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全球石油公司 正在氢能领域全速前进
2021年17期 发行日期:2021-09-02
作者:■ 饶兴鹤 编译

当前能源转型正在飞速进行中,传统大型石油公司将从哪里着手参与竞争?事实上,包括道达尔、BP和壳牌在内的许多欧洲石油公司正在氢能领域全速前进。

    石油公司在制氢和使用方面拥有专业知识,具备将氢转化为氨以进行长距离运输的优势、大规模处理氨的运营能力,并具有将其分发给全球客户的物流网络。安迅思(ICIS)国际氨市场编辑Richard Ewing表示:“大型石油公司拥有规模经济,在运营现有基础设施、存储和物流方面拥有广泛经验。许多石油公司将在短期内考虑使用蓝氨,因为已经有很多基础设施,这与投资建设新项目(如绿氢/绿氨工厂)相比,所需的资本支出要少得多,显然新项目有很多技术有待开发。”

绿氢成为出口太阳能和风能的合理途径

    

    国际能源署(IEA)报告称,如今氢主要从天然气或煤炭中提取,即所谓灰氢,提取过程每年排放8.3亿吨CO2。天然气制氢将制造过程中排放的碳捕获并储存(CCUS)起来,其产品被称为蓝氢。最令人向往的是以每千克不到1.50美元的成本、使用可再生能源对水进行电解来提取氢,即“绿氢”,这样它与煤炭、石油和天然气相比才能有竞争力。在蓝氢方案中,氢气由天然气产生,生产过程中产生的CO2被捕获。这种含氢的CO2可用于生产甲醇或提高石油采收率。

    为降低碳排放,许多石油公司将建设太阳能和风能发电厂,为自己的工厂提供电力从而实现减排。但大型石油公司主要依赖出口,尤其是中东的石油生产商,如何实现风能和太阳能的出口呢?

    绿氢和绿氨成为实现远距离输出太阳能和风能的唯一合理途径。这些可再生能源首先通过水电解工艺转化为氢气和氧气,这一过程的碳排放为零。然后氢气可以转化成氨,便于运输。绿氨是一种极好的燃料和肥料,在全球范围内具有成为化石燃料可持续替代品的巨大潜力。尤其在国际航运业务中,绿氨作为优质绿色燃料更具优势(目前国际航运业约占全球能源相关CO2排放量的2%);而从化石燃料中合成氨用于化肥的生产过程,其CO2排放量约占全球CO2排放总量的1%。

    可以说,所有国家都可以生产自己的太阳能和风能,但某些国家和地区有着天然的地理优势,比如中东的太阳能和美国的风能。优势地区可以更大规模地生产可再生能源,并通过氢气和氨出口低碳甚至零碳能源。

    

中东在氢能领域大举扩张

         

    氢能将是沙特阿美和阿布扎比国家石油公司(ADNOC)可再生能源战略的主要组成部分。目前,两家公司都在与日本合作,助力该国发展氢经济。沙特阿美公司于2020年9月将第一批蓝氨运往日本,用于零碳发电。

   “我们是世界最大的石油和天然气公司,但同时也是一家能源和石化公司。因此,我们正在做的事情之一就是考虑在阿美石油公司内部进行可再生能源投资,”沙特阿美石油公司董事会主席Yasir Al-Rumayyan在IHS Markit CERAWeek会议上表示。Al-Rumayyan还是沙特阿拉伯主权财富基金公共投资基金(PIF)的总裁。

    沙特阿拉伯本身就是NEOM、空气产品公司和ACWA Power于2020年7月宣布的大规模绿氢倡议的发源地,该合资企业宣布签署了一项协议,将共同投资50亿美元,建造一个使用可再生能源的世界级绿色氢基氨项目。到2025年,这个全球最大的绿色氢项目每天将为全球运输业供应650吨绿色氢,每年在全球减少300万吨的CO2排放量。该项目是可持续发展和创新的典范。沙特阿拉伯的主权财富基金是NEOM的基石投资者,持有ACWA Power 50%的股份。

    ADNOC一直活跃在太阳能领域,并在30多个国家建有可再生能源项目。ADNOC首席执行官艾哈迈德·贾比尔说,阿联酋拥有世界上最大、成本最低的三个太阳能项目。ADNOC计划在未来10年内进一步降低25%的碳强度,主要通过使用可再生能源。“在此期间,石油和天然气仍将是我们的核心业务。也就是说,我们正在探索新燃料的潜力,例如蓝氢。蓝氢作为一种接近零碳排放燃料,可以大规模生产,其作为我们现有油气价值链的一部分,已显示出巨大的潜力。”贾比尔表示。

    今年1月,ADNOC与日本经济产业省签署了一份谅解备忘录(MoU),将在燃料氨和碳回收技术方面开展合作。日本是ADNOC石油和天然气的最大进口国,其25%的原油从阿联酋进口。同样在1月,ADNOC宣布与阿联酋财富基金Mubadala和ADQ建立合作关系,将阿联酋打造成绿氢和蓝氢的主要生产国。

