近日,美國(guó)能源部國(guó)家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(NETL)發(fā)布《加速實(shí)現(xiàn)清潔經(jīng)濟(jì)氫能未來(lái)-化石能源的作用》報(bào)告,基于45個(gè)組織的90多名專家研討結(jié)果,探討了化石能源能夠?yàn)槊绹?guó)發(fā)展清潔氫能起到的作用,并提出了
政策建議。關(guān)鍵要點(diǎn)如下:
一、關(guān)鍵結(jié)論
1、實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo),提高氫產(chǎn)能和利用效益,政府領(lǐng)導(dǎo)至關(guān)重要,并需要明確氫能使用理由和途徑
向氫能過(guò)渡所面臨的關(guān)鍵
問(wèn)題是,如果要實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo),清潔氫的生產(chǎn)和利用必須增加50倍,從現(xiàn)在的1000萬(wàn)噸/年增加至2050年超過(guò)5億噸/年。從商業(yè)角度來(lái)看,氫能將成為能源行業(yè)中增長(zhǎng)最大的
市場(chǎng)之一。政府領(lǐng)導(dǎo)對(duì)于實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo)至關(guān)重要,除了采取稅收抵免和激勵(lì)措施,還需資助研發(fā)示范活動(dòng),并促進(jìn)和鼓勵(lì)政府實(shí)體之間的溝通以及各級(jí)政府(聯(lián)邦、州和地方)的合作,以減少氫能項(xiàng)目實(shí)施的許可、監(jiān)管和經(jīng)濟(jì)障礙。此外,還需要明確使用氫能的理由和實(shí)現(xiàn)特定環(huán)境效益的途徑,確保以客觀、公正的方式處理所有氫氣生產(chǎn)途徑。
2、碳捕集與封存(CCS)對(duì)化石燃料產(chǎn)氫至關(guān)重要,政府需要采取積極行動(dòng)加以支持
在結(jié)合CCS技術(shù)進(jìn)行天然氣制氫過(guò)程中,
碳強(qiáng)度受到天然氣基礎(chǔ)設(shè)施中甲烷泄漏率的顯著影響。如果將甲烷泄漏降至最低,這類途徑生產(chǎn)的“藍(lán)氫”可能有助于實(shí)現(xiàn)極低的上游
碳排放。可利用聯(lián)邦政府購(gòu)買(mǎi)力來(lái)刺激對(duì)氫能的需求,如將氫能用于清潔煉鋼、合成氨等。CCS對(duì)化石燃料制氫的低碳化至關(guān)重要,雖然CCS在技術(shù)上幾乎沒(méi)有障礙,但長(zhǎng)期責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題以及對(duì)VI級(jí)二氧化碳(CO2)注入井[1]的許可耗時(shí)較長(zhǎng),是可能危及投資者利益的兩個(gè)重要因素,解決這些問(wèn)題需要政府采取積極行動(dòng)。
3、努力擴(kuò)大氫能,抓住將豐富的原料生產(chǎn)能力、大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施、可觀的存儲(chǔ)容量和鄰近工業(yè)基地等統(tǒng)籌結(jié)合的初始機(jī)遇,并積極采取措施應(yīng)對(duì)環(huán)境正義問(wèn)題[2]
雖然每個(gè)地區(qū)都面臨各自的機(jī)遇和挑戰(zhàn),但在工業(yè)需求集中的地方,還需考慮將氫氣和二氧化碳進(jìn)行地質(zhì)存儲(chǔ)的可行性。關(guān)于環(huán)境正義問(wèn)題,需要通過(guò)與相關(guān)組織和地方社區(qū)開(kāi)展合作,加強(qiáng)宣傳、教育和信息共享來(lái)緩解矛盾。在這方面,美國(guó)能源部的“區(qū)域碳封存伙伴關(guān)系”(RCSP)計(jì)劃是一種成功模式。此外,建議優(yōu)先考慮那些有機(jī)會(huì)幫助弱勢(shì)社區(qū)的氫能中心選址。例如,煤礦社區(qū)可在獲取原料(如天然氣、廢煤和生物質(zhì))和封存CO2(通過(guò)地下儲(chǔ)層)的同時(shí),通過(guò)培訓(xùn)(如針對(duì)煤礦工人)促進(jìn)再就業(yè)。除了對(duì)工作的影響外,有人建議,將處境不利的社區(qū)組織和其成員納入項(xiàng)目,有助于應(yīng)對(duì)環(huán)境正義組織的關(guān)注。
