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不来梅氢能战略概述

时间:2024年04月23日 15:26 发布人:陈骋 浏览次数:[]

编者按2021年底,不来梅政府通过了《不来梅氢能战略》(Wasserstoffstrategie Land Bremen),结合不来梅区位优势及核心竞争力,进一步确立了不来梅氢能发展的战略定位及目标,强调了工业、航空航天、科学研究、交通运输等重点行动领域,整合已开展的众多项目,细化了具体实施举措,为氢能在各领域发展和应用创造了更好的框架条件。本文对该战略的主要内容进行了整理编译。

氢能作为一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,是碳中和的最佳载体,逐步成为全球能源转型和应对气候变化的重要抓手,包括德国在内的20多个国家和地区都已将发展氢能提升到国家战略层面。在德国氢能发展战略的大框架下,20211221日,不来梅政府通过了《不来梅氢能战略》(以下简称《战略》),为不来梅未来10年氢能的发展指明了方向。该战略由市经济、劳工及欧洲事务部与不来梅市议会、气候保护、环境、城市发展及住房建造部、科学及港口事务部、不来梅经济发展有限公司(WFB)、不来梅哈芬港城市发展投资促进有限公司(BIS)、不来梅港口有限公司(bremenports)及不来梅大学协商制定。

一、气候现状与框架条件

《战略》指出,2017年不来梅年均二氧化碳排放量约为1000万吨,与其经济产出相比,在德国二氧化碳排放量中所占的比例相对较高。因此,不来梅必须在建立可持续且有竞争力的经济、工业和交通结构的基础之上,加快并加强能源转型和气候保护措施的实施,为实现《巴黎协定》(2015年)气候目标及德国“碳中和”目标做出贡献。20198月,不来梅政府在联合政府协议(Koalitionsvereinbarung)中明确要果断推进绿氢制取技术的发展,加强氢能在工业和运输领域的应用,积极推动氢能储存和其他应用场景的技术研发,开拓更为广阔的氢能市场。

该战略在《北德氢能战略》(Norddeutsche Wasserstoffstrategie201911月)、《德国国家氢能战略》(Nationale Wasserstoffstrategie20206月)和《欧洲能源系统一体化战略》(EU-Strategie zur Integration des Energiesystems)及《欧洲气候中和氢能战略》(Wasserstoffstrategie für ein klimaneutrales Europa20207月)的框架下,以不来梅气候保护战略调查委员会(Enquetekommission Klimaschutz-strategie für das Land)发布的中期报告(20213月)、《不来梅创新战略2030:创新、服务和工业》(Schlüssel zu Innovationen 2030 Strategie für Innovation, Dienstleistungen und Industrie)为基础,综合考虑能源政策、技术与需求的不确定性,结合氢能领域技术发展动态及不来梅州自身条件,进一步明确了氢能发展目标,有针对性地制定了具体措施,为港口、工业、物流和航空等重点领域的脱碳及具有竞争力的氢经济的发展创造了更好的框架条件。

二、地区优势与发展机遇

无论从区位条件、基础设施还是产业类型来看,不来梅都蕴藏着绿色氢能发展的巨大潜力:一是不来梅凭借其临海的地理优势已发展成为海上风电行业的重点地区,形成了庞大且高效的可服务于氢能制取的绿色能源供应产业;二是莱苏姆(Lesum)及亨托夫(Huntorf)天然气储存基地可进行改造后用于氢能储存;三是不来梅内港和不来梅哈芬港作为交通枢纽、物流和经济中心为氢能的进口、运输与供应提供了便利;四是氢作为火箭燃料、钢铁加工保护气体、食品包装气体在不来梅各工业领域已有丰富的应用经验,并且在航空、航运、交通和钢铁等无法用可再生电力有效替代化石能源消耗的行业中仍有巨大的应用潜力;五是不来梅的众多科研机构和高校都积极进行氢能制取及应用方面的研发,积极探索氢能在航空航天、交通运输、工业和近海领域的应用与发展;六是西北大都市区及北德地区的区域合作日趋成熟,与北海及波罗的海沿岸国家的跨区域网络化合作也正稳步推进。

三、关键行动领域

基于“实现碳中和、向主要以氢为基础的经济转型”的战略目标,不来梅将在以下关键领域优先开展氢能应用及研发创新等方面的行动:

1钢铁领域

氢能在钢铁工业领域可有效替代化石能源消耗,不来梅钢铁厂(Bremer Stahlwerk)将利用绿氢直接还原铁—电弧炉技术(DRI-EAF)取代传统钢铁生产的高炉—转炉技术(BF-BOF),计划于2026年替换3号高炉,于2030年替换2号高炉,逐步实现脱碳。同时,需提升不来梅氢电解能力,以确保直接还原铁-电弧炉系统的运行。米特尔斯比伦发电厂(Kraftwerk Mittelsbüren)计划于2023年建成输出功率高达12兆瓦(MW)的电解槽,未来提高到300兆瓦(MW)。