    7月份,ADNOC宣布与Inpex公司、JERA Co.和日本油气金属国家公司(Jogmec)签署联合研究协议(JSA),将探索在阿联酋开发蓝氨和氢气生产项目的机会,研究在阿布扎比生产蓝氨对日本公用事业公司的潜在供应可能。ADNOC 5月启动了在阿布扎比Ruwais的Ta'ziz化工区建设蓝氨生产中心的计划,随后Fertiglobe于6月加入该项目。该氨厂的生产能力为100万吨/年。8月初,ADNOC已向日本伊藤忠商事株式会社(Itochu)出售第一批蓝氨产品,将用于化肥生产。

  

欧洲氢能项目蓬勃发展

    

    今年1月,总部位于西班牙的雷普索尔(Repsol)加入了一个财团参与开发绿氢生产设施。其目标是成为伊比利亚半岛氢能开发的领导者,到2025年达到400兆瓦的发电量。

    今年1月,总部位于法国的道达尔公司宣布与电力公用事业公司Engie在道达尔公司的Le Mede生物炼厂建设一个40兆瓦的绿氢生产项目。该项目利用100%可再生电力生产绿氢,将于2024年投产。生产的氢气将供应该生物精炼厂。5月底,道达尔公司在巴黎宣布将公司名称改为道达尔能源公司(Total Energies),成为一家在全球范围内生产和销售能源的广泛能源公司,包括石油和生物燃料、天然气和绿色气体、可再生能源和电力。

    去年12月,BP和丹麦可再生能源集团Orsted合作,在BP位于德国西北部的林根炼油厂开发一个工业规模绿色制氢电解槽项目,利用北海的风能,通过电解水来生产绿氢。第一期项目将于2024年投产,将是一个50兆瓦的电解槽,最终目标是建造一个500兆瓦的装置,用以取代林根炼油厂的所有化石燃料氢气。这个庞大的项目可以在2030年实现德国5GW氢气战略产能目标的10%以上。

    总部位于美国的埃克森美孚(ExxonMobil)在3月3日投资者日上强调,到2040年,氢能市场将达1万亿美元,年增长率约为30%。它正在推进大规模生产低碳氢气的技术,并指出,与其他方案相比,CCUS技术利用天然气制氢具有成本和规模优势。从本质上讲,它将专注于蓝氢而非绿氢。


工业气体和基础设施公司加紧布局

     

    工业气体和工业基础设施公司也在世界各地建设大型氢气项目。大型石油公司将可以有机会与这些公司建立伙伴关系。

    总部位于美国的空气产品公司首席执行官Seifi Ghasemi预计,未来20~40年,几乎100%的能源将来自风能、太阳能和氢能。这些来源的电力约40%或更多将用于轻型电动汽车、取暖、烹饪、空调和照明。“但是剩下的电力将被用来分解水和产生氢气。然后氢将成为驱动重型公共汽车、卡车、轮船、火车、飞机和工业的能源。这就是我们未来的愿景。”Ghasemi表示。

    空气产品公司的目标是从生产灰氢(无碳捕收由天然气制氢)过渡到蓝色氢气,然后是绿氢。随着时间的推移,最终将转向绿氢。

    三菱电力美洲公司首席执行官保罗·布朗宁(Paul Browning)表示,公司正在美国犹他州的达尔塔(Delta)建设一座840MW的发电厂,以取代该地现有的燃煤发电厂,足以满足加州洛杉矶市高峰时段的用电需求。该电厂包括两台专门设计使用氢燃料的燃气轮机。到2025年,这些燃气轮机将能够使用30%的氢气和70%的天然气混合燃料。2025年至2040年间,将提高至使用100%绿氢。三菱公司将在附近利用电解法生产绿氢,并将其储存在地下一个巨大的盐穹中。这将是世界上最大的能源储存项目。


全面的氢经济体系亟待建立

      

    到目前为止,与石油和天然气相比,可用于发电和运输燃料的氢气仍很有限。从长远来看,需要的是一个全面的氢经济。2017年日本正式发布了“氢能源基本战略”,最终将用于发电和运输燃料的氢气成本降低到与传统能源相同的水平。

    在建立国际供应链和发展储运基础设施的同时,其中一个关键部分将是将海外廉价、未使用的能源与CCUS结合起来,或从廉价、可再生能源电力中获取大量氢气。

    除了氢能源,氨也具有作为低碳或零碳运输燃料的巨大潜力。3月5日,荷兰化肥巨头OCI宣布签署两份谅解备忘录,将实现氨和甲醇商业化为“未来的航运燃料”。OCI称,到2050年,将所有长途运输燃料转为氨气将需要7.5亿~9亿吨/年的新产能,是目前全球氨气总产量的4~5倍。

    在汽车运输方面,大石油公司有机会通过提供氢燃料,掀起一场新的汽车动力革命。这项技术和供应网络可能需要更长时间才能完善,但是氢燃料电池汽车比电动汽车更高效,产生废物更少,也不存在笨重电池的回收问题。


    总之,大型石油公司应把握全球能源转型过程的低碳氢和氨这一巨大机遇,利用好自身固有优势,通过产业链间的协同,提高技术水平,扩大规模,使之成为其作为世界能源供应商的核心业务。


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