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    百銳資訊

    氫能/氨能氣體能源的競爭趨勢

    發布時間:2024-03-07

            氫能、氨能……全球氣體能源的競爭趨勢

          隨著能源技術的革新,氣體能源所涵蓋的類型也在不斷發生變化。一般而言,氣體能源是常溫物理狀態為氣態、能夠提供動力或能量的物質,現階段主要的氣體能源是以甲烷為主的碳氫化合物、氫氣、氨氣和一氧化碳等低分子量的可燃氣體。除了通常所熟知的常規天然氣,非常規天然氣、生物天然氣或生物燃氣、氫氣、氨氣、人工合成氣等不同來源和不同類型的氣體能源及其組合,均可被稱為新興氣體能源。

       當前,全球正在興起氣體能源競逐發展的浪潮,主要發達國家和新興經濟體紛紛將氫能、氨能等氣體能源發展上升為國家戰略,作為推動能源綠色低碳轉型的重要依托。發展脫碳、低碳、零碳的氣體能源,將極大地拓展天然氣工業發展空間,改變傳統燃氣行業,塑造新的氣體能源工業形態,推動現代能源工業體系持續變革。

    新興氣體能源將重塑未來能源工業

        發展新興氣體能源將重新定義天然氣工業,推動現代能源工業體系的持續變革。未來的氣體能源工業將是由多種低碳、零碳、脫碳氣體有機組合形成的產業,涵蓋常規與非常規天然氣、生物天然氣、合成氣、藍氫、綠氫、綠氨等眾多新興氣體能源。新興氣體能源協同發展、氣體能源與可再生能源發電的智慧融合,將極大地拓展天然氣來源及關聯工業發展空間,改變天然氣工業和傳統燃氣行業,形成新的氣體能源工業形態。從能源消費角度看,新興氣體能源用途廣泛,可將氣體形式轉換為液態、固態使用,用于滿足電力、交通運輸、建筑、重工業等不同部門、不同類型的能源消費需求;氣體能源的深度脫碳功能對于能源系統實現凈零排放具有重要作用和重大價值,有望成為實現能源轉型和碳減排目標的首選能源。從能源供給角度看,發展新興氣體能源,可組合優化不同能源的使用及氣體能源供給結構,作為常規天然氣的重要補充,有利于縮小天然氣供需缺口;推動天然氣和燃氣企業向氣體能源綜合服務商發展,實現多元化轉型。從能源科技角度看,多氣互補、“天然氣+新能源”融合發展、多種能源產業協同,將持續推動創新性能源技術突破、先進裝備制造和關鍵項目示范,進一步擴大氣體能源工業發展空間。從能源體制角度看,發展新興氣體能源需打破傳統的各自獨立的氣體能源基礎設施建設與運營管理模式,與現有天然氣工業實現良好融合;新建基礎設施需統籌考慮氣源、供應方式,以及規模、消費現狀與需求預測,不斷拓展和豐富應用場景,實現全產業鏈基礎設施的靈活應用與快速轉換。在全球邁向碳中和的背景下,發展新興氣體能源將充分優化使用現有的天然氣工業資產,避免出現大規模天然氣基礎設施退役,特別是生產供應方式朝氣體能源綜合體方向發展,多氣互補與綜合利用將顯著降低氣體能源使用成本,大幅提升天然氣工業資產及關聯產業鏈價值。值得注意的是,國際天然氣聯盟已將“Gas”的范疇更改為“Gases”,把發展新興氣體能源提升到關系其組織生命力永續的高度來認識??傊?,新興氣體能源產業鏈長,整體價值鏈潛力巨大,通過提供可持續的能源產品和服務,發展綠色供應鏈,聯動關聯廣泛的工業制造業與服務業,將持續拓展新的經濟發展空間。

