日本三菱重工集團(MHI)網(wǎng)站專題報道說，可從氫氣在未來十年綠鋼產(chǎn)業(yè)中的作用，看到業(yè)界如何脫碳[1]。就無碳制氫技術(shù)而言，監(jiān)管激勵降低成本，隨著能源轉(zhuǎn)型專業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，展示了可再生能源的未來。此文最初發(fā)表于《Energy Monitor》網(wǎng)上。
MHI高級執(zhí)行研究員福泉靖(Yasushi Fukuizumi)說，“最初觀察能源業(yè)務(wù)部門，可再生能源最容易部署。政府提供激勵措施，日本樂意采用太陽能。”然而，日本島嶼上到處是山，可放置太陽能電池板的平坦區(qū)域很少;政府不再提供補貼，部署速度就會顯著放緩。
福泉認(rèn)為，氫氣在未來綠色能源中越來越重要。他說，“在我看來，氫氣才是能源轉(zhuǎn)型行業(yè)的下一個重大變革。我在2022年3月參加休斯頓CERAWeek小組討論時，發(fā)現(xiàn)石油和天然氣巨頭們討論這些理念時，都在認(rèn)真考慮新能源。”
福泉說，他看到的趨勢是，大型油氣公司開始從現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施和資產(chǎn)轉(zhuǎn)向無碳制氫。他是目前這類公司中正在為減少二氧化碳覆蓋范圍所做工作的熱情觀察者。首先是捕獲二氧化碳，接著轉(zhuǎn)向生產(chǎn)“藍氫”;所得利潤投資于新能源領(lǐng)域。他說，“羅馬不是一天建成的。”
“其中肯定有某種經(jīng)濟意義。基于經(jīng)濟原理，碳中和的燃料，最具成本效益的能源是什么?不是從100%開始，很可能最初是幾個百分點，然后逐漸增加。這是能源轉(zhuǎn)型行業(yè)的主要特點。”
未來十年氫氣的作用
然而，氫氣很難遠距離運輸。福泉解釋說，“除非已有設(shè)計好的管路，否則，無法遠距離安全運輸那么多的綠氫能源。所以，往往是就地生產(chǎn)、就地消耗。”這意味著，第一批充分利用氫能源的工業(yè)企業(yè)，制氫和消耗設(shè)施建在同一個現(xiàn)場。
“例如，液氨是可銷往世界各地的工業(yè)原料。但無論是作為原料還是作為‘液化’能源，往往就地生產(chǎn)、就地消耗。已經(jīng)建立擁有大型船舶運輸公司的國際市場。我認(rèn)為，使用這樣的基礎(chǔ)設(shè)施，就能擴大液氨出口，綠氨的份額越來越高。起初綠氨的百分比總是很小的。”
“但液氨本身是綠色商品，已確證其‘碳中和’容量高，意味著價格范圍在改變。所以，希望就地用氫氣為工業(yè)生產(chǎn)這種原料。這可能就是前進的方向。”
綠氫煉鋼
福泉說，一個已在轉(zhuǎn)型的能源密集型產(chǎn)業(yè)是煉鋼。他解釋說，“例如，在鐵礦石產(chǎn)地澳大利亞，正常的業(yè)務(wù)是將鐵礦石出口到另一個國家，比如日本或德國，用燃煤高爐煉鋼。現(xiàn)在，這些進口商已經(jīng)開始考慮多用電爐，首先用于回收的鋼材，然后用于新的煉鋼。”
“在鐵礦石產(chǎn)地澳大利亞已經(jīng)開始考慮利用當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的氫氣。作為一個完整的供應(yīng)鏈，在澳大利亞，煉鋼的這部分是綠氫，從制造綠色顆粒開始，然后轉(zhuǎn)入下一步。接下來電爐用可再生能源制鋼，他們開始逐步改變工藝。他們考慮得也更加切合實際，開始部署電爐。”
業(yè)界考慮如何脫碳
為了實現(xiàn)全球快速脫碳目標(biāo)，業(yè)界需要密切關(guān)注供應(yīng)鏈中哪里可以減少二氧化碳排放量。MHI已經(jīng)開始與客戶就此展開討論，福泉解釋了MHI需要提前考慮的問題。
他透露說，“MHI現(xiàn)已收到日本和海外參會各行業(yè)的許多要求。”考慮到即將到來的監(jiān)管議題，日本工業(yè)界非常渴望繼續(xù)他們的業(yè)務(wù)：希望為《溫室氣體(GHG)議定書》領(lǐng)域(SCOPE)1和2的減排做好準(zhǔn)備[2]。在與他們見面時，MHI從一開始就著重節(jié)約能源，減少二氧化碳覆蓋范圍的利益和利潤。
“業(yè)界習(xí)慣投資于另外的節(jié)能設(shè)備，以尋求短期投資回報。必須在大約三年之內(nèi)收回投資。但現(xiàn)在，對于二氧化碳排放而言，往往比這更久，甚至10年或15年。投資回報是長期的，但肯定有助于二氧化碳減排。”
