东芝探索“完美能源”:以可再生能源制取绿氢,全程零碳排
“百年老店”、多元化电子电气产品制造商日本东芝集团(Toshiba)正在全力布局有“未来能源”之称的氢能,并将大规模可再生能源制取“绿氢”视为低碳能源时代的完美解决方案。
近日在上海举行的第三届中国国际进口博览会期间,东芝多位高管对澎湃新闻表示,除了已提出“氢能源 社会 ”愿景的日本本土之外,东芝非常看好氢能在中国的发展前景。
放眼全球,日本是近年来最热衷于发展氢能的国家之一。日本“氢能基本战略”提出,到2030年要确立国内可再生能源制氢技术,构建国际氢能供应链,长期目标是利用碳捕获(CCS)技术实现平价化石燃料的脱碳制氢和可再生能源制氢。对于能源自给率低的日本而言,用零碳排的可再生能源来制取清洁高效、较易储运的氢能,无疑是“后福岛时代”得以兼顾能源安全和碳中和目标的理想选择。
日本能源转型历程
“东芝早在50年前就已经开始做氢能方面的技术研发,进行相关技术储备。我们在40年前推向市场的产品,已经有氢能利用的影子。”负责氢能业务的东芝(中国)有限公司营业总监张童对澎湃新闻表示,早年东芝的制氢路线是烃类醇类重整制氢。但在零碳理念下,该公司内部近十年间全面提升氢能体系,东芝燃料电池体系全部是纯氢燃料电池。
据介绍,东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex已累计在日本国内交付100台以上。这种100kW的模块化单元可根据需求灵活组合,启动时间不到5分钟,高效将管道或气罐中的氢气转化为电能和热能。
东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex累计在日本交付100台以上
典型场景如东芝的新氢能综合应用中心,利用太阳能电解水制备氢气,并直接将其应用在东芝的日本府中工厂的燃料电池物流叉车上。这样,不但燃料电池物流叉车在运转时不排放二氧化碳,而且,因为使用了通过可再生能源制取的氢气作为燃料,从制氢到氢利用的全程实现了零碳排。
当突发灾难时,这套小型分布式能源亦可大显身手,作为一条生命线为300名受灾群众提供一周的电力和热水供应。
纯氢固然样样好,但目前在全球范围内仍受居高不下的成本所困。据澎湃新闻了解,上述在日本落地的东芝纯氢燃料电池系统均为有日本政府政策支持的项目。
张童表示,全球可再生能源快速发展,但风电、光伏始终存在间歇性问题。尤其在中国,风电、光伏装机的迅猛增长对电网调峰要求巨大,弃风、弃电的问题屡见不鲜。若将这部分电力转换成氢能储存起来,在需要时再调取,就是一个最理想的结合。“可再生能源与电解质制氢技术结合起来,制出来的氢完全是绿色的。”
他认为,在该领域,东芝的所长是对电力系统、电子设备、控制系统的深入了解和对氢的长期技术积累,目前正在与多家上游制氢企业探讨合作。在氢能起步阶段,东芝呼吁政府对全行业予以政策支持,鼓励更多企业参与氢能产业链的完善,并尽早明确氢使用的法律法规。在这些前提下,氢能成本才能随着规模化效应快速下降。
氢能成本的下降有赖于一个足够大且高速成长的下游市场。东芝正在推动纯氢能燃料电池系统H2Rex尽早应用于中国市场,使其成本上尽早符合中国市场潜在的需求,并联合中国合作伙伴一起开拓市场。
实际上,东芝对于“终极能源解决方案”的认识,在日本福岛核事故之后出现了彻底的转变。东芝曾是全球核能领域的重要参与者,旗下拥有 历史 战绩辉煌的美国西屋电气公司。但由于2011年福岛核事故后全球核电建设放缓、建造成本陡增、西屋电气申请破产保护等原因,东芝最终选择剥离核电资产。
今年10月,日本首相菅义伟在临时国会上发表施政演说时宣布,日本将争取在2050年实现温室气体净零排放。这标志着作为全球第三大经济体和第五大碳排放国的日本在气候议题上的立场发生巨大转变。目前,日本的温室气体排放中有至少80%来自能源领域。
“二氧化碳零排放并不是最近才有的呼声,很早以前大家就在进行与此相关的探讨。”东芝中国总代表宫崎洋一对澎湃新闻说道,福岛核事故改变了全球的碳减排思路。2011年之前,日本、欧洲都将低碳发电目标寄希望于核能,但福岛事故后由于安全标准升级、核能发电成本陡增,欧洲主要国家纷纷选择弃核。