2科研领域

不来梅氢能产业化目前仍处于起步阶段,科学研究与技术开发是能源转型、氢能产业链发展取得成功的基本前提。不来梅大学、不来梅应用科学大学、不来梅哈芬应用科学大学等高校以及包括弗劳恩霍夫风能和能源系统技术研究所(IWES)、弗劳恩霍夫制造技术与应用材料研究所(IFAM)、不来梅纤维研究所(FIBRE)、不来梅应用光束技术研究所(BIAS)、莱布尼茨材料导向技术研究所(IWT)、航运经济和物流研究所(ISL)和不来梅哈芬应用科学大学技术转让中心(ttz)在内的众多科研机构在氢能的能源研究、电解制备、应用测试等方面拥有长期且广泛的研究积累和广阔的研究前景。此外,不来梅材料领域的研究优势也将为氢能技术的升级、生产及应用降低成本。未来,还将在不来梅哈芬港建立氢能实验室、氢能测试中心,为不来梅氢能研究提供更多保障。

3航空领域

氢能、电动推进及可持续航空燃料(SAF)等技术对航空脱碳至关重要。空客公司(Airbus)计划于2035年推出第一架液氢驱动商用客机,相应的储罐系统集成工业化、液化氢存储系统将在不来梅基地完成开发和测试。为此,将在不来梅生态高效材料和技术中心(ECOMAT)建立低温材料研究实验室。ECOMAT还将根据未来的消防要求负责完成材料、施工和组装等方面的安全审查与核验。为此,未来计划建立跨行业的消防安全审核中心(消防安全认证中心)。

4港口领域

不来梅组合港是氢能产业链发展的关键优势:作为水陆交通枢纽,港口在物流和运输领域发挥的作用无可取代;联邦经济事务和能源部(BMWi)计划在不来梅哈芬港建立国家智能电网,以更好地整合可再生电力能源,后期将建设不来梅当地智能微电网,服务港口绿氢的生产制取及直接应用;不来梅乃至整个德国未来对氢能进口的依赖并不会减少,不来梅港口建立完备的大规模的装卸和运输设施,将会大幅度提升氢能国际进口能力,降低运输成本。

5交通运输领域

不来梅货运中心(GVZ)作为德国最重要的多式联运中心之一,是连结港口、公路、铁路和空中交通的重要枢纽,绿氢在交通运输领域的应用对不来梅减排具有重要意义。使用绿氢作为燃料的燃料电池电动车是对电池驱动电动车(适合于较短距离行驶的小型和轻型民用车辆)的补充,能够克服当前电池在中高负载循环过程中存在的重量、可行驶里程和燃料加注时间等限制,将电动交通市场扩展到高性能电动车领域,以实现远距离、重型货物陆路运输领域乃至铁路运输、船运和航空领域的脱碳化。未来,不来梅在不断推进氢燃料电池技术、传统内燃机改造技术发展的同时,应以需求为导向及时加强加氢站等相关基础设施的新建与改扩建。

6氢能中心

为了让工业、交通运输、科学研究等不同领域建立密切联系,加速跨领域协作,推动不来梅绿氢产业链持续发展,将在不来梅及不来梅哈芬港建立多行业、多企业、多机构联动的区域氢能发展中心。A281公路的合拢将连接港口、钢铁厂、新施塔特港口和不来梅货运中心(GVZ),形成德国西北部最大的连续工业区之一,为不来梅城市氢能中心建设提供了良好的启动条件。不来梅哈芬港依托已经开展的各类氢能项目,将建成德国北部氢燃料电池技术测试和能力中心,成为德国北部氢能在海陆空等领域应用的试验区。

四、战略行动

1利用扶持政策

绿氢产业链仍存在“高投入、高成本”等诸多掣肘,应充分利用欧盟、国家和地区层面的扶持性政策和手段支持氢能产业价值链的发展。依托“欧洲共同利益重大项目”(IPCEI)及联邦政府氢能发展资助,以不来梅本市资金支持(不来梅商业领域氢技术试点项目资助指南,BreWaP2021615日通过)为补充,鼓励各界参与到绿氢从制备到储存、运输、配送直至应用等领域的发展中来。此外,还应促进IPCEI重大项目的科技成果在不来梅得到实际应用,为中小型企业的绿氢发展提供精准扶持。

2建立产业网络

不来梅及不来梅哈芬港是西北大都市区及北德氢能产业发展的重要组成部分,应系统地利用目前开展的各类氢能项目,与邻近地区及国家建立密切联系,形成西北大都市区产业集群及北海-波罗的海氢能网络,为未来氢能的进口及衍生品的生产与贸易创造有利条件。同时,在北德五州的合作框架下,应尽快形成相应的工作架构,以促进与西北大都市区及其他北德地区的合作与发展。

3健全监管机制

在政府层面,各相关职能部门负责各自管辖范围所涉及的战略行动的执行。由参与战略制定的各方组成跨部门指导小组,全面监管战略的执行,定期审查各项工作开展情况,在必要时制定进一步的行动方案。氢能办公室将负责不来梅在北德合作框架内、联邦和欧盟层面上的沟通和协调工作,为科研院所、行业协会、企业等行动者提供支持。本战略的实施情况也将成为《不来梅2023创新战略》的重要参考。

