比增长超60%。但目前交通用氢量只占氢总需求量
的0.03%,氢作为交通燃料仅占交通用能的0.003%。
至2030年交通用氢量有望达800万吨,其中需求最大的领城为汽车(50%)和船舶(45%)。根据IEA2023年《Global Hydrogen Review》,在碳中和(NZE)情境下至2030年交通部门用氢需求量将达到800万吨,其中需求量最大的领域为汽车(50%)和船舶(45%)。此外,还将有800万吨氢有望用于生产氨和其他可再生燃料,用于船舶和航空领域。

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