4、工業(yè)界應(yīng)充分利用國(guó)家能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中對(duì)氫能不斷增長(zhǎng)的需求盡快發(fā)展,投資政策需要明確,監(jiān)管制度有待協(xié)調(diào)同步,投資和預(yù)算需要進(jìn)一步擴(kuò)大和加大支持力度
工業(yè)界需加快向前發(fā)展,以充分利用美國(guó)能源轉(zhuǎn)型中對(duì)氫能不斷增長(zhǎng)的需求。此外,利用碳捕集技術(shù)對(duì)現(xiàn)有化石燃料制氫設(shè)施進(jìn)行改造也有較大潛力,可將捕集的CO2就近封存。氫能投資的最大挑戰(zhàn)是政策的不確定性,而不是技術(shù)障礙。基礎(chǔ)設(shè)施,特別是CO2和氫氣輸送管道以及封存設(shè)施,是發(fā)展氫能中心以及實(shí)現(xiàn)整體過(guò)渡的關(guān)鍵基礎(chǔ)。各種監(jiān)管制度也都需要進(jìn)行協(xié)調(diào)和同步,以協(xié)調(diào)州際和州內(nèi)的CO2和氫氣輸送管道和存儲(chǔ)設(shè)施。現(xiàn)有管道的利用對(duì)于未來(lái)氫氣專用管道建設(shè)具有重要價(jià)值。另外,聯(lián)邦政府可以提供資金支持研究來(lái)幫助技術(shù)跨越前期的“死亡之谷”,實(shí)現(xiàn)規(guī)模開(kāi)發(fā)或者早期部署。但當(dāng)前在應(yīng)用研究和開(kāi)發(fā)方面尚存在缺口,需進(jìn)一步擴(kuò)大預(yù)算,開(kāi)展更多的示范項(xiàng)目,以支持新興技術(shù)的早期部署和大規(guī)模的技術(shù)驗(yàn)證。
5、客觀地對(duì)氫、氨技術(shù)路徑進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)和生命周期分析,以指導(dǎo)政策選擇和前進(jìn)道路
需要以一致、科學(xué)客觀的方式對(duì)基于氫、氨的技術(shù)路徑進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)和生命周期分析,以指導(dǎo)政策選擇和發(fā)展道路,減少時(shí)間和資金的浪費(fèi)。美國(guó)國(guó)會(huì)正在審議的《氫生產(chǎn)稅收抵免法案》要求使用《清潔空氣法案》的可再生燃料標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定氫生產(chǎn)的碳強(qiáng)度,并將減少溫室氣體排放與稅收抵免掛鉤。生命周期分析的現(xiàn)有國(guó)家級(jí)框架是為生物燃料制定的,需針對(duì)氫生產(chǎn)碳強(qiáng)度的分析方法達(dá)成一致,因?yàn)槎愂盏置庀嚓P(guān)政策不確定性對(duì)制氫項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性存在著重大影響。
6、是否具備碳封存能力對(duì)于區(qū)域內(nèi)更廣泛地生產(chǎn)“藍(lán)氫”至關(guān)重要
管道建設(shè)項(xiàng)目比過(guò)去面臨更多的監(jiān)管障礙,使其風(fēng)險(xiǎn)更大、成本更高。因此,需尋求在天然氣產(chǎn)地附近進(jìn)行碳封存的方法。此外,還需要考慮替代傳統(tǒng)天然氣儲(chǔ)層的碳封存方法(如CO2的地下礦化)。
7、促進(jìn)多方協(xié)同合作以擴(kuò)大氫能規(guī)模
應(yīng)努力促進(jìn)