“下一步開始考慮外部的碳中和能源，比如可再生能源。之后，不僅要考慮在日本的工廠，還要考慮地區(qū)性的生產(chǎn)。有很多供應(yīng)鏈在南亞太平洋地區(qū)，許多日本實體公司在東南亞有子公司。因此，需要考慮削減整個‘領(lǐng)域’1和2，不僅在日本的工廠，還有在東南亞的工廠。考慮減少二氧化碳排放時，必須包括全球整個供應(yīng)鏈。”
有時，客戶可能希望在捐助項目中包括可選的“綠色項目”或二氧化碳減排。在一個特定的國家，通常都是有協(xié)議的，比如碳信用計劃。福泉指出，所有這類戰(zhàn)略都需要加以權(quán)衡。
監(jiān)管激勵降低成本
借助監(jiān)管激勵可能有助于降低綠色產(chǎn)品的成本，在美國，拜登政府已經(jīng)向業(yè)界開放了一些措施。福泉說，日本正在考慮一種補貼制度，即對產(chǎn)業(yè)的財政支持，不限于資本成本，也包括運營成本。此外，澳大利亞政府也在討論激勵措施。
福泉說，“私營/國營部門更積極地將資金和財政援助投放到能源轉(zhuǎn)型業(yè)務(wù)中。”他預(yù)測，“還有一些地區(qū)激勵方案。不限于一個國家，而是國與國之間的雙邊協(xié)議。還可能會創(chuàng)建某些配套基金或類似的東西。”
“雖然目前這只是個猜測，但已開始看到苗頭，例如，新加坡就相當(dāng)積極主動。所以，他們想在東南亞建立信息中心，這就需要在他們的所在地建立碳中和的能源供應(yīng)中心。到處可以看到國營部門表現(xiàn)出這樣的積極行動。”
能源轉(zhuǎn)型專家意見
三菱重工在與各個部門合作和協(xié)作方面處于有利地位。這種寶貴的經(jīng)驗可以幫助其客戶在“脫碳之旅”挑戰(zhàn)中順利航行。
福泉解釋說，“MHI收到很多合作過的客戶的咨詢。根據(jù)過去與他們的業(yè)務(wù)關(guān)系，我們既是能源設(shè)備供應(yīng)商，也是機械設(shè)備供應(yīng)商。所以，MHI在應(yīng)對產(chǎn)業(yè)部門、大型工業(yè)二氧化碳排放方面有悠久的歷史。”
“例如，鋼鐵業(yè)。MHI一直在為煉鋼工藝提供機械和發(fā)電設(shè)備，這些客戶是我們設(shè)備的大用戶，所以他們自然開始向我們咨詢?nèi)绾螠p少他們的二氧化碳排放。石油化工行業(yè)也是如此。”
MHI高級執(zhí)行研究員福泉靖(Yasushi Fukuizumi)
“現(xiàn)在，這種能源轉(zhuǎn)型業(yè)務(wù)，可能并非來自電力供應(yīng)商，而是能源用戶方，因為他們想認(rèn)真考慮減少SCOPE 1和2;而后他們想知道，如何能夠做到這一點。MHI與業(yè)界的關(guān)系，可能是MHI能夠快速與他們進行如此多互動的原因。”
“MHI內(nèi)部也有能力提供各種解決方案，包括二氧化碳捕俘系統(tǒng)。我認(rèn)為，這就是為什么與另外的重要競爭對手相比，在談?wù)摱趸紲p排或能源轉(zhuǎn)型業(yè)務(wù)方面，MHI處于有利地位的原因。”
無碳制氫技術(shù)演進
無碳氫氣技術(shù)領(lǐng)域，三菱重工在持續(xù)前進，正在日本兵庫縣的高砂機械廠建造一個大型測試和驗證設(shè)施，稱之為“高砂制氫園區(qū)”。現(xiàn)場用水電解制氫。然后，把氫氣傳輸?shù)絻Υ嬖O(shè)施，再作為燃料傳輸給毗鄰的氫能源驗證設(shè)施。
福泉說，“因此，使用方基本上已經(jīng)準(zhǔn)備好。而在供應(yīng)鏈方面還沒有準(zhǔn)備好。MHI在美國猶他州的一個項目涉及綠色制氫設(shè)施，毗鄰就是天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠。MHI承諾提供氫氣，開始與天然氣部分混合，作聯(lián)合循環(huán)，到2045年最終實現(xiàn)100%綠氫發(fā)電。這是個進行中的項目，已得到美國能源部的貸款擔(dān)保。”
“MHI還在南澳大利亞州投資了一個綠氫/綠氨項目，名為H2U。與當(dāng)?shù)睾献骰锇楹献鳎瑖L試如何才能以有競爭力的成本，快速為當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)提供綠氫和綠氨。”
