2022新西蘭氫能發(fā)展愿景綠皮書

新西蘭氫能發(fā)展愿景綠皮書新西蘭政府的目標是到2050年實現(xiàn)零碳經(jīng)濟。要實現(xiàn)這一宏偉目標，要求新新西蘭從嚴重依賴碳氫化合物（如石油、煤炭和天然氣）的能源系統(tǒng)，過渡到基于可再生能源的能源系統(tǒng)。在全球為應對氣候變化而尋求脫碳的進程中，氫能有望發(fā)揮其成為碳氫化合物的清潔替代品的潛力。

輸、共享出行和公共交通等。雖然在化石燃料和工業(yè)過程中產(chǎn)生的氫氣（棕色、藍色和灰色）可以在新西蘭地區(qū)和現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型中發(fā)揮作用，但政府認為，新西蘭有更多的機會探索利用可再生能源生產(chǎn)綠色氫氣，作為國內(nèi)和出口的替代燃料。私營部門與國內(nèi)外參與者的合作伙伴關(guān)系等。隨著最近成立的新西蘭氫能協(xié)會工作的開展，以及來自國外的經(jīng)驗，這些合資企業(yè)正在推動氫能行業(yè)的興起和經(jīng)濟的發(fā)氫氣的生產(chǎn)、運輸和存儲技術(shù)正在迅速發(fā)展，可再生能源系統(tǒng)成本正在向化石燃料系統(tǒng)靠近。如今，綠色制氫的生產(chǎn)成本極具挑戰(zhàn)性，電力成本是電解經(jīng)濟中的一個重要因素，其成本高于天然氣產(chǎn)生的棕色氫氣，并伴有溫室氣體二氧化碳的排放。當綠色氫燃料成本與基于化石燃料的氫氣價格持平時，人們的預測會有所不同。國際能源署在2019年的報告中預測，由于可再生能源成本下降和制氫規(guī)模的擴大，到2030年，可再生能源生產(chǎn)氫氣的成本可能下降30%；其它方面則預測綠色氫燃料的成本將下降得更快；而NEL最近指出，就總擁有成本而言，可再生氫燃料已經(jīng)超越了化石燃料的選擇。在適當?shù)恼咂脚_支持下，中短期內(nèi)可以通過技術(shù)進步和投資來克服開發(fā)氫氣過程中的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括成本和技術(shù)成熟度、安全性、監(jiān)管法規(guī)和政策的不確定性與空白、基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展、建設(shè)氫能經(jīng)濟、利用水和其它自然資源開發(fā)新的可再生能源、對能源使用效率的認識低下，以及對投資決策中生命周期評估的必要性缺乏了解。

蘭可以生產(chǎn)最清潔的綠色氫氣，并有可能在國際市場上獲得高價，這是新西蘭政府希望探索的戰(zhàn)略優(yōu)勢。報告宗旨該報告討論了如何將氫氣融入新西蘭更廣泛的能源和運輸系統(tǒng)中，以現(xiàn)有工作為基礎(chǔ)，確定氫氣在新西蘭的能源、運輸和出口方面可能的應用、益處和障礙，并討論氫在脫碳過程中可能發(fā)揮的作用，以及能源彈性和國家的氫能戰(zhàn)略框架。新西蘭政府旨在通過該報告征求各方的反饋意見，以了解有關(guān)氫氣在更高效、更具可持續(xù)和更具包容性的經(jīng)濟中的作用，從而為新西蘭未來的福祉做出貢獻。報告愿景新西蘭有一個重要的機會來實現(xiàn)電力、熱力和交通系統(tǒng)的脫碳，新西蘭擁有豐富的可再生能源潛力，并可向其他正在尋求低碳途徑的國家展示其在全球的領(lǐng)導地位。圖1氫能在新西蘭經(jīng)濟中的潛在作用綠色氫能的生命周期是一個從水到水的旅程。如圖2所示，它是利用太陽能或風能從水中生成的。當使用時，沒有污染的副產(chǎn)品，除了能源外，唯一的輸出就是水。從這個角度看，綠色氫氣是一種能源載體，與新西蘭對清潔可再生能源的未來

體狀態(tài)下，氫是無嗅、無味、無色、無毒的。它很容易與氧氣發(fā)生反應，釋放出大圖2氫的生命周期量的熱量，僅產(chǎn)生廢水。按重量計算，其能量含量很高，幾乎是汽油的三倍。(H2種可以轉(zhuǎn)移和存儲能量的能源載體，并非是天然氣、煤炭、生物質(zhì)或風能等一次能源。氫不是自然存在、天然豐富的，必須要生產(chǎn)而得。由天然氣或煤的氣化產(chǎn)生的氫氣，以及隨之產(chǎn)生的釋放到大氣中的二氧化碳，是棕色氫氣的常見生產(chǎn)方法。如果將排放的二氧化碳捕捉并封存（CCS），將會成為藍色氫氣。另外，灰色氫氣是在工業(yè)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品。2、氫的種類氫氣按照生產(chǎn)來源可以分為以下幾類：（藍色）。建立氫能進入低排放的經(jīng)濟體系氫氣的許多應用潛力在不斷發(fā)展的低排放經(jīng)濟中可能發(fā)揮多種作用，并成為電

