中國科學院大連化學物理研究所邵志剛：技術創(chuàng)新+大批量生產(chǎn)是實現(xiàn)綠氫降本的關鍵
12月21日，以“‘氫’裝上陣，‘碳’尋未來”為主題的山西省綠氫產(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì)量發(fā)展新技術發(fā)布會在太原舉行。
“氫能經(jīng)濟大有可為，但綠氫發(fā)展任重道遠。”中國科學院大連化學物理研究所燃料電池研究部部長邵志剛表示，成本高是目前限制電解水制氫技術大規(guī)模發(fā)展的最主要原因，技術創(chuàng)新+大批量生產(chǎn)是實現(xiàn)綠氫降本的關鍵。
全球綠色航運大會：哪種綠色燃料能夠脫穎而出
2024全球綠色航運大會在海南儋州召開，行業(yè)領袖和技術專家齊聚一堂，圍繞綠色燃料的技術創(chuàng)新和實踐應用等話題，探討航運業(yè)實現(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)新中心負責人趙作智介紹，燃料替代是航運業(yè)實現(xiàn)長期減碳目標的關鍵策略之一，具有更大的減排潛力。為了達到IMO設定的2040年減排目標，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：但目前在海運行業(yè)中，尚無明確跡象表明哪種燃料將成為“最終選擇”。
馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運中心首席執(zhí)行官Bo Cerup-Simonsen介紹，綠色甲醇因其易存儲和運輸?shù)膬?yōu)勢，已成為備受矚目的航運替代燃料。截至2024年初，全球已有269艘甲醇動力船舶在建或投入使用，涵蓋散貨船、集裝箱船和化學品船等多種船型。與綠色甲醇相比，綠色氨則具有不排放二氧化碳的優(yōu)勢，其基礎設施建設可在全球氮肥生產(chǎn)基礎上快速擴展，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Γ涓甙旱纳a(chǎn)成本仍然是普及應用的主要障礙。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，中國工程院院士、上海交通大學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)或空氣中的氮氣合成多種綠色燃料。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，隨著風能、太陽能發(fā)電規(guī)模的擴大，電力過剩時可轉(zhuǎn)化為綠色燃料，從而進一步降低生產(chǎn)成本。
除了綠電降價等內(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。黃震舉例稱，若歐盟碳關稅進一步提升至每噸150歐元，市場將有能力承受綠色甲醇每噸4000元人民幣的價格水平。
未來到底哪種綠色燃料能夠脫穎而出需要拭目以待。不過黃震認為，最終勝出的燃料一定具備六項特征：發(fā)動機適用性、大規(guī)模制備的經(jīng)濟性、環(huán)保性、安全性、法規(guī)標準的完備性以及燃料的可供性。
馬士基：綠醇理想價格應為300美元/噸才有競爭力，但當前綠醇生產(chǎn)成本遠高于這個水平
馬士基中國脫碳業(yè)務總監(jiān)KarimFahssis表示，“我們每年要用1000多萬噸傳統(tǒng)燃料，到2040年實現(xiàn)碳中和，若以同等熱值計算，全部用甲醇替代則需2000多萬噸。”他表示，除了大規(guī)模供應要求外，還包括足夠快供應、替代燃料足夠便宜且足夠綠三大要素。
“2021年對于馬士基以及行業(yè)來說是非常重要的一年。這一年我們?nèi)〉媒Y(jié)論，綠醇是實現(xiàn)碳中和的重要燃料，也能將公司碳中和目標提前至2040年。”卡卡指出，是年，馬士基公布了第一批綠醇船舶燃料訂單，“這對于上游能源行業(yè)是一個巨大信號，因為終于有了看得見摸得著的需求。”
全球綠醇制備項目陸續(xù)啟動，尤其是可再生能源迅速發(fā)展的中國，更被視為重要供應方。卡卡認為，中國基本具備生產(chǎn)有競爭力的綠色燃料所需要的條件。