4夯实基础设施

在致力于实现碳中和的过程中,要实现成本投入的效益最大化,必须全面统筹能源生产、输送、转化和储存等各方面的需求,规划氢能和电力网络的同步扩建。首先,不来梅应积极响应联邦天然气管网发展计划(NEP Gas 2020-2030),实施H2氢气启动网络的相关项目,以确保本市与国内外氢气管网的连接。其次,应同步布局不来梅本市氢气管网,覆盖氢能电解厂以及钢铁、化工、交通运输等能源密集型行业,以完善能源网络基础设施。最后,在持续提高可再生能源发电能力的同时,结合联邦电力系统的发展规划,采取广泛的电力网络扩展措施,以满足因氢能应用而逐步增加的电力需求。

5培养专业人才

在能源转型过程中,氢能产业发展面临着人工智能、信息技术和氢能等关键技术领域人才短缺问题,亟需培养相匹配、可持续的熟练劳动力。

在初始职业资格教育(包括双元制教育)中,应与商会合作,以现有的学习课程为基础,补充涵盖氢能产业领域的相关专业课程。在各应用领域管理人员的进修方面,应与地区研究机构和教育机构合作,以研讨会、资格认证培训等形式,在相关领域教学模块和课程的补充下,提供学术培训和深造机会。在企业内部培训方面,将氢能技术要求整合到当前岗位职责,对技术工人进行二次培养是当务之急,应依托《资格认证法》的资助机会,优化培训场地、增加培训和学习名额,为氢能产业技术发展培养更多专业人才。

经济、劳工和欧洲事务部致力于在《社会法典》第三册(SGB III)中引入转型短期工作津贴福利(Transformationskurzarbeitergeld),作为工资替代和进修资助,保障二次培训员工的生计。

6发挥区位优势

不来梅经济促进局参与的HY-5——德国北部绿色氢能倡议”(HY-5 - Green Hydrogen Initiative of Northern Germany)于202012月启动,旨在向国际企业和投资者宣传德国北部的区位优势。“欧洲氢能技术博览会”1“欧洲碳捕集技术博览会”220211020日至21日在不来梅成功举办,并且不来梅将作为长期会址3持续举办该展会。不来梅应不断发挥区位优势,利用现有资源,整合国际影响力,提高自身在全球氢能市场的知名度,以促进氢能领域的国际交流与合作。

7维护公共关系

氢经济的良性发展离不开积极的公共关系,应积极实施北德氢战略中相关措施,如举办各类氢能研讨会、氢能科普周等活动,并通过媒体宣传等形式对氢能价值链的社会影响进行扩展、补充和巩固,逐步提高民众和业界对氢能源的认识度和接受度。

8制定框架条件

氢经济的发展需要更好的法律框架条件和资金保障,北部各州应一起向联邦政府以及其他机构提出相关要求:一是建立有效的碳边界调整机制(CBAM),以降低“碳漏洞”的负面影响;二是引入基于碳差价合约(CCfD)的气候保护合约,以拉动对环保项目的投资;三是提高可再生能源产量,特别是陆上和海上风能,以满足德国北部对电解氢的额外需求;四是在进行投资成本(CAPEX)资助的同时,对氢应用试点项目给予运营成本(OPEX)资助,欧洲各国家援助法的框架条件也需要作相应调整;五是要免除绿色产品生产的附加费用和税收,逐步减少对化石燃料的补贴,让绿色产业有公平的竞争环境。

五、中长期战略目标

《战略》提出不来梅氢能中长期发展目标,计划到2025/2026年实现以下目标:

1.建设氢能产业发展必要的港口基础设施;

2.建立跨区域活跃的移动氢能应用能力中心;

3.不来梅哈芬电解槽试验场成为国家认可的氢供应商并全面投入运营;

4.米特尔斯比伦发电厂发电站的电解能力从12兆瓦提高至100兆瓦,以满足安赛乐米塔尔钢铁厂和移动应用的氢能需求;

5.钢铁厂利用氢能实现脱碳,氢气直接还原炼钢设备和电弧炉取代传统高炉;

6.氢动力汽车投放到公共交通和港口交通:氢动力汽车在市政机构、不来梅港口有限公司等企业以及港口基础设施用车车队中占比达10%

7.IPCEI项目完成或即将完成;

8.建立联通周边地区的氢能网络;

9.提供氢能领域的技术培训和继续教育。

2030年实现以下目标:

1.第一艘零碳排船舶在不来梅哈芬港投入使用;

2.1兆瓦输出功率的海水电解厂在不来梅哈芬港测试中心投入运营,生物甲醇生产实验装置建造完成;

3.米特尔斯比伦发电厂电解槽电解容量增至300兆瓦,亨托夫储气基地氢气储运管网建设完成;

4.可跨行业使用的消防安全认证中心建设完成;

5.可持续的氢能产业链初步形成。

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