力和其它低排放方案的補充。發(fā)掘氫氣在新西蘭低排放經(jīng)濟中的潛在作用，需要同步開發(fā)、擴展并整合供應鏈上的所有組件。氫氣并非新鮮事物，現(xiàn)已有氫氣生產(chǎn)、運輸和存儲的全球管理標準。與其它能源載體一樣，氫氣在大規(guī)模使用時也需要完善的健康和安全管理。如無法很好地衡量并管理風險，安全方面的考慮和事件可能會減緩甚至阻止新能源技術(shù)的部署。氫氣是一種無毒氣體，但在合適的氧氣混合物中極易燃燒。其高浮力和擴散性可在一定程度上緩解這種情況，從而使其迅速消散。但其火焰是肉眼不可見，且無色無味，使人們更難發(fā)現(xiàn)火災和泄漏。更少的熱輻射和垂直的火焰輪廓意味著氫氣不太容易點燃附近的材料或基礎(chǔ)設(shè)施。在新西蘭，像BOC和RefiningNewZealand等組織，有著幾十年的氫氣工業(yè)的經(jīng)驗。已擁有安全處理的規(guī)程，并建立了特定站點形式的氫燃料補給基礎(chǔ)設(shè)施?，F(xiàn)有的能源產(chǎn)品包括汽油、柴油、天然氣、電力、煤炭等，對健康和安全的影響，雖然存在著易燃和毒性等風險，但可以進行管理以使用戶滿意。為了釋放氫氣的潛力，在構(gòu)建從供應到最終使用的能源價值鏈時，需要采取協(xié)調(diào)一致的整體方法。扶持政策和監(jiān)管是圖3平衡供應與需求建立氫能對低排放經(jīng)濟貢獻的重要組成部分，并有助于平衡供應與需求的關(guān)系（見圖3）。1、新西蘭的可再生能源潛力標是到2035年提高至100%，開發(fā)潛力，尤其是在風能、太陽能和生物例如，新西蘭目前已批準但尚未建成的陸上風力發(fā)電超過2500兆瓦，其中包括

多達286臺渦輪機，858兆瓦的城堡山風力發(fā)電場。陸上風能主要集中在南島。潛在的陸上風能可達10,000兆瓦，這還不包括海上風力發(fā)電的潛力。考慮到未來能源和運輸系統(tǒng)因進一步電氣化帶來的需求增長，到2035年，在平均水文年內(nèi)，將需要額外的可再生能源供應，來實現(xiàn)100%可再生能源發(fā)電的目標。有數(shù)據(jù)估計，到2050年，額外的電氣化需求將增加50%。為了發(fā)掘綠色氫氣的潛力，需要有足表1新西蘭潛在的額外可再生能源的產(chǎn)能夠的可再生電力以通過電解生產(chǎn)氫氣。到移動電解裝置到500MW～1000MW電解設(shè)施，這可能足以滿足新西蘭的國內(nèi)PJ的進一步發(fā)展可再生能源以替代即將退休的化石燃料，并滿足對綠色能源的需求，將要求新西蘭在經(jīng)濟、社會、文化和環(huán)境因2、制氫生產(chǎn)原料包括化石燃料（石油、天然氣、煤炭）、工業(yè)副產(chǎn)品或水。這些物質(zhì)必須經(jīng)過多種工藝技術(shù)之一，包括化學、生物、電解、光解、熱化學或蒸汽轉(zhuǎn)化，才

