澳大利亞：煤炭大國的氫能生意

文 | 焦敬平

作者供職于北京能研管理咨詢公司

作為煤炭大國，澳大利亞具備強(qiáng)大的資源優(yōu)勢，但是近年來氫能的大火讓其發(fā)現(xiàn)了新的商機(jī)。

根據(jù)BP《世界能源統(tǒng)計年鑒（2019）》，目前澳大利亞是世界第三大煤炭探明儲量國，第五大世界煤炭生產(chǎn)國。

近年來，澳大利亞利用自身資源優(yōu)勢，積極開展氫能布局，在產(chǎn)學(xué)研和引進(jìn)海外投資方面取得一定成績，在此對澳大利亞氫能發(fā)展的現(xiàn)狀進(jìn)行梳理，并對未來澳大利亞氫能發(fā)展進(jìn)行展望，以饗讀者。

和天然氣一樣，氫可以用來給建筑物供暖和為汽車提供動力。但與天然氣和汽油不同，燃燒氫氣不會產(chǎn)生二氧化碳，其燃燒的副產(chǎn)品為水蒸氣和熱量。

氫是宇宙中最豐富的元素，但它作為氣體在地球上不是可以自由獲取的，而是與許多常見的物質(zhì)結(jié)合在一起，包括水和化石燃料。

20世紀(jì)70年代初，氫首次被正式提出作為一種可靠的替代能源，但直到現(xiàn)在，作為一種能源它從未被證明具有一定規(guī)模的競爭力。近年來，日本決定將進(jìn)口氫作為其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心，未來幾十年全球?qū)涞男枨蠡驅(qū)⒋蠓黾?。隨著制氫成本的逐步下降，技術(shù)突破，發(fā)展非核、低排放燃料的勢頭正在形成。澳大利亞作為世界第3大煤炭探明儲量國，第五大世界煤炭生產(chǎn)國，第七大天然氣生產(chǎn)國，具備強(qiáng)大的資源優(yōu)勢，國內(nèi)認(rèn)為在未來氫能行業(yè)和市場的增長中，澳大利亞或?qū)⑻幱诜浅Ｓ欣牡匚弧?/p>

世界主要煤炭生產(chǎn)國探明儲量情況（單位：百萬噸）

澳大利亞氫氣出口現(xiàn)狀及優(yōu)勢分析

對于澳大利亞而言，最直接的經(jīng)濟(jì)機(jī)遇是將自己打造成日本和韓國等國家的氫能源首選供應(yīng)商。一方面這些國家能源較為貧乏，需要從澳大利亞進(jìn)行進(jìn)口，澳大利亞本身就是日本和韓國的主要煤炭和液化天然氣（LNG）貿(mào)易國，而且澳大利亞距離東亞消費國運距較近，運輸成本低，澳大利亞具備“先天優(yōu)勢”；另一方面是這些國家制定了國家層面的氫能發(fā)展戰(zhàn)略，急需利用氫氣作為一種低成本的減排途徑。

目前包括挪威、文萊和阿拉伯沙特在內(nèi)的幾個國家正在積極尋求全球氫氣供應(yīng)市場。然而，澳大利亞作為兩種商業(yè)上可行的低排放制氫方法的氫供應(yīng)國，擁有一些關(guān)鍵的天然優(yōu)勢。

可再生氫是通過一種被稱為電解的過程將水分子分解成氫和氧，由太陽能、風(fēng)能或水電提供動力。澳大利亞擁有豐富的土地面積和可再生能源資源，可用于工業(yè)規(guī)模的電解制氫。對于一個大規(guī)模的出口行業(yè)，將需要新的專用太陽能和風(fēng)電。

碳捕獲和儲存氫（CCS氫）可以從澳大利亞豐富的煤炭和天然氣儲備中生產(chǎn)，特別是露天開采的褐煤。從化石燃料中提取氫的過程都產(chǎn)生了不需要的二氧化碳排放作為副產(chǎn)品，但其影響可以通過在地下儲存地點捕獲和隔離碳來減輕。

而氫氣一旦被生產(chǎn)出來，就可以像液化天然氣（LNG）一樣以液態(tài)氫（LH2）的形式出口，或者以化學(xué)方式轉(zhuǎn)化成另一種形式，如氨。

2009～2018年澳大利亞液化天然氣（LNG）出口量（單位：億立方米）

澳大利亞的優(yōu)勢在于，它擁有已投運的海上設(shè)施，適用于大規(guī)模CCS制氫工業(yè)所需的封存。一家由日本牽頭的財團(tuán)正在測試這種方法的可行性。該財團(tuán)于2018年4月啟動了一個耗資5億美元的示范項目，在維多利亞的拉籌伯谷（Latrobe Valley）利用褐煤制取氫氣。

全球氫供應(yīng)商的國家正在通過競標(biāo)進(jìn)入日本能源市場。按國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）計算，日本是全球第三大經(jīng)濟(jì)體。

目前，其94%的能源依賴進(jìn)口，如煤炭、石油和天然氣。日本國內(nèi)無法獲得替代這些能源所需的低排放資源，因此，日本向氫能源轉(zhuǎn)型的全面數(shù)十年規(guī)劃，既包括在國內(nèi)使用氫燃料，也包括向國際合作伙伴提供氫燃料，使其成為氫燃料的生產(chǎn)者和潛在的氫技術(shù)客戶。同樣，韓國81%的能源依賴進(jìn)口，并已表示將大力發(fā)展氫能源。

