英國氫能發(fā)展概述

（下）產(chǎn)業(yè)發(fā)展

氫能產(chǎn)業(yè)供應鏈

綠色、零碳氫可以減少工業(yè)、交通和供熱行業(yè)的溫室氣體排放，它可以用來(lái)儲存英國豐富的海上風(fēng)能等可再生能源，同時(shí)也擔當起生活垃圾等廢棄物的再次利用。確保氫能產(chǎn)業(yè)穩健發(fā)展則需完整的氫能產(chǎn)業(yè)供應鏈，持續提高綠色氫能源在環(huán)保方面的重要地位，早日實(shí)現“凈零”目標。

氫氣制取技術(shù)

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廢棄物制氫

廢棄物制氫(WtH)工藝是一種雙贏(yíng)的制氫方法，在處理廢物的同時(shí)生產(chǎn)低碳氫。主要包括氣化和暗光發(fā)酵。

(1)氣化

氣化時(shí)產(chǎn)生的合成氣主要成分是一氧化碳、氫氣和甲烷。通過(guò)水煤氣變換(WGS)提高潔凈合成氣中H2/CO的比值，然后通過(guò)變壓吸附(PSA)或膜技術(shù)將氫氣從合成氣中分離出來(lái)。

(2) 暗光發(fā)酵

暗發(fā)酵和混合暗發(fā)酵以及光發(fā)酵被考慮用于濕廢物或污泥餾分，如食物和動(dòng)物廢物。食物垃圾具有很高的可降解性和碳水化合物含量，因此是通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)氫的理想選擇。產(chǎn)品氣體混合物含有氫氣和二氧化碳，用PSA分離出氫氣。同時(shí)進(jìn)一步增加光發(fā)酵步驟可以提高和最大化暗發(fā)酵的產(chǎn)氫率。

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清潔氫制取

蘇格蘭的沿海地區擁有不受限制的水源、可供開(kāi)發(fā)的土地、大規模的海上風(fēng)能，使得生產(chǎn)綠色氫成為可能，同時(shí)蘇格蘭擁有豐富的可再生能源，包括陸上和海上風(fēng)能及太陽(yáng)能，為綠色制氫提供了巨大的潛力。據OREC《解決海上風(fēng)能和氫氣整合挑戰》的報告，預計到2050年英國可利用高達240GW的海上風(fēng)能生產(chǎn)綠氫，以滿(mǎn)足歐洲對氫氣的需求。

氫氣存儲技術(shù)

考慮到英國多孔的谷地地形，氫氣可優(yōu)先考慮如下形式進(jìn)行存儲。

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鹽洞穴存儲

利用鹽穴的高密封性將氫能大規模儲存于地下鹽穴之中，可用作短期儲存或季節性?xún)Υ?。相比較于地面儲存，地下鹽穴儲存具有儲量大、儲氣成本低、密封性好等優(yōu)點(diǎn)，可達吉瓦級儲量，同時(shí)還可節省優(yōu)化地面土地資源， 是大規模儲氫的理想場(chǎng)所。

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含水層儲存

在注入大于儲層毛管壓力而小于蓋層毛管壓力的情況下，用氫氣取代水所占據的多孔空間，儲層孔隙喉道內的水排出，同時(shí)防止其通過(guò)蓋層泄漏。水向下和向外移動(dòng)，在低滲透率的蓋層與其邊界之間形成一個(gè)密封層，將氫包裹起來(lái)。

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枯竭的石油/天然氣領(lǐng)域

與含水層儲氣一樣，已探明的枯竭油氣田可用于儲氣，且此種方式占全球地下儲氣系統總儲量的75%?？萁哂蜌馓锟杀灰暈楹畬拥奶囟ú糠?，含水層孔隙中只有殘余水，而這些孔隙主要為圈閉油氣。開(kāi)采石油后，儲層就會(huì )枯竭，只剩下維持地層完整性所需的天然氣，這些圈閉可以利用與蓄水層相同的方法來(lái)儲存氫。

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Hydrilyte加氫器

澳大利亞氫儲存開(kāi)發(fā)商Carbon280公司的Hydrilyte加氫器將首次在英國進(jìn)行了測試。該項目展示一種潛在的運輸及儲存氫技術(shù)，使氫能夠在燃料車(chē)上使用。Hydrilyte加氫器包含一種無(wú)毒、無(wú)反應性的金屬粉塵，懸浮在礦物油中，其氫鍵為氫化物，并在脫氫過(guò)程中釋放。該系統提供了一種方便且安全的方式，可以在正常的大氣溫度和壓力下儲存氫氣。

