俄罗斯丨全球氢经济“隐形冠军”的问鼎之路
栏目:企业动态 发布时间:2019-10-18 17:56
氢能首席观察按:油气巨头俄罗斯直面“中年危机”——全球低碳化背景下的可再生能源飞速发展和美国页岩气革命。氢可能是其转型的关键,拥有全球最早开展氢动力汽车(二战).........

  氢能首席观察按:油气巨头凯发k8俄罗斯直面“中年危机”——全球低碳化背景下的可再生能源飞速发展和美国页岩气革命。氢可能是其转型的关键,拥有全球最早开展氢动力汽车(二战)和液氢飞机(冷战)的技术底子,庞大的油气和风能资源储备,潜力巨大的国内市场以及坐拥全球氢能最热的左邻(欧洲)右舍(东亚)。

  “我们当然在考虑氢项目,我们将在实践中予以实施。”

——普京在2017年俄罗斯能源周发言

  到目前为止,除少数独立项目外,俄罗斯与国际社会在氢能技术开发方面是脱离的。尽管俄罗斯大学和科研院所与许多国家的同行建立了重要的合作关系。

  原因是直到现在,应对气候变化议程和脱碳在俄罗斯的能源战略中仅扮演了次要角色。国家温室气体排放法规正在草拟阶段,预计最早可于2020年颁布。国家低碳发展战略也正在制定中,但总体上利益相关者倾向保守。所有这些加在一起严重阻碍了包含氢在内的所有低碳技术进步(可再生能源,能效,电力传输等)。


(挑战:欧洲化石能源需求逐步下降)


(机遇:欧洲逐步成为氢能热土)

  在俄罗斯,不仅没有国家层面的氢能战略,甚至没有各个研究小组的统筹协调。尽管如此,在氢的生产,储运以及在交通运输中的科研仍在有序进行。此外,俄罗斯具有巨大的氢气生产潜力,可向全球出口。因此,氢能技术不仅在俄罗斯能源论坛上还在俄罗斯最大能源集团的创新战略中正逐步得以体现。

  俄罗斯氢能技术家底

  早在76年前,在列宁格勒被围困期间,Boris Shelishch就已设计出了氢动力汽车,成为氢能利用第一人。

  目前,在生产方面,俄罗斯拥有成熟的“灰氢”生产技术,其被部署在石油和天然气加工厂和发电厂,所有产生的氢气都在现场使用。

  俄罗斯最大的电解槽生产商PJSC Uralkhimmash可生产具有制取4-300立方米氢气/小时能力的装置。俄罗斯最大的能源公司俄罗斯天然气工业股份公司和俄罗斯国家原子能公司正在研究通过甲烷绝热转化或高温核反应堆实现最小化碳足迹的制氢技术。俄罗斯科研力量也在实验室开发铝水反应制氢、富氢燃料混合物和纯氢的释放以及电解制氢技术。

  氢的储运技术不发达,因其是就地消费的。俄罗斯天然气工业股份公司开展向天然气管网中添加20-70%氢气的可行性研究,但尚未进行实际验证。氢的液化和输运研究也在一直推进,尤其是在俄罗斯的太空计划中。此外,基于金属的储氢科学研究由俄罗斯科学院物理研究所牵头研究。

  俄罗斯科学院、莫斯科物理研究所等多家研究中心和公司正在开发质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池。电动公交车和乘用车已在俄罗斯运行,但燃料电池汽车尚未开始部署。

  2018年,俄罗斯风险投资公司,斯科尔科沃基金会和战略计划机构组织了第一元素技术竞赛,旨在克服全球氢能和燃料电池技术发展壁垒。其中有两个用于车辆的燃料电池原型(空中和陆上机组,容量分别约为2KW和50 kW)效率可以与传统能源媲美。

  全国氢能协会(NAVE)牵头组织氢技术标准化工作,已制定并实施了20多个具有国际水平的氢技术标准。

  雄厚的资源储备

  俄罗斯是全球最大的油气供应国和资源储备国之一。其中,石油出口全球第二,天然气全球出口第一,煤炭全球出口第三。

  现有的天然气运输基础设施(考虑到新的天然气管道项目)和不断发展的天然气(LNG)行业为开发“蓝氢”创造长期的竞争优势——以最低的原材料成本制取氢气并通过管道以液化形式出口。