澳大利亞已經(jīng)成為日本值得信賴的能源供應(yīng)國，日本購買了澳大利亞近一半出口的液化天然氣，2017年總價值為230億澳元?，F(xiàn)有的貿(mào)易關(guān)系和在液化天然氣方面的國內(nèi)專業(yè)知識，使其擁有良好的條件以追求氫燃料工業(yè)的串聯(lián)出口。如果政策正確，到2030年，澳大利亞的氫氣出口將貢獻(xiàn)17億澳元，并提供2800個工作崗位。

澳大利亞國內(nèi)氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展分析

在澳大利亞國內(nèi)市場，有許多機(jī)會使用氫氣作為天然氣的替代品。隨著時間的推移，氫能技術(shù)的進(jìn)步將使這些機(jī)會變得越來越有吸引力。

提供氫氣的首要考慮是安全及社區(qū)意識。與液化天然氣一樣，氫的使用也需要謹(jǐn)慎的監(jiān)管。幾十年來，氫氣在工業(yè)上已經(jīng)安全生產(chǎn)并大量使用，而且通常通過歐洲和美國的管道運輸。在適當(dāng)?shù)谋O(jiān)管環(huán)境下，隨著社區(qū)逐漸習(xí)慣使用這項技術(shù)，人們對它的信心也會增強(qiáng)。

氫氣可以以10%的體積安全地添加到天然氣供應(yīng)中，而無需改變管道、設(shè)備或法規(guī)。隨著時間的推移，隨著對現(xiàn)有天然氣網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的修改，氫氣可以完全取代天然氣用于家庭烹飪、取暖和熱水。從長遠(yuǎn)來看，氫可以用于如目前二氧化碳排放量較高的鋼鐵、化肥和水泥生產(chǎn)等高溫制造過程。

由電力和水生產(chǎn)氫氣的電解裝置提供了一個快速響應(yīng)負(fù)載，非常適合后續(xù)間歇性可再生能源發(fā)電。作為電力負(fù)荷，電解裝置可以進(jìn)行快速地升降而不產(chǎn)生任何后果，從而為電網(wǎng)的頻率控制服務(wù)做出貢獻(xiàn)。一旦生產(chǎn)出來，儲存的氫可以用于渦輪機(jī)或燃料電池來發(fā)電。這些能力將有助于國家電網(wǎng)的恢復(fù)能力。

在占澳大利亞總排放量18%的運輸行業(yè)，氫燃料電池是替代電池為電動機(jī)提供動力的一種選擇。日本政府設(shè)定的目標(biāo)是，到2020年，氫燃料電池汽車的上路數(shù)量達(dá)到4萬輛。澳大利亞已經(jīng)在探索移動應(yīng)用，包括氫動力汽車、垃圾車和叉車，預(yù)測未來國內(nèi)對氫動力長途重型運輸?shù)男枨?，包括如公共汽車、卡車、火車和輪船?/p>

澳大利亞制氫工業(yè)的好處可以被廣泛分享。幾乎每個州和地區(qū)都有強(qiáng)大的太陽能和風(fēng)能潛力來驅(qū)動電解。塔斯馬尼亞州有大量的水電基礎(chǔ)設(shè)施。維多利亞、西澳大利亞、南澳大利亞、昆士蘭、北領(lǐng)地和新南威爾士州都有可以用來生產(chǎn)CCS氫氣的碳儲存資源。南澳大利亞和澳大利亞首都直轄區(qū)還有正在準(zhǔn)備中的氫氣示范項目，由充足的可再生能源發(fā)電提供。

隨著拉籌伯山谷5億澳元的氫供應(yīng)項目的啟動，大多數(shù)主要的設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)施將不得不建在主要城市之外。在南澳大利亞的林肯港和西澳大利亞的皮爾巴拉地區(qū)附近，還計劃有更多電解試驗項目，這兩個項目都將用于生產(chǎn)用于化肥生產(chǎn)的氨。

氫也有可能成為澳大利亞偏遠(yuǎn)地區(qū)的一種能源，比如在礦區(qū)，現(xiàn)場生產(chǎn)的氫燃料電池已經(jīng)取代柴油發(fā)電機(jī)。

澳大利亞氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中政府所扮演的角色

澳大利亞工業(yè)界已表示有意投資，但也認(rèn)識到各級政府在接觸全球合作伙伴和在國內(nèi)建立正確政策環(huán)境方面的重要作用。作為至關(guān)重要的第一步，國家氫戰(zhàn)略的發(fā)展將詳細(xì)確定政府所扮演的角色和采取的必要行動。

澳大利亞國家氫戰(zhàn)略可以定義政府和行業(yè)在五個方面的角色：國際協(xié)議和法規(guī)，包括航運，將澳大利亞定位為世界領(lǐng)先的氫出口國；確保氫行業(yè)各方面安全的標(biāo)準(zhǔn)；允許在現(xiàn)有的國內(nèi)天然氣供應(yīng)中添加氫氣的法規(guī)；氫燃料汽車的加油基礎(chǔ)設(shè)施和法規(guī)；在碳約束的全球經(jīng)濟(jì)中，氫具有重要的地位，澳大利亞可以通過加快對氫的吸收而獲益。