宫崎洋一称,除了重点业务氢能之外,目前东芝还有其他颇具竞争力的能源业务和碳捕捉技术,可以根据不同地区的特征进行灵活组合。具体而言,在水电领域,东芝的实际供货数量和技术实力处于全球第一梯队,已经向44个国家及地区累计供货2300多台水轮机和1800多台发电机;光伏领域,东芝的工业用光伏发电系统在日本有2700处应用,住宅用光伏发电系统在日本为10万户以上客户使用;地热领域,东芝已向全球提供累计达3.7GW的地热发电设备,以设备容量计处于全球第一。
福岛氢能研究基地(FH2R)
在日本国立的新能源产业技术综合开发机构(NEDO)牵头下,东芝与另外两家日本企业合作的福岛氢能研究基地(FH2R)已于今年2月底建成。
FH2R系统概览
该项目建有全球最大的利用可再生能源的10MW级制氢装置,正在验证清洁低成本的制氢技术。这里产生的氢气不仅用来平衡电力系统,还为固定的氢燃料电池系统、移动的氢燃料车等提供动力。
校对:刘威
中国目前来说确实已经成为了全球可再生能源方面的投资领军者,而且是处于领先的位置,这和前几年我们的工业基础建设有着密不可分的关系,那么我在前几个问题里面有回答过关于绿色一带一路对于我们的深远影响的问题,其实也会和这个问题有一点关系,有兴趣的小伙伴可以去看一下。关于题主的这个问题,我会从以下几个方面作出详细的解答。
一、关于中国已经成为了全球可再生能源方面的投资领军者的消息。
这个消息是来自于一个新闻,新闻的发布方是世界气象组织。这个报告的名字是温室气体公报,有兴趣的小伙伴可以去查阅一下。关于在报告中也有提到,目前来说在全球的节能减排的。情况下,中国已经发挥着重要的贡献,同时也已经成为了全球可再生能源的投资的主要领军者,而且是遥遥领先于其他的合作伙伴呢。
二、全球可再生能源的现状。
目前来说,全球可再生能源的现状是增量趋于稳定并且高比例的,可再生能源的国家和地区的数量在不断的上升,这是一个非常积极的信号,同时可再生能源的成本的竞争力,也在变得越来越强。正是因为我们不懈的努力和传统的热电相比,可再生能源发展的也越来越好了,比如说在2019年的时候,全球的可再生能源发电量已经占到了全球的总发电量的28%以上,这也是一个非常积极的信号。
三、关于全球可再生能源的个人看法。
在我看来,全球可再生能源的发展已经到了一个稳步增长的地步,但是依然有一些地区,因为缺乏有力的政策支持和技术能力,他们的发展受到了限制,这也需要全球各个国家和地区共同努力和配合来解决。
值得注意的是,尽管在2020年上半年遭受了新冠肺炎疫情和全球贸易环境震荡双重影响,但在海淀国投、海淀 科技 的助力下,三聚环保在上半年于生物能源领域取得了多路突破,此外,三聚环保在催化净化业务所进行的改革也略显成效,脱硫脱硝领域方面则成果亮眼,而三聚环保的特色化工产业也开始起步,装备制造持续履约并斩获新订单。
疫情之下,生物能源业务现突破进展
作为一家为基础能源工业的产品清洁化、质量提升和生产过程清洁化提供技术、服务的高新技术公司,三聚环保近年来聚焦绿色发展,大力推进生物能源方面业务。
以生物柴油和生物氢能为代表的生物可再生能源,已成为世界各国特别是发达国家重点研究开发的前沿产业。去年三聚环保成功实现了二代生物柴油的工业化生产,而今年半年报中,三聚环保表示,开发出了新一代悬浮床加氢升级技术,增加了装置改造的兼容性和灵活性,拓宽了生物质原料的范围,大大缩短了新增产能所需的时间。
今年3月初,三聚环保还成立了生物能源工作组。三聚环保方面表示,在今年上半年里,通过为鹤壁华石联合能源 科技 有限公司(以下简称“鹤壁华石”)、海南环宇新能源有限公司(以下简称“海南环宇”)提供技术改造和贸易服务,激活了生产要素,保证了装置生产能力,并积极与国内外大型能源企业洽谈产品销售,与供应商落实原料供应,初步建立了完整的产业链和供应链体系。
其中,尽管疫情造成了诸多不利的影响,但为实现海南环宇生物柴油装置的改造和启用,三聚环保表示,通过提供有效的管理力量、生产力量和维保力量,于4月6日一次启用成功,并实现了安全平稳运行。今年上半年,鹤壁华石、海南环宇共生产二代生物柴油产品3.08万吨。