加氫站部署

目前英國有15個(gè)公共加氫站，其中最大的是佩里瓦爾的Metroline，該站于2021推出，日產(chǎn)能為1500公斤H2。排名第二的是位于伯明翰泰斯利能源公園的加氫站，該站的氫供給能力為每天1200公斤。

氫能源供暖戰略階段

氫轉變的第一步是英國在主要供暖氣體中引入20%的混合氫，這就需要英國天然氣公司銷(xiāo)售的擁有這種混合氫的鍋爐。目前許多鍋爐已經(jīng)被貼上了“氫混合準備就緒”的標簽，這是第一次向氫邁進(jìn)。預計2026年氫在英國家庭供暖可能經(jīng)歷三個(gè)主要階段：

階段1：2023-2025，新的鍋爐將按照新的“氫準備”標準建造，它們很容易被改造使用100%的氫氣。

階段2：2028年，20%的混合氫將被引入供氣系統，且大多數鍋爐將能夠正常使用。

階段3：21世紀40年代中期，當天然氣供應轉為100%氫氣時(shí)，在英國銷(xiāo)售的每一個(gè)新鍋爐都將是一個(gè)氫氣鍋爐。

氫能交通戰略部署

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氫燃料汽車(chē)

氫燃料電池車(chē)通過(guò)將氫能轉化為電能以驅動(dòng)車(chē)輛，比現有純電動(dòng)汽車(chē)更加環(huán)保。同時(shí)，由于其高能量密度和快速補充能量的特點(diǎn)，氫燃料電池車(chē)可將低溫環(huán)境下的續航衰減弱化至最小，并將補能時(shí)間縮短到與燃油車(chē)接近。例如Riversimple開(kāi)發(fā)了一款輕型、平民化、經(jīng)濟的氫動(dòng)力汽車(chē)Rasa,該車(chē)是一款搭載氫燃料的環(huán)保型電動(dòng)車(chē),1.5kg的氫燃料足夠行駛483km。

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氫燃料公交

英國當地運營(yíng)的公交車(chē)隊大約2%是零排放的，這些公交車(chē)采用電動(dòng)或氫燃料電池。政府堅定綠色巴士革命的雄心，建立了零排放公交區域(ZEBRA)計劃。ZEBRA計劃為倫敦以外的地方交通部門(mén)提供高達1.2億英鎊的資金，以支持零排放公交車(chē)的引進(jìn)和相關(guān)基礎設施建設。英國首個(gè)雙層氫巴士——Wrightbus Hydroliner，從倫敦出發(fā)前往格拉斯哥參加聯(lián)合國氣候大會(huì )(COP26)，行程600英里。

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氫燃料卡車(chē)

由于大型長(cháng)途重型載重汽車(chē)的行駛距離長(cháng)，載重要求高，因此在道路行業(yè)開(kāi)發(fā)零排放方案方面是最具挑戰性的。有些車(chē)輛由于經(jīng)常使用，因此需要快速加氫以滿(mǎn)足操作要求。政府將在本財政年度投資高達2000萬(wàn)英鎊，用于氫燃料電池重型載重汽車(chē)的試驗，以確定這些技術(shù)在英國的可行性、可交付性、成本和效益。

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氫燃料火車(chē)

英國進(jìn)行了氫動(dòng)力列車(chē)的試驗，在英國西密德蘭地區的長(cháng)馬斯頓和伊夫舍姆之間成功地完成了一次初步旅程。HyrfLeX列車(chē)公司使用燃料電池將氫和氧結合起來(lái)發(fā)電、供熱和用水?；疖?chē)的一個(gè)車(chē)廂內裝有的套件中包括氫燃料罐、氫燃料電池和用于存儲的鋰離子電池。同時(shí)在英國西北部，阿爾斯通(Alstom)正在研究將321級列車(chē)轉換為氫動(dòng)力列車(chē)的新項目。

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氫燃料飛機

英國耗資1500萬(wàn)英鎊的項目公布了一款新型液氫飛機的設計。此外，英國一架氫燃料電池飛機完成了首飛，空客公布了三架氫燃料概念飛機的細節，且它們將在2035年投入使用。

英國政府逐步推動(dòng)氫能供暖取代天然氣供暖并加速氫能在交通領(lǐng)域中的應用，鼓勵海上風(fēng)能發(fā)電，擺脫對傳統化石能源的依賴(lài)，加速實(shí)現2050年的凈零碳目標。

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氫氣運輸中心

TeesVallev建造：英國來(lái)啟動(dòng)了投資300萬(wàn)英鎊蒂斯谷氫運輸中心。當地的商店，超市和交通運輸受益于尖端的氫技術(shù)，以電力運輸和貨物移動(dòng)；同時(shí)創(chuàng )建現實(shí)世界的氣運輸試點(diǎn)，該中心的建立也將幫助英國了解氣在滿(mǎn)足2050年的凈零目標，影響英國未來(lái)的投資決策和主要的出口機會(huì )。當地運輸運營(yíng)商與運輸研究和開(kāi)發(fā)(R&D)部門(mén)合作，提供無(wú)排放氫乘客服務(wù)，如按需區域巴士或零排放垃圾車(chē)。