       全球興起氣體能源競逐發展浪潮天然氣工業的持續發展離不開非常規天然氣。天然氣作為第三大能源,技術及產業已非常成熟。綜合考慮新興經濟體工業化進程對天然氣需求的增長和發達經濟體對天然氣需求的變化情況,未來天然氣需求仍將持續增長。根據中國石油勘探開發研究院發布的研究報告,在新動力情景下,2050年天然氣需求將比2019年高出約20%。隨著開采技術的創新性突破,頁巖氣、煤層氣等非常規天然氣已實現規?;虡I化開采,成為常規天然氣現實、可靠的補充資源。未來,天然氣產業的持續發展將為非常規天然氣快速發展奠定基礎,非常規天然氣和海域天然氣(含天然氣水合物)將成為天然氣工業的主要發展方向。生物天然氣(燃氣)產業處于穩健發展狀態。生物天然氣可通過直接使用現有的天然氣基礎設施,廣泛應用于交通、發電、建筑、重工業等多個部門,被認為是未來天然氣管網凈零排放的最佳替代,其產業發展受到世界各國的重視。生物天然氣技術和商業化運作模式基本成熟,英國、美國、德國、荷蘭均建立了生物天然氣或沼氣證書交易體系,美國已形成了全球最大的生物天然氣交易市場。據國際能源署估算,全球可用于生產沼氣和生物甲烷的原料量巨大,但受現有技術水平限制,有機廢棄物利用率不高,若能充分利用,可滿足全球20%的天然氣需求,發展潛力巨大。全球范圍氫能產業迎來爆發式增長的機遇期。從全球范圍看,多個國家和地區高度重視氫能產業發展,均發布了氫能戰略。歐盟將發展氫能作為保障能源安全的重要舉措,利用其在綠氫生產和完善的天然氣基礎設施方面的優勢,形成了完整的制氫、儲運氫、氫利用和燃料電池產業鏈;德國將綠氫作為發展氫能產業的戰略選擇,關注氫能與可再生能源的協同發展,在氫能制備、基礎設施建設和應用場景開發等方面積極布局;法國提出建立未來的氫能基礎設施,計劃從2030年起將20%氫氣摻混至天然氣網絡中與天然氣混合輸送;俄羅斯計劃在2024年前建立氫能全產業鏈,利用天然氣、核能等制取氫氣,通過天然氣管網摻氫或將現有天然氣管道改造成氫氣管網,將氫能出口至歐洲;日本長期布局氫能產業發展戰略,深耕氫能源與燃料電池技術研發,提出了氫燃料電池乘用車、家用燃料電池熱電聯供系統等一系列重點發展方向與明確的戰略目標;加拿大設定了氫能2050戰略愿景,即通過建設氫能基礎設施及促進終端應用使加拿大成為全球主要氫供應國。氨能有望推動新興氣體能源進入發展新階段。與氫氣相比,氨可直接在現有的火力發電設施中混燒利用,能作為清潔能源來代替傳統化石能源。同時,作為天然的儲氫介質,氨具有易液化、方便儲存和運輸等優勢,能解決當前氫能儲運環節的關鍵難題。氨的主要生產原料是氫氣,依據來源,氨可劃分為灰氨、藍氨、藍綠氨和綠氨。綠氨作為零碳燃料和氫能載體,具有廣泛的應用前景,將為電力、交通、工業等領域實現減碳和脫碳提供新的路徑。目前,全球氨年產量約2.53億噸。綠氨生產仍處于探索和起步階段,尚未實現產業規?;?。從全球范圍來看,2021年綠氨市場規模約為3600萬美元,到2030年預計將達到54.8億美元。氨能將是實現氫能源2.0時代的關鍵能源,氫氨融合技術將帶動氫能和氨能產業協同發展,也是推動新興氣體能源發展進入新階段的關鍵能源。合成氣等新興氣體能源仍有巨大發展潛力。合成氣生產技術路線眾多,可將煤炭等傳統化石能源及工業副產品清潔高效地轉化為化工產品和燃料,還可通過二氧化碳有機化工利用技術制備合成氣,從而延伸至多個新興領域。目前,最具經濟性和工業化前景的技術包括煤制天然氣、焦爐氣制天然氣/氫氣、二氧化碳干重整制合成氣技術等。煤制天然氣技術將煤炭轉化為天然氣,是實現煤炭清潔高效利用的重要方向。焦爐氣是煤煉焦過程的副產品,熱值較高,是理想的燃料氣源,凈化處理后可用于制備氫氣、合成天然氣,或與其他氣源合成制取合成氨。煤炭是合成氣的主要原料來源,我國在全球合成氣市場占據主導地位。

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