值得注意的是,疫情形势异常严峻的情况之下,三聚环保还达成了生物能源业务上的新项目。今年6月,三聚环保公告披露,公司拟与莒县金贸资产管理有限公司(莒县国有资产监督管理局全资子公司,以下简称“莒县金贸”)以日照中泓石化有限公司(莒县金贸全资子公司,以下简称“日照中泓”)为主体平台,依托公司MCT悬浮床加氢平台生产生物燃料专利技术及经验,在日照中泓原100万t/a延迟焦化联合装置项目的基础上共同投资改建及运营生物能源项目。
三聚环保2020年半年报则显示,在今年6月份已完成了对于日照中泓石化有限公司的重组,取得了控股权,并取得了40万吨/年生物能源项目的立项,启动了各类评价。该项目建设从2月初全面启动设计、采购,并已经开展现场施工安装工作,已取得了阶段性进展。
改革见成效,核心业务稳定发展
除了生物能源业务在2020上半年取得了多路突破,三聚环保其他核心业务也在稳定发展中。
其中,在催化净化业务方面,半年报显示,三聚环保进行了改革,对组织架构和管理模式进行了实质性调整,包括实施了销售与生产的一体化核算和管理、制定和实施了新的销售政策,强化了市场导向等方面。通过这些举措,三聚环保指出,虽然在疫情冲击下,市场销售和剂种生产在上半年受到了一定的影响,但发货数量、销售收入和经营净利润均较去年同期有所增长,销售费用显著降低。改革已初见成效。
更为亮眼的是,半年报显示,三聚环保脱硫剂销量较去年同期增加36%,经营利润较去年同期也有明显增加。对此,三聚环保在半年报里指出,这主要由于疫情期间,公司严格落实疫情防控措施,确保稳定生产,保障了剂种供应;以视频、电话等形式加强了客户联系,消除了疫情阻隔,抓住了市场机遇;研发、技术、工程团队紧密配合,冲在解决客户问题的最前沿,为其提供了坚实的服务保障。
在经营净利润增加之外,三聚环保多个项目也成功抵抗住了疫情所带来的挑战。其中,在油气设施制造及综合服务业务方面,三聚环保半年报显示,旗下巨涛公司不仅超预期提前完成了美孚项目三船模块出货,赢得了业主方的极高认可,还成功斩获欧洲海上风电装备及海上储油轮模块建造约20亿人民币的订单,进一步夯实了未来的经营基础。
而在化石能源产业综合服务领域,三聚环保指出,内蒙古聚实费托项目克服冬季开车的各种困难,于今年1月31日一次性开车成功,实现全流程贯通,进入试生产阶段。
此外,另一个项目——江苏禾友合成氨技改项目也顺利通过了性能考核,吨氨综合能耗降低220元以上。三聚环保半年报显示,基于该项目的成果实施,中国石油和化学工业联合会在北京组织召开了“安全高效低能耗‘铁钌接力催化’氨合成成套技术开发及工业应用” 科技 成果鉴定会,鉴定委员会认为:高性能钌基氨合成催化剂制备技术及以煤为原料的“铁钌接力催化”氨合成工艺处于国际领先水平。
两大战略助力未来发展
疫情冲击下,2020年上半年已飞快度过,对于下半年的经营工作重点,三聚环保在半年报中表示,将继续贯彻落实两大战略。第一个战略是加快生物燃料的产能建设,将生物能源作为战略中的核心。
随着生物燃料技术工业化的成功,三聚环保已经将生物能源产业作为重点发展业务之一。其中,下半年在生物能源方面,尤为令人注意的是,在获得了山东三聚生物能源有限公司控股权后(即原“日照中泓”,以下简称“山东三聚”),三聚环保表示,下半年将组织全速推进山东三聚的项目建设,统筹好开工进度,计划年底前全面投产。并通过体系内人员调配、招聘和培训等多种方式,迅速搭建起山东三聚的操作队伍、技术队伍、管理队伍和经营队伍,全力保障项目开车、生产和运营。
此外,三聚环保表示,在今年下半年,会抓紧完成鹤壁华石的固定床升级改造并尽快投产。全面开展生物质直接液化的配套设施工程建设,计划年底前投运。
而在加快生物燃料的产能建设战略之外,三聚环保将继续贯彻落实的第二个战略则是把特色化学品的重点技术示范项目建设和服务好,在中国未来的高端化工领域确立立足点。此外,三聚环保表示,在抓好上述两项战略实施的基础上,还将继续推进传统业务板块的转型和清理工作,力保公司在跨入新领域可轻装上阵。