相關(guān)項目助力氫能發(fā)展

英國天然氣電網(wǎng)公司計劃建設首個(gè)氫鎮

英國的天然氣電網(wǎng)公司制定2030年之前建設其第一個(gè)“氫鎮”的計劃，同時(shí)《英國氫氣網(wǎng)絡(luò )計劃》的報告已由能源網(wǎng)絡(luò )協(xié)會(huì )發(fā)布，該計劃詳細描述了英國五家天然氣網(wǎng)絡(luò )公司致力于將全國的氫雄心變?yōu)楝F實(shí)的活動(dòng)。能源基礎設施公司將確保氫氣的安全輸送，以及測試鍋爐、加熱器和炊具等家用電器，測試燃氣網(wǎng)絡(luò )的不同部分。維護能源供應安全，確保天然氣網(wǎng)絡(luò )有能力滿(mǎn)足英國使用氫氣的能源需求。

H2 Green部署英國加氫站供應協(xié)議

著(zhù)眼柴油置換

倫敦可再生氫公司H2 Green為英國的第二能源公司提供綠色氫，采用分散式氫氣供應模式取代柴油，預計到2030年建設2000個(gè)加氫站加速英國H2加氫網(wǎng)，同時(shí)計劃在英國開(kāi)發(fā)本地化氫供應、儲存和配送中心網(wǎng)絡(luò )的基礎。

ITM Power公司積極融入國際氫能平臺

過(guò)去10年，ITM Power集團一直積極參與英國以及歐盟的加氫站安全與技術(shù)標準制定核心流程。參與歐洲、英國和國際組織的重要合規項目、安全標準和加氫站的技術(shù)發(fā)展。研究項目包括PRHYDE、MetroHyVe和MultHyFuel。這三個(gè)項目的內容分別表述為：研究包括鐵路和海運在內的中型和重型氫動(dòng)力載具的燃料補充所需的技術(shù)發(fā)展；專(zhuān)注于為HRS提供計量支持，包括流量計量、氫質(zhì)量控制和氫燃料電池雜質(zhì)檢測；推進(jìn)系統安全性，允許氫用于多燃料零售系統。

在2018年ITM Power（能量?jì)Υ婧颓鍧嵢剂瞎荆┡c殼牌就合作建立了英國第一個(gè)油氫混合站，并由ITM Power擁有和運營(yíng)。該油氫混合站為駕駛員提供一系列的燃料選擇，并與傳統交通燃料共存。2022年初，ITM Power與挪威化工巨頭雅拉達成一項協(xié)議，將生產(chǎn)24MW的電解器，這將幫助該公司減少氨生產(chǎn)中對灰氫的依賴(lài)。

英國加強與我國相關(guān)合作

由英國駐臺北辦事處和臺灣經(jīng)濟研究所聯(lián)合主辦的首屆英臺氫能論壇于10月21日在網(wǎng)上舉行，此次論壇匯集了100多家英國和臺灣的氫燃料電池公司。新興的英臺合作機會(huì )包括在中長(cháng)距離公共道路交通中部署氫氣、利用海上風(fēng)能生產(chǎn)綠氫，以及在英國和臺灣有共同利益的第三方市場(chǎng)開(kāi)展項目合作。目前英國和中國公司在氫的制取、氫燃料技術(shù)等方面已進(jìn)行了一些示范項目，例如，殼牌在張家口成立合資公司，啟動(dòng)了其在中國的第一個(gè)商業(yè)化氫能項目——河北張家口綠色氫能一體化示范基地項目；英國固態(tài)氧化物燃料電池供應商錫里斯動(dòng)力控股有限公司與濰柴動(dòng)力建立合資企業(yè)，共同為中國市場(chǎng)提供氫燃料電池。

Acorn氫氣項目通過(guò)碳捕捉生產(chǎn)低碳氫

位于阿伯丁郡圣弗格斯的Acorn氫氣項目正在利用現有的石油和天然氣基礎設施，將北海天然氣轉化為低碳氫，同時(shí)通過(guò)碳捕捉和存儲，將生產(chǎn)氫時(shí)產(chǎn)生的碳排放安全有效地收集和存儲。該項目由Storegga領(lǐng)導，并得到了Harbour能源、殼牌、英國和蘇格蘭政府以及歐盟在內的行業(yè)合作伙伴的資金和支持。