電力和天然氣公用事業(yè)公司與其他行業(yè)利益相關(guān)者之間建立伙伴關(guān)系,以支持氫能項(xiàng)目或氫能中心建設(shè),充分利用氫生產(chǎn)、儲(chǔ)存、輸運(yùn)(例如管道
運(yùn)輸)和最終應(yīng)用方面的綜合協(xié)同效應(yīng)。此外,將多個(gè)氫能終端應(yīng)用部門(mén)結(jié)合起來(lái)可以迅速擴(kuò)大規(guī)模,因此政策和
法規(guī)應(yīng)考慮氫能的跨行業(yè)價(jià)值。氫中心的成功建設(shè)可能需要全員參與,加深產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界、政府、非營(yíng)利組織和社區(qū)團(tuán)體之間的合作,以確保氫能的接受度、安全性、經(jīng)濟(jì)可行性和平穩(wěn)過(guò)渡。
8、積極應(yīng)對(duì)解決氫能的社會(huì)接受問(wèn)題
重大安全事件和社會(huì)接受問(wèn)題有可能影響氫能轉(zhuǎn)型,因此應(yīng)積極應(yīng)對(duì)解決,如組織氫能安全培訓(xùn)、公眾認(rèn)識(shí)活動(dòng)、社區(qū)對(duì)話等。氫能基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性和安全性將至關(guān)重要。盡管對(duì)氫氣運(yùn)輸和存儲(chǔ)的安全性存在許多誤解,但仍有機(jī)會(huì)加深溝通交流,了解氫能反對(duì)者的擔(dān)憂,并通過(guò)教育社區(qū)普及氫能的潛在好處以及運(yùn)輸和存儲(chǔ)安全。為了更好地檢測(cè)氫氣的生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié),需確定氫監(jiān)測(cè)傳感器要求,明確部署和安全作業(yè)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。
二、政府行動(dòng)建議
1、政府應(yīng)促進(jìn)行業(yè)對(duì)話以增加氫能開(kāi)發(fā)機(jī)會(huì),推動(dòng)更多合作,加深監(jiān)管機(jī)構(gòu)和研究者的合作
政府應(yīng)促進(jìn)行業(yè)參與者(氫氣生產(chǎn)商、管道和存儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)商、公用事業(yè)單位、運(yùn)輸公司、電解槽/蒸汽重整裝置制造商、工業(yè)終端用戶、開(kāi)發(fā)商和市政當(dāng)局/經(jīng)濟(jì)發(fā)展機(jī)構(gòu))之間的持續(xù)對(duì)話,以增加氫能開(kāi)發(fā)機(jī)會(huì)。在聯(lián)邦和地方層面加快擴(kuò)大合作,確定協(xié)同效應(yīng)。通過(guò)DOE、其他聯(lián)邦機(jī)構(gòu)與州政府機(jī)構(gòu)之間的早期合作,在監(jiān)管機(jī)構(gòu)和研究人員之間建立強(qiáng)有力的工作關(guān)系。
2、積極采取措施應(yīng)對(duì)環(huán)境正義問(wèn)題,大力普及氫能的公眾溝通教育和宣傳工作
通過(guò)與環(huán)境正義組織和當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的協(xié)作以及更好的宣傳、教育和信息共享來(lái)應(yīng)對(duì)環(huán)境正義問(wèn)題。評(píng)估DOE以往示范項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)并采取行動(dòng),制定相應(yīng)計(jì)劃,與公眾就氫能部署框架進(jìn)行溝通和教育。實(shí)施具有高度影響力的聯(lián)邦宣傳工作,為美國(guó)確定明確定義的脫碳日期。
3、科學(xué)制定資助政策,確定制氫技術(shù)路徑和降低運(yùn)輸成本研究,開(kāi)展能源經(jīng)濟(jì)性相關(guān)研究