具体而言,展望2020年下半年,三聚环保还将力争尽早完成海国龙油百万吨悬浮床项目的建设,在外部资源到位的情况下,实现年底前中交;完成七台河勃盛18/30合成氨项目的建设;服务好聚实费托项目的检修和技改工作,以及扎实推动四川鑫达稳产稳销等多个项目的进展计划。文/李十一
每日经济新闻
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7、山东农业总产值破万亿元。
8、广东江门优化营商环境推动高质量发展。
9、新春走基层,巡逻在祖国的边防线。
10、中央宣传部国家发展改革委联合发布2020年“诚信之星”。
11、各地有效防控堵住疫情传播。
12、国家卫生健康委通报最新疫情。
13、国内联播快讯:
(1)2020年全国可再生能源发电量同比增长约8.4%。
(2)海南自贸港鼓励类产业目录发布。
(3)鄂北水资源配置工程全线通水。
(4)云南思澜高速建成通车。
(5)我国运动员获得世界极限运动会双板超级U型场地冠军。
(6)第31届世界大学生夏季运动会倒计时200天。
14、全球新冠肺炎确诊病例超1亿105万,美国疫情仍在恶化医院压力未缓解美媒:疫苗接种存在种族差距世卫批评欧盟限制疫苗出口。
15、国际联播快讯:
(1)俄完成延长俄美军控条约相关程序。
(2)以色列驻印度使馆附近发生小型爆炸。
(3)多数民众认为气候变化构成全球紧急状态。
参考资料来源:央视网——2021年1月30日新闻联播文字摘要
蒋再正
前言 : 德国在国家氢气战略中,将大量赌注押在了对使用可再生能源生产的氢上。该战略巩固了德国成为全球技术领导者的雄心壮志,其明确将重心放在"绿色"品种上,而牺牲了使用有争议的碳捕捉和储存(CCS)技术。虽然环保人士大多欢迎这种做法,却遭到了工业界的反对。但仍有许多专家认为,这一战略开启了德国能源转型的新篇章。
德国政府已经同意一项国家氢气战略,其重点是利用可再生能源制造的氢气,以推动具有里程碑意义的能源转型,并占有未来的工业市场。这项战略于6月10日被批准,内容主要是:" 只有基于可再生能源('绿色'氢)生产的氢气才能长期使用 。 在德国备受争议的使用碳捕获和储存(CCS)的 天燃气 制氢只能以"过渡的方式"使用 。在应对气候变化的斗争中,用可再生电力制造的氢气越来越被视为重工业和航空等排放顽固行业的灵丹妙药。德国为自己设定了到本世纪中叶实现气候中立的目标,其致力于成为相关氢气技术的全球领导者——不仅要启动其具有里程碑意义的能源转型的下一阶段,而且要为其国际知名工业确保一个充满希望的增长市场。
德国经济和能源部长彼得•奥尔特迈尔(Peter Altmaier)表示,这一战略是一个"量子飞跃",将能源转型和气候保护提升至"新的质量水平"。在宣布这一战略的新闻发布会上,他称该倡议是"自决定推出支持可再生能源以来最重要的创新"。研究部长安贾·卡利切克(Anja Karliczek)说,全世界都意识到绿色氢气技术带来的机遇,建立全球氢气经济为德国工厂制造商提供了巨大的潜力。其将作为未来能源给气候和就业提供"双重提升"。
氢能用途
新篇章
《德国国家氢能战略》中提出从以下几个方面实现氢能产业的发展:
· 提升氢能作为替代能源的经济性竞争力
· 开拓使用德国本土氢能技术的国内市场
· 建立完善氢能供应网络
· 助力氢燃料成为替代能源整体
· 加强氢能相关技术培育
· 加强氢能相关市场国际合作
· 完善氢能储运安全规范建设
"国家氢气战略开启了气候保护的新篇章,"德国能源机构(dena)负责人安德烈亚斯·库尔曼(Andreas Kuhlmann)表示。" 国家氢气战略是能源转型持续成功以及气候目标长期可实现性期待已久的基础 。其为能源转型创造了先决条件,这种过渡更密切地将工业和气候政策相互交错。化学工业协会VCI也称该战略是"能源转型成功的决定性一步",但敦促政府考虑所有现有的低排放氢气形式,包括那些使用天然气和CCS的氢气。
新的生产方法