  据俄罗斯天然气工业股份公司估计,通过出口天然气管道运输氢气可能存在违反与天然气有关的长期合同义务的风险(涉及气体质量),并且需要在气体传输系统上进行额外的投资。因此,该公司正在考虑一种替代方案——天然气通过主干管道运输后再制取氢气。同时,俄罗斯天然气工业股份公司评估了以这种方式生产氢气技术方案,到2050年欧洲氢气市场容量将达到1,530亿欧元(彭博社数据)。需要注意的是,“绿氢”或“蓝氢”具有同样的市场机会,只不过后者需要考虑CCS。

  俄罗斯的电力生产量排名世界第四,且拥有世界上最低的碳足迹之一。燃气发电厂在电力结构中占主导地位(约48%),核电厂(18%)和水力发电发电厂(17%)比例超过燃煤发电厂(16%)的份额。这使得俄罗斯的电力碳含量低于美国,中国,澳大利亚,印度,日本,德国等国家。

  在核电主导的卡累利阿和水电主导的马加丹等地区,碳足迹比平均水平低上几倍,可考虑直接使用电解获取“绿氢”。这逐步引起了国际参与者的兴趣:例如,根据2017年秋在俄罗斯东部经济论坛上签署的协议,川崎重工开展了在马加丹制氢出口至日本的可行性研究。尽管该项目尚未获得开发,但是随着远东地区的基础设施发展,氢电解和物流成本的下降,这一项目的可行性将大大增强。

  尽管目前风能在俄罗斯整体能源结构中占比微不足道(少于1%),但其资源高达1.71万太瓦时,是俄罗斯2018年总发电量的16倍。因此,俄罗斯被誉为全球P2X技术“隐形冠军”。

  庞大的国内需求

  氢能将不可避免地在全球范围内获得长足发展——因其可以尽快实现应对全球气候变化的目标。俄罗斯不仅拥有巨大的资源潜力,相应的技术实力以及前景广阔的国内市场。当低碳成为俄罗斯主流的能源政策时,运输部门可实现氢能应用的突破。

  在俄罗斯主要城市,汽车运输是主要的空气污染物排放来源,因此部分城市开始考虑电气化。例如,到2019年底,莫斯科将购买300辆电动巴士,并计划不断增加购买量至2021年。在俄罗斯,考虑冬季低温因素,燃料电池汽车可能比电动车要更合适。在2015年,叶卡捷琳堡就曾开展加氢站和燃料电池公交车试点项目。

  移动基站、偏远地区等离网能源供应是氢能与燃料电池发展的另一方向。2019年东部经济论坛期间,俄罗斯铁路公司、俄罗斯国家原子能公司与萨哈林州政府签署合作开发氢动力火车列车协议。此外,2019年9月,俄罗斯开发的第一款氢动力飞机在莫斯科航展上展出。

  新兴的氢能市场可能会与传统化石能源市场直接竞争,对于后者,俄罗斯的地位似乎不可动摇。因此,似乎忽略甚至反对氢能快速发展在短期内具有吸引力。但是从长远来看,这样的策略将使国民经济面临放缓的风险——不仅是因为传统化石能源需求存在长期下降趋势,更因为这会抑制工业部门的创新发展。将氢能技术纳入俄罗斯能源战略和低碳发展战略——或采用单独的国家氢计划可能是对这些挑战的有力回应。

  俄罗斯氢能战略路线

  未来俄罗斯氢计划也可能包括以下要素:

  一、氢出口试点项目

  向日本,欧洲出口灰色/蓝色/绿色氢气

  启动俄罗斯主导的国际综合项目

  二、在国内市场开发“氢能集群”

  建立几个配套的“氢能区域”

  立足于于市场和竞争能力

  莫斯科,圣彼得堡,新西伯利亚,克拉斯诺亚尔斯克,叶卡捷琳堡等

  三、开展氢能基础研究和应用研究

  专注于俄罗斯已经发展的领域以及在其他国家氢能方案关注较少的领域

  着眼于未来市场发展,避免“邯郸学步”

  四、氢技术领域的教育

  加强科普

  五、政府协调

  高层政治上的管理和协调,

  发挥部际领导作用(或在联邦能源部门内建立一个独立部门); 重组关键绩效指标和按计划实施年份分解机制/建立统一的信息平台/建立针对不同规模企业的激励措施体系

  六、本土化

  标准化和认证

  国际合作

  技术合作

  加入国际氢能组织和平台

  俄罗斯政府在此问题上的立场将在很大程度上决定大公司对此的预期。其中,许多已经在氢技术领域有计划和发展。但是,政府尚待抉择。(备注:文章节编自莫斯科管理学院俄罗斯氢能报告)