政府資助支持美國(guó)的動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)模型研究,以幫助理解更廣泛使用氫能的挑戰(zhàn)。基于成本、成熟度和排放強(qiáng)度進(jìn)行研發(fā)機(jī)會(huì)路徑分析。在地理信息系統(tǒng)(GIS)的工作支持下,結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估,對(duì)氫能中心的優(yōu)先位置進(jìn)行研究。DOE內(nèi)部和外部的研發(fā)機(jī)構(gòu)確定最有效的制氫技術(shù),以及如何降低輸運(yùn)氫成本。開(kāi)展研究描述和闡明氨作為能源載體的能源經(jīng)濟(jì)性。
4、實(shí)施財(cái)政激勵(lì)措施,包括稅收抵免、貸款項(xiàng)目等
聯(lián)邦政府可以直接激勵(lì)氫能生產(chǎn)。例如,生產(chǎn)稅收抵免可以用來(lái)提高氫能的成本競(jìng)爭(zhēng)力,無(wú)論是從特定的燃料/原料,還是來(lái)自于未知原料的生產(chǎn),或是直接與碳強(qiáng)度掛鉤,都可以通過(guò)生產(chǎn)稅收抵免降低制氫成本。建議將DOE的貸款項(xiàng)目范圍擴(kuò)大至包括氫能生產(chǎn)和相關(guān)CCS項(xiàng)目。聯(lián)邦政府在處理資助/融資問(wèn)題時(shí)可以考慮為氫開(kāi)發(fā)商提供援助的替代方案。進(jìn)一步深入研究政府對(duì)甲烷熱解制氫的激勵(lì)措施,與甲烷蒸汽重整相比,前者無(wú)需碳封存,而且成本可以通過(guò)碳產(chǎn)品的銷(xiāo)售部分抵消。
5、明確政府相關(guān)職能,制定合適政策保證氫能的使用規(guī)模并擴(kuò)大應(yīng)用市場(chǎng)
明確在氫輸運(yùn)方面具有首要監(jiān)管權(quán)的政府機(jī)構(gòu)。制定液氫鐵路運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)監(jiān)管批準(zhǔn)策略,以鐵路運(yùn)輸作為管道和卡車(chē)運(yùn)輸?shù)闹虚g替代方案。制定聯(lián)邦和州政府相關(guān)政策,以在管道摻混過(guò)程中實(shí)現(xiàn)氫氣和可再生氣體的同等使用。研究制定要求在所有天然氣管道中使用一定比例氫氣的聯(lián)邦法規(guī)。制定國(guó)家氫能設(shè)備測(cè)試計(jì)劃。制定并實(shí)施聯(lián)邦政府采購(gòu)氫的戰(zhàn)略,創(chuàng)造大量需求,促使市場(chǎng)增加供應(yīng)。通過(guò)海岸警衛(wèi)隊(duì)采購(gòu)低碳氨、綠色煉鋼等刺激氫氣需求。制定聯(lián)邦長(zhǎng)期戰(zhàn)略,定義特定市場(chǎng)(例如煉油廠、氨生產(chǎn))所需的低碳投入或產(chǎn)品的百分比,為市場(chǎng)提供明確的響應(yīng)信號(hào)。
6、進(jìn)一步制定和完善相關(guān)法規(guī)政策,推動(dòng)氫能開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。
研究制定聯(lián)邦法規(guī)以要求部分氨生產(chǎn)來(lái)自綠氫的可行性。考慮沿戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備線建立氫能戰(zhàn)略儲(chǔ)備的可行性。制定美國(guó)國(guó)家環(huán)保局(EPA)政策,縮短獲得VI級(jí)注入井許可所需的時(shí)間。制定政策,明確界定聯(lián)邦土地的地下空間所有權(quán),并明確與碳封存有關(guān)的長(zhǎng)期責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)。制定聯(lián)邦法規(guī)解決碳封存所面臨的責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)和監(jiān)測(cè)成本問(wèn)題。