越来越多的国家努力追求气候中和,大量押注于用可再生电力制氢,以减少顽固的工业排放。但是,生产极其富能源的天然气需要大量的电力,使得它比传统燃料更昂贵。这就是为什么需要采取果断的政府行动来解决日益被称为国际"氢经济"的问题。
通过提高效率和直接用清洁电力取代化石燃料,例如使用电动 汽车 而不是内燃机模型,可以避免目前大部分的温室气体排放量。但是在很多情况,这种方法行不通。例如由于重量原因,没有技术能够使大型飞机和船舶使用电池。这种战略在许多工业部门也举步维艰,例如,化学品或炼钢,因为当前工艺不可避免地产生二氧化碳排放。因此需要全新的生产方法, 用电解槽制造的绿色氢气已成为实现碳中和所需的深度减排的主要候选者 。
与该战略相吻合的是,德国钢铁制造商蒂森克虏伯(Thessenkrupp)表示,已扩大水电解产能,将绿色氢气生产扩大到千兆瓦级。目前,世界上许多国家正计划进入氢气经济。水电解正日益成为建设可持续、灵活的能源系统和无碳工业的关键技术。这将会开辟新的市场。
电解槽容量增加200倍
该战略表示,德国的目标是到2030年建立容量为5吉瓦(GW)的工业制氢设施,包括必要的陆上和海上可再生能源供应,大致相当于五个核电站或大型燃煤电厂。最迟到2035年或2040年将再增加5GW。除了现有的支持计划外,德国还将提供70亿欧元用于氢技术的发展。此外,还将投资20亿欧元在合作伙伴国家建立大型的"德国制造"制氢厂。德国将在未来进口大量绿色氢,因为该国根本没有足够的空间来安装制造它所需的大量可再生能源。
联邦政府在提出《德国氢能战略》时,正在为私人投资氢发电、运输和使用奠定基础,这些投资在经济上是可行的和可持续的,这也可以在减轻COVID-19危机的影响和恢复德国和欧洲经济方面发挥作用。在2023年之前为第一个加速阶段,为建立一个运作良好的国内市场打下基础。与此同时,研究和发展以及国际方面等基本问题也需要解决。下一阶段将于2024年开始,稳定新兴的国内市场的同时,塑造欧洲和国际的氢能市场。
在该战略的介绍中,政府网络宣布与Marocco建立联盟,参与非洲第一个工业规模可再生氢项目的建设,该项目每年将节省100,000吨的二氧化碳排放量。库尔曼说,该战略"是世界上首个 远远超出氢的最终用途的战略 之一,并涵盖了全部动力燃料,这种方法考虑了合成甲烷,煤油,甲醇和氨提供的机会。因此《德国氢能战略》也可以看作是对发展欧洲动力燃料市场的明确承诺。"
有风险的赌注?
目前的清洁氢气的成本仍然很高,无法被广泛使用,其价格可能直到2030年才能充分下降。而其中氢的来源也很重要。目前它主要由天然气工业生产,伴随着大量的碳排放,该类型被称为 灰色氢 。其价格主要受天然气价格影响且相对便宜,但它的二氧化碳排放成本较高。 蓝色氢 的价格也主要受到天然气价格的影响。但其第二重要的驱动因素是捕获,再利用或存储碳排放的成本。碳捕获和储存(CCS)成本的降低将会使蓝色氢的价格更接近于灰色氢。 绿色氢 的价格会受到电解的成本与电解过程中使用绿色电力的价格影响。在过去的十年中,太阳能和风能的发电成本已显着下降,这也是德国将战略目标放在绿色氢上的一个因素。
克劳斯·斯特拉特曼(Klaus Stratmann)在《商业日报》 Handelsblatt的评论中写道,该战略的信号效应对经济和整个欧洲都具有重要意义,但他警告称,该战略能否在未来几十年和几十年内实施尚不确定。斯特拉特曼写道:"因为德国政府完全致力于一种变种,即绿色氢,给自己施加了沉重负担。" 他认为,要实现这一目标将需要大量的可再生能源,而且不清楚德国是否能够进口必要的数量。斯特拉特曼说,蓝色氢可能会为越来越多地用于绿色氢的氢基础设施铺平道路。
参考文献:
German hydrogen strategy aims for global leadership in energy transition……Journalism for energy transitiion
The clean hydrogen future has already begun …… IEA
The National Hydrogen Strategy…… Nationale Wasserstoffstrategie