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為應(yīng)對全球氣候危機(jī)，實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放，“碳中和”目標(biāo)正在敦促各國向綠色、零碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。氫能是清潔能源的表現(xiàn)形式之一，因?yàn)椤熬G色氫”是由可再生能源生產(chǎn)的，從生產(chǎn)到使用都具有零碳排放的優(yōu)勢而備受青睞。
在智利最南端麥哲倫省，基于當(dāng)?shù)刎S富的風(fēng)能資源，西門子能源與多家合作伙伴共同打造“Haru Oni”項(xiàng)目，創(chuàng)新綠色氫的生產(chǎn)和應(yīng)用場景，即利用可再生能源生產(chǎn)氣候中和合成燃料，不僅可以為高碳排放的交通運(yùn)輸行業(yè)提供清潔燃料，還可以為可再生能源豐富地區(qū)的清潔能源輸出提供巨大商機(jī)。
西門子能源首席執(zhí)行官 Christian Bruch 博士表示：“可再生能源不僅會在有市場需求的地方生產(chǎn)。風(fēng)能、太陽能等自然資源豐富的地區(qū)也將成為可再生能源的來源。因此，世界各地將出現(xiàn)新的供應(yīng)鏈，以支持區(qū)域之間的可再生能源運(yùn)輸?！?/span>
西門子能源新能源業(yè)務(wù)全球首席戰(zhàn)略官、新能源亞太業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人趙作智博士在接受采訪時(shí)表示，綠色氫的使用對于交通、工業(yè)等重要行業(yè)的深度脫碳必不可少。未來，氫能將在能源儲存和運(yùn)輸中發(fā)揮越來越重要的作用。
全球可再生能源分布
氫作為能源載體，將在全球能源轉(zhuǎn)型中與電力相輔相成，電解水制氫被認(rèn)為是未來制氫的發(fā)展方向，特別是利用可再生能源電解水制氫。
目前，傳統(tǒng)的制氫模式，無論是“灰氫”還是“藍(lán)氫”，在其生產(chǎn)或使用過程中都存在碳排放量高的問題，當(dāng)電解水制氫過程中所用的電力來自風(fēng)能、太陽能、水電或地?zé)崮艿瓤稍偕茉磿r(shí)，產(chǎn)生的氫可稱為“綠色氫”。
數(shù)據(jù)顯示，2020年全球交通運(yùn)輸業(yè)將排放88億噸二氧化碳，成為僅次于能源和工業(yè)的第三大碳排放源，尤其是道路交通運(yùn)輸業(yè)。因此，在交通、煉油、鋼鐵等二氧化碳減排面臨挑戰(zhàn)的領(lǐng)域，綠氫將幫助他們實(shí)現(xiàn)深度脫碳。
“Haru Oni”項(xiàng)目依托智利在風(fēng)能方面的優(yōu)勢，它利用風(fēng)力通過電解槽將水分解成氫氣和氧氣，然后利用從空氣中捕獲的二氧化碳與綠色氫氣結(jié)合生產(chǎn)合成燃料，在這個(gè)過程中，西門子能源靈活高效的質(zhì)子交換膜（PEM）電解技術(shù)，由于其快速啟停，在極短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行，可以很好地解決風(fēng)能不穩(wěn)定的問題。
未來，以綠色氫為原料的合成燃料將有廣闊的新應(yīng)用領(lǐng)域。與傳統(tǒng)化石燃料相比，合成燃料的碳足跡顯著減少，基于合成燃料的綠色產(chǎn)品將成為交通、運(yùn)輸或供暖領(lǐng)域深度脫碳的有力選擇。
據(jù)了解，“Haru Oni”試點(diǎn)項(xiàng)目是全球首座工業(yè)級綜合合成清潔燃料商業(yè)化工廠。預(yù)計(jì)最早在2022年，該廠將完成一期試點(diǎn)，年產(chǎn)合成清潔燃料約13萬升，根據(jù)項(xiàng)目計(jì)劃，2024年和2026年將分別實(shí)現(xiàn)5500萬升和5.5億升的年產(chǎn)量目標(biāo)。
智利氣候條件優(yōu)越，適合風(fēng)力發(fā)電，電力成本低。它在綠色氫的生產(chǎn)、出口和本地應(yīng)用到全球市場方面具有巨大的潛力?！癏aru Oni”項(xiàng)目產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益不僅可以促進(jìn)可再生能源豐富地區(qū)的經(jīng)濟(jì)增長，還可以通過清潔能源傳輸機(jī)制使工業(yè)國家受益于更加多元化的綠色能源供應(yīng)和穩(wěn)定的能源成本，實(shí)現(xiàn)雙贏的局面。
2021 年 5 月，西門子能源在中東和北非啟動了首個(gè)工業(yè)級太陽能綠色制氫設(shè)施，在太陽能園區(qū)使用日光太陽能，該項(xiàng)目每小時(shí)可生產(chǎn)約20.5公斤峰值功率為1.25MWe的氫氣。
該試點(diǎn)項(xiàng)目展示了從太陽能到氫的儲存和再電氣化生產(chǎn)綠色氫，該系統(tǒng)可為可再生能源的生產(chǎn)提供緩沖，它可用于快速響應(yīng)增加的需求和長期存儲，在該地區(qū)太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電成本較低的背景下，氫有望成為未來能源結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵燃料，并可能為可再生能源資源豐富的地區(qū)帶來能源出口機(jī)會。
根據(jù)國際氫能委員會的測算，到2050年，氫能將承擔(dān)全球能源終端需求的18%，創(chuàng)造的市場價(jià)值將超過2.5萬億美元，燃料電池汽車將占到全球能源終端需求的20%至25%。每年為交通運(yùn)輸業(yè)至少貢獻(xiàn)了三分之一的碳減排。
西門子能源通過構(gòu)建Power-to-X系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，幫助客戶實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo)，并在全球范圍內(nèi)為跨行業(yè)脫碳做出貢獻(xiàn)，西門子能源擁有可持續(xù)、零碳能源供應(yīng)的所有核心技術(shù)，從可再生能源、高效燃?xì)獍l(fā)電廠，到輸配電和低碳能源工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵設(shè)備和解決方案，再到高高效電解水制氫解決方案。
