近日,美国能源部发布了最新版《清洁氢能产业化发展路径》研究报告。该报告于2023年3月首次发布,鉴于《基础设施投资与就业法案》和《通胀削减法案》对建设区域清洁氢能中心、制定清洁氢能生产税收抵免政策等推动以及美国能源部正在推进的清洁氢能技术研发、示范与部署计划,美国清洁氢能行业有望迎来快速增长,促使美国能源部根据行业最新投资建设进展开展了新一轮产业化发展路径分析研究。
清洁氢能在工业领域(如炼钢和石油化工)和交通运输领域(如航空燃料和重型卡车)的脱碳过程中发挥着关键作用,还可以作为不断增长的电力需求的长期存储技术。可以使用不同的技术制取,包括但不限于清洁电力电解水制氢、结合碳捕获与封存技术的天然气重整制氢、甲烷热解制氢、氯碱工业副产制氢、以及地质成因氢气开采。相比于2023年版报告,最新版报告的更新主要体现在以下四个方面:
一是根据私营企业公告,全美清洁氢能年产能有望增加26%至1400万吨,这还不包括美国能源部区域清洁氢能中心预期的300万吨目标产能,但是考虑到生产成本增加、相关税收抵免政策存在不确定性以及市场需求可能不足等因素对项目最终投资建设的影响,预计到2030年全美清洁氢能年产能有望从目前的不到100万吨增至700万-900万吨。
二是尽管清洁氢能制取面临电力、安装和资本成本上涨等行业发展制约因素,预计电解水制氢成本将由之前评估的3-6美元/千克增至5-7美元/千克,低碳重整制氢成本将由之前评估的1.6美元/千克增至2美元/千克,而传统的化石燃料制氢成本将维持在0.9-1.2美元/千克,但相关税收抵免政策可能有助于抵消部分或全部增加成本。
三是由于化工和精炼等行业目前对传统化石燃料制氢的年需求量达1000万吨,低碳重整制氢项目有望满足这些行业持续增加的清洁氢能需求。电解水制氢项目可瞄准具有更高低碳燃料购买意愿的新兴产业。
四是甲烷热解制氢和地质成因氢气开采等新兴清洁氢能生产技术的发展尚存在不确定性,但有望在可预期的将来成为清洁氢能产业化发展的有益补充。
对于我国正在密切关注全球地质(天然)氢勘探开发进展的相关能源矿产机构,需要关注的是该报告指出无论是自然生成的还是人工刺激生成的地质成因氢,相较于电解制氢或低碳重整制氢,其获取过程所需的能源、水资源以及资金均较少,但具体碳足迹和生产成本取决于气藏赋存位置、共生气体类型(例如甲烷或氮气等)等已知和未知因素,目前美国尚未有企业实现对该类新兴地质资源的产业化开发利用,仍需开展更多针对其成因和成藏机制的科学研究。