首先，中國豐富的風光和生物質(zhì)廢棄物等資源可以作為綠色燃料生產(chǎn)的基礎；其次，中國在風機、光伏板、電解槽、生物質(zhì)氣化爐等設備產(chǎn)業(yè)鏈方面優(yōu)勢明顯，加之政府重視，項目開發(fā)時間較快；燃料交貨地點也是重要優(yōu)勢，馬士基對燃料交貨地點的要求是具備海運同步作業(yè)條件，即企業(yè)可以同時卸貨、運貨、加注，“這意味著我們會選擇到集裝箱較多的港口進行加注，中國在這方面具有優(yōu)勢明顯。”
據(jù)西門子能源全球副總裁趙作智介紹，截至今年6月，我國已規(guī)劃109個綠色甲醇項目，累計年產(chǎn)能超過5000萬噸，但真正開工、具備商業(yè)邏輯且鎖定買家的項目卻很少，綠色燃料成本高是重要桎梏。
馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運中心首席執(zhí)行官Bo Cerup-Simonsen表示，當前化石燃料市場價約600美元/噸，由于綠醇熱值較低，理想價格應為300美元/噸才有競爭力，但當前綠醇生產(chǎn)成本遠高于這個水平。“目前市場上對支付綠色溢價的意愿非常有限。”
據(jù)介紹，當前綠醇市場買方期望的價格約為2400元/噸，而生產(chǎn)企業(yè)報價則在5000元/噸左右，綠色燃料溢價較高，成本問題備受關注。
從去年開始，馬士基先后與金風科技、隆基綠能簽訂綠色甲醇長期供應協(xié)議，預計在2026年實現(xiàn)首批燃料供應，有效期將持續(xù)至2030年后。
據(jù)巔峰了解，這兩份協(xié)議商務模式均為鎖定長期固定價格和固定供應量，以此使供需雙方共擔成本和風險。
如果想和馬士基簽這樣的協(xié)議，供應方必須對自己的項目有足夠的把握。
黃震院士介紹，2023年我國可再生能源發(fā)電裝機達到14.5億瓦，首次超過全國發(fā)電總裝機的50%，今年6月我國風光發(fā)電裝機歷史性超過了煤電裝機，正成為保障電力供應的新力量。
隨著我國可再生能源發(fā)電裝機快速增長，在電力需求低谷和風光大發(fā)時存在大量過剩電力。充分利用這些低價綠電，制取電制燃料氫氨、醇醚和合成燃料，既可實現(xiàn)新能源有效存儲與消納，又可實現(xiàn)非電能源燃料的脫碳，對于難以電氣化的行業(yè)零碳化發(fā)揮重要作用，將為我國能源變革和碳中和目標達成提供有效解決方案。
“但仍有一個問題沒有解決，風光新能源具有波動性和隨機性。要使新能源成為主體能源，儲能不可或缺。”黃震認為，除了物理儲能（抽水蓄能、壓縮空氣儲能）和電池儲能（鋰電池、液流電池）之外，燃料儲能同樣重要。必須利用綠電能量的存儲、轉(zhuǎn)化，克服風、光資源波動性大的天然缺陷。利用綠電制取可再生燃料氫氨、醇醚和合成燃料，將實現(xiàn)新能源的有效存儲和非電能源燃料的脫碳。
他進一步強調(diào)，利用零碳電力制取氫、氨和合成燃料，既提供綠色燃料，又是一種新型儲能方式，在儲能規(guī)模和儲能時間方面具有獨特優(yōu)勢，便于儲存與運輸，可實現(xiàn)跨季節(jié)大規(guī)模儲能與廣域共享。上海交通大學利用零碳電力，共電解二氧化碳和水制取一氧化碳和氫，再進一步通過費托合成制取長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)。預計到2030年，電制燃料走向大規(guī)模的商業(yè)化應用。
“未來可以通過陽光、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立——不再依賴化石能源。”黃震表示。
黃震對電制合成燃料進行技術經(jīng)濟分析時稱，其成本很大程度取決于制氫的綠電價格、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，更要從動態(tài)看，更要看全球碳約束，如歐盟碳關稅、碳配額及碳獎懲等的影響。在太陽能和風能得到充分利用的未來，人們可以像今天通過互聯(lián)網(wǎng)近乎免費地生產(chǎn)和消費信息一樣，綠電具有零邊際成本特性。
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