實(shí)施中國首個(gè)兆瓦級綠色制氫項(xiàng)目
氫能產(chǎn)業(yè)在整個(gè)能源產(chǎn)業(yè)中的地位逐漸提升，截至2021年初，全球已有30多個(gè)國家發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖，日本和歐盟都公布了氫能戰(zhàn)略，為綠色制氫和2030年和2050年氫能汽車的普及率設(shè)定了具體目標(biāo)。
去年，國務(wù)院辦公廳、國家能源局印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》《關(guān)于建立健全清潔能源消納長效機(jī)制的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》 等支持政策。鼓勵(lì)推動綠色氫、分布式能源、燃料電池等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和商業(yè)化應(yīng)用，氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)入商業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展新階段。
推廣使用綠色氫的難點(diǎn)之一在于如何降低成本。對此，趙作智博士舉了光伏發(fā)電成本降低的例子。一是技術(shù)創(chuàng)新突破，二是規(guī)?；瘧?yīng)用效果?！吧罡枨髠?cè)后，可以有效拉動供給側(cè)，規(guī)模效應(yīng)將上升?！彼J(rèn)為，綠色氫的成本在于電解槽設(shè)備和電力的成本。其中，可再生能源產(chǎn)生的綠色電力成本有高有低，而設(shè)備的利用小時(shí)數(shù)是最大的影響因素。
今年4月，彭博新能源財(cái)經(jīng)發(fā)布?xì)淠芷絻r(jià)更新報(bào)告，對15-28個(gè)國家未來綠氫成本降低路線進(jìn)行建模和預(yù)測，表明綠氫價(jià)格將比天然氣、灰氫和藍(lán)氫低2050到那時(shí)，綠色氫的成本將比目前降低85%，不到1美元/公斤。報(bào)告還表示，到2030年，藍(lán)氫項(xiàng)目在成本方面的必要性將大大降低，受益于光伏成本的大幅下降，未來綠氫的成本下降有望加速。
在碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)的推動下，廣東、上海、浙江、江蘇、山東等30個(gè)省份將氫能列入“十四五”發(fā)展規(guī)劃，總產(chǎn)值將達(dá)到近萬億元。此外，北京、河北、四川等省也出臺了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)施方案。
對于國內(nèi)氫能市場的發(fā)展，趙作智博士說：“中國是一塊很好的土壤，我們有政策，有資金，有各種產(chǎn)業(yè)，一些龍頭企業(yè)也愿意嘗試一些新技術(shù)，有資金和人才，有市場。未來，隨著科技的進(jìn)步，綠氫的發(fā)展?jié)摿Ψ浅＞薮蟆?nbsp;??”
據(jù)了解，西門子能源專注于三大領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新。一是低碳或零碳發(fā)電；二是低碳環(huán)保的輸電；三是工業(yè)領(lǐng)域脫碳，特別是石油天然氣、化工、造紙等能源密集型產(chǎn)業(yè)。
趙作智博士透露，目前西門子能源在國內(nèi)布局主要是通過與龍頭企業(yè)合作，發(fā)揮各自優(yōu)勢，降低成本，促進(jìn)技術(shù)應(yīng)用。在實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的背景下，行業(yè)遵循需求驅(qū)動供給規(guī)律，利用技術(shù)方案節(jié)能降本，推動形成規(guī)?；瘧?yīng)用。
2019年9月，西門子與國家電投公司（“國家電投”）簽署了《綠色氫能發(fā)展和綜合利用合作諒解備忘錄 》。雙方計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)大綠色氫能項(xiàng)目合作。
2020年8月，西門子能源與中國電力國際發(fā)展有限公司（下稱“中國電力”）旗下的北京綠氫科技發(fā)展有限公司簽署協(xié)議 ，為其提供撬裝式中國動力氫能創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園膜（PEM）純水電解制氫系統(tǒng)“Silyzer 200”質(zhì)子交換。為中國電力氫能創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園提供一套
據(jù)介紹，這是西門子能源在中國實(shí)施的首個(gè)兆瓦級綠色制氫項(xiàng)目，設(shè)備已運(yùn)抵現(xiàn)場，安裝調(diào)試后即將投入運(yùn)行，作為制氫-加氫一體化能源服務(wù)站的核心設(shè)備，西門子能源提供的PEM純水電解制氫系統(tǒng)Silyzer 200可實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的高品質(zhì)制氫，能量密度高，運(yùn)行效率高。此外，制氫系統(tǒng)響應(yīng)速度快，從啟動到帶壓穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間不超過1分鐘，可直接與可再生能源耦合。
展望未來的發(fā)展，“在綠色氫能方面，我認(rèn)為中國將領(lǐng)先全世界，中國和歐洲現(xiàn)在領(lǐng)先市場，這兩個(gè)市場都有自己獨(dú)特的優(yōu)勢，雙方走到一起，兩個(gè)機(jī)車將齊心協(xié)力，這也符合整個(gè)中歐合作的一個(gè)大框架?！壁w作智博士說。
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西門子能源支持埃及發(fā)展綠色氫氣產(chǎn)業(yè)