合物的甲烷轉(zhuǎn)化產(chǎn)生，生成為灰色和棕色氫氣。其余為藍色或綠色氫能，通常通過目前，全球生產(chǎn)的氫氣中99%以上伴隨碳排放，每年全球二氧化碳的總排放量約為8.30億噸。如果在技術(shù)和經(jīng)濟上證明可行，則CCS有可能被用于捕捉在該轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的大部分二氧化碳。3、氫能儲存氫能的存儲主要通過壓縮、液化或化學方法，例如金屬氫化物。目前，大多數(shù)氫氣以壓縮氣體或液體形式儲存在儲罐中。隨著氫氣供應鏈變得更加成熟與復雜，可能需要考慮其它存儲方式。存儲解決方案取決于氫氣的體積、存儲時間、存儲地點和最終用途。氣態(tài)或液態(tài)氫因密度低，所以需要高壓容器。目前正在研究針對家庭和城市的應用優(yōu)化儲罐尺寸和壓力。氣態(tài)氫也可以存儲在地下、鹽洞或枯竭的天然氣和石油儲層中，自1970使用。在一個大氣壓下，液態(tài)氫的正常沸絕緣儲罐中。與壓縮氫相比，液化氫可產(chǎn)投入。用于冷卻的能量投入要更高，約占SPERA方法，通過化學方法將氫與甲苯結(jié)合，生成甲基環(huán)己烷。這些技術(shù)目前成本過高，無法有效發(fā)揮作用，但有望在不久的將來變得經(jīng)濟可行。此外，這些技術(shù)還具有可以重新利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)氫氣也可以作為低溫液體存儲和輸出，但目前還沒有足夠成熟的技術(shù)來促進氫能源經(jīng)濟所需要的低成本、低損耗、大體積的低溫存儲裝置。

4、氫能傳輸與分配雖然目前生產(chǎn)的氫氣大多數(shù)用于生產(chǎn)現(xiàn)場，但隨著氫氣經(jīng)濟的發(fā)展，氫氣的傳輸和分配需要考慮滿足國內(nèi)和出口市場的需求。由于氫氣的能量密度（體積）較低，因此運輸成本可能較為昂貴。與天然氣一樣，可以通過壓縮或液化的方法來解決。另一種選擇是將其摻入較大的分子中，例如氨、甲醇或LOHC（液態(tài)有機氫載體），它們更易于作為液體運輸。每種方法都存在傳輸、分配和存儲成本，如果采用，還有能量轉(zhuǎn)換和再轉(zhuǎn)換的損失。在當?shù)兀瑲錃庥锌赡芡ㄟ^卡車和高壓拖車，或在新的或現(xiàn)有的聚乙烯管道中通過與天然氣混合或最終完全替代天然氣而進行分配。隨著技術(shù)的成熟，氫氣可作為化學化合物或低溫液體進行出口。其方法取決于地理、體積、距離和最終用途及運輸過程，包括可能重新利用現(xiàn)有的碳氫化合物基礎(chǔ)設(shè)施。善的處理程序、設(shè)施和運輸路線。新西蘭天然氣作為原料和能源，將大氣中的氮和氫轉(zhuǎn)化為氨，然后轉(zhuǎn)化為尿素。盡管目前新西蘭不出口氨氣，但作為肥料的前體化學品仍有廣闊的全球市場。新西蘭可使用現(xiàn)有的分配和處理程序，發(fā)掘這一有價值的潛在的出口市場。下一步舉措氫能可以融入經(jīng)濟的各種方式。然而，為達成氫能的廣泛使用，新西蘭需成功應對許多重大挑戰(zhàn)，克服經(jīng)濟和政策的不確定性，在技術(shù)成熟的同時，吸引大量終端用戶的需求，且由于成本高昂，需要解決投資和基礎(chǔ)設(shè)施的剛需，制定刺激應用需求的政策，建立標準和法規(guī)，分析生命周期成本并改變公眾對安全的看法。在建立氫能在新西蘭能源體系中的地

位方面，政府可以發(fā)揮至關(guān)重要的作用。政府將面臨的挑戰(zhàn)是，如何在確保經(jīng)濟有效地刺激國內(nèi)外低排放經(jīng)濟使用氫的同時，確保氫能開發(fā)的潛力不存在障礙。工業(yè)界有機會與政府展開合作，通過新西蘭氫能協(xié)會，就所需的內(nèi)容發(fā)表意見。而最終，消費者的需求將支撐并維持未來氫經(jīng)濟的商業(yè)前景。人們對氫能的認識必須日趨成熟，因此，可通過向消費者提供從一種燃料來源向多種可再生能源燃料來源過渡的選擇，使氫能成為當前燃料的可信賴替代品。關(guān)鍵參與者和利益相關(guān)各方應繼續(xù)加強協(xié)作，這將有助于進一步推動該事業(yè)。在制定新西蘭氫能路線圖的同時，提高人們對新西蘭所面臨挑戰(zhàn)的認識，確定解決方案，并在整個供應鏈和政府之間建立聯(lián)系是接下來的重要步驟。政府、iwi組織、工業(yè)界和利益相關(guān)各方之間協(xié)作是實現(xiàn)新西蘭氫能機遇的關(guān)鍵。其中包括協(xié)調(diào)學術(shù)界和工業(yè)界的研究，確定知識差距，并就一系列收集證據(jù)的研究達成一致。從先進的混合技術(shù)到重新調(diào)整傳輸管道，學習并借鑒世界各地的最佳實踐。政府和企業(yè)必須共同努力，開發(fā)創(chuàng)新的市場結(jié)構(gòu)