可再生能源是实现净零排放的一个重要途径,在这过程中氢能将发挥关键作用。预计到2050年,氢能将满足全球能源需求的约20%。氢能领域蕴含大量市场机遇,包括氢能生产和储送、燃料电池、氢气/天然气混合物、用于肥料的绿氨等,将带动亚洲乃至全球的资本投资,推动氢能经济发展不断加速。
麦肯锡最近的一份报告显示,预计到2050年,氢能对全球碳减排的贡献将超过20%。另有数据统计,截至2023年6月,全球共有1886个氢能项目,其中47个是巨大项目。从2022年10月到2023年3月,我国在建或处于规划阶段的绿色氢能项目(以产能计算)产能从70万吨/年增加到147万吨/年,翻了一番。从全球来看, 全球氢能产量约为每年1亿吨,其中大部分用于炼油和化学工艺。世界银行预测,未来7年这一数字将以每年9%以上的速度增长,到2050年世界氢能产量将达到每年5亿~6.8亿吨。
氢能经济快速发展的同时,也存在一些阻碍,其中最大的阻碍因素是氢能生产、输送和利用的经济性。根据国际可再生能源机构(IRENA)的数据,目前氢能价格是化石能源的两到三倍,还不包括碳排放成本。氢能管道输送的成本比天然气和石油管道高出10%到50%。
数字技术的出现将迅速扭转这一局面。数字技术能够推动从可再生能源到氢能生产、储送及使用整个价值链的创新和氢能项目的规模化。
数字技术是降低氢能价值链成本的一个战略要素,它能够加快推广和实施速度,确保氢能解决方案的安全性和可靠性。具体来说,数字技术在氢能经济领域可发挥六大优势。
一是对氢能项目进行系统级分析。在氢能项目的投资阶段,企业可以利用数字技术平衡项目规模、风险和创新。
二是企业通过数字孪生建模,可降低75%成本。在氢能经济中,数字孪生是一种重要的工程、评估和项目工具,能够评估成千上万种替代设计以及项目的成本和经济性,持续反馈早期运行模块状况,并改进后续模块。艾斯本在其美国墨西哥湾沿岸的20个氢能工厂和连接管道中使用其研发的数字孪生模型后,其中一个工厂的运营成本每年可节约超过100万美元。
三是通过优化可再生能源、储能和电解过程,提高氢能产量的负载利用率,降低10%的运营成本。
四是通过对氢能储运进行监控、测量和建模,在确保安全性的同时,实现氢能100%的可用性。
五是优化氢能价值链。系统级建模将为投资者在工艺技术等方面提供正确决策。
六是改进和优化氢能的最终应用,使其更经济、更安全。艾斯本开发的过程建模技术,已在超过15家燃料电池和汽车公司应用,对燃料电池的版本改进有着重要作用。