福泉解釋說，通過承擔(dān)這類項目，MHI能更好地了解市場，更準(zhǔn)確地為提供服務(wù)設(shè)定標(biāo)價和附加值。
展望可再生能源的未來
今冬，特別在歐洲，由于近期地緣政治緊張局勢導(dǎo)致的天然氣短缺，可能很快給那些依賴化石燃料生產(chǎn)能源國家的公民帶來真正的困難。其中一個解決辦法是能源組合更加多樣化，另一個辦法是加大可再生能源投資。即使有附加的費用，這條路線也能提供額外的能源安全。
展望未來，福泉認(rèn)為，目前在風(fēng)能和太陽能等傳統(tǒng)可再生能源領(lǐng)域，有前景的投資機會不多，因為生產(chǎn)商的利潤微薄。但金融行業(yè)仍在能源轉(zhuǎn)型領(lǐng)域?qū)ふ彝顿Y的機會。隨著某些國家正在更多地關(guān)注安全問題，企業(yè)的環(huán)境、社會和公司治理(ESG)方面可暫放次要地位。但福泉仍然相信，氫氣作為清潔燃料、能源載體和儲存介質(zhì)，是門好生意。照此看來，投資幾乎肯定會繼續(xù)下去。
見解與思考
1. 能源產(chǎn)業(yè)總體上是壟斷、半壟斷性的產(chǎn)業(yè)。能源轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)脫碳，國家要拿出“真金白銀”，早規(guī)劃、早投入。其中，制氫在能源成功轉(zhuǎn)型中的作用不可或缺。因為它與液氨相結(jié)合，既可替代傳統(tǒng)能源資源(煤炭、石油和天然氣)，又可彌補可再生能源的間歇性，對環(huán)境沒有不利影響……
2. 能源轉(zhuǎn)型要考慮整個產(chǎn)業(yè)鏈，要設(shè)計好監(jiān)管激勵機制，不留“遺憾”;轉(zhuǎn)型過程是持續(xù)的，專業(yè)技術(shù)是不斷發(fā)展的，要同步、協(xié)調(diào)發(fā)展，要算經(jīng)濟賬。在這方面，日本和德國的經(jīng)驗、做法值得借鑒。2020年10月，日本宣布2050年實現(xiàn)碳中和目標(biāo)，日本內(nèi)閣會議審議通過了《第六次能源基本計劃》[3]。在該計劃中，氫能利用被視為實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵技術(shù)。
3. 我國能源產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)峭暾模跓o碳制氫產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域還有許多待定的問題。工業(yè)和信息化部原部長、中國工業(yè)經(jīng)濟聯(lián)合會會長李毅中曾表示，發(fā)展氫能必須置于實現(xiàn)2030年二氧化碳達峰和2060年碳中和這兩大目標(biāo)下，發(fā)展方向必須是無碳綠氫[4]。
參考資料與注釋
[1] MHI, Alternative fuels and the role of carbon-free hydrogen, 2023-01-10.
[2] Keith Deinert, To Reduce Scope 3 Emissions, Think Data First, Jabil, 2023.
[3]日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省《第六次能源基本計劃》2021-10-22。
[4]《氫能產(chǎn)業(yè)或于2025年迎拐點 無碳制氫是大方向》，蓋世汽車，2020-10-20。
[2]的附注：企業(yè)的溫室氣體排放，主要貢獻者分為三個“領(lǐng)域”。其中每一項都涉及產(chǎn)品從加工和材料直到使用壽命結(jié)束的排放，包括最終用戶的最終處置。三個“領(lǐng)域”分別是，領(lǐng)域1：公司自有設(shè)施和自有車輛的直接排放;領(lǐng)域2：為組織自用購買電力的間接排放;領(lǐng)域3：價值鏈中合作伙伴的間接排放。考慮領(lǐng)域3是困難的，因為它涉及到與價值鏈上的利益相關(guān)者間的合作。由于大多數(shù)組織尚未開始或剛剛開始測量這些排放，并且由于價值鏈較低組織的領(lǐng)域1和2排放有助于價值鏈較高組織的領(lǐng)域3排放，因此大多數(shù)制造商的減排重點是領(lǐng)域1和2。
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