三菱重工氢能白皮书丨氢为2050净零未来提供动力

　　氢在全球实现2050净零排放中扮演着两个关键角色：允许使用更多的可再生电力；帮助全球经济最难脱碳（电力难以触及）的行业实现净零排放。对于这两种角色，有一些技术已经成熟或处于开发的高级阶段，可以在几个关键的应用场景中使用。

　　在促进可再生电力的使用方面，氢可以在两个关键领域发挥作用:

　　·作为可再生电力的一种能源储存形式

　　·作为可再生能源的补充——一种可靠的清洁能源

　　将氢的生产规模扩大到满足这些功能所需的水平，需要中间过程，即通过碳捕获、利用和储存(CCUS)将传统的氢生产脱碳，直到可再生能源电解制氢在商业上可行。

　　在深度脱碳方面，氢可以在三个领域发挥作用：

　　·减少工业活动中被用于作为原料和高品质的热源的传统生产过程

　　·长途和重型运输应用的减排，目前动力电池技术难以有效实施

　　·住宅和商业建筑的的供暖

　　未来十年，在所有这些领域开发商业化的解决方案对于建立一个强大和可行的氢市场至关重要。

　　1.1储氢

　　ACE项目（先进能源存储系统）：三菱日立电力公司(MHPS)与Magnum合作在美国犹他州建设世界上最大的可再生能源存储项目。可再生氢将从过剩的风电、光伏中产生并储存在一系列地下盐穴中。一个ACES项目的洞穴将储存15万兆瓦的可再生氢气。

　　1.2发电

　　DLN技术。与ACE配套还有一个1.8GW燃煤电厂改造项目，该电厂将更换为三菱日立燃氢轮机，可在2025年实现30%的掺氢天然气发电，2040年以前实现100%可再生氢发电。该项目采用三菱DryLowNOx (DLN)氢燃烧技术，一方面减少氮氧化物另一方面有效防止回火。三菱计划在2025年其日本高砂工厂测试100%氢气燃烧技术。

　　1.3大规模生产清洁氢

　　KM-CDR工艺。位于美国德克萨斯州Petra Nova是世界上最大的CCUS项目，由NRG和JX日本石油天然气勘探公司的合资建设和运营。该项目自2016年底开始运作，从240MW电厂捕获超过90%的二氧化碳，并用于德州石油企业提高采收率（EOR）。项目投用的前10个月就捕获了超过100万吨二氧化碳，使用的正是三菱重工的碳捕获技术(KM-CDR工艺™)，即关西工艺，由三菱与关西电力公司合作开发的amine-based溶剂（KS-1）可有效吸收烟气中的二氧化碳，并循环使用。

　　2.1工业

　　HYFOR项目。目前，世界上大部分炼铁工艺都是用煤来提供热量并作为还原剂。三菱重工公司Primetals Technologies正在开发一种使用用氢气代替炼焦煤作为铁矿石还原剂的方案，是世界上较先进的直接还原法用于去除铁精矿材料的传统预处理工艺。HYFOR工厂采用模块化设计，每个模块的最低额定容量为250,000吨/年，可广泛适用于各种规模的钢铁厂。目前，奥地利钢铁制造商奥钢联(Voestalpine)的斯塔尔(Stahl)工厂将采用该项技术，并于2020年底投入使用。

　　2.2运输

　　国际海事组织(IMO)制定了2050年实现国际航运业温室气体排放量减半的目标。三菱重工认为，国际海事组织的排放目标将推动作为低碳航运燃料的氨需求。氨气可以由氢气合成，是一种氢气大规模运输方案，且可在室温下加压变成液体。三菱造船已经拥有可同时输运液化石油气和氨的多气船能力，同时也在研究液化二氧化碳运输船技术，这样捕获的二氧化碳可以运往任何适合存放的地点。

　　2.3供热

　　兆瓦级SOFC技术。MHPS生产的250kW级固体氧化物燃料电池(SOFC)单元可以高效产生电和热，并应用于校园，工厂和商业楼宇。SOFC可以灵活使用液化天然气、沼气和氢气。如果使用液化天然气或沼气，比传统能源的碳排放量低47%。用绿氢作为燃料可将二氧化碳排放量降至零。目前，日本有8个项目正在使用该项技术，其中有两家使用氢作为SOFC燃料。MHPS目前正在测试一个新的1兆瓦SOFC版本。

　　3.结论

　　随着政策制定者意识到仅仅通过可再生电力来脱碳不足以让我们在2050年实现净零排放的目标，氢已经成为全球二氧化碳减排讨论的首要议题。

　　随着其成熟度的不断提高，氢可以与可再生能源协同，并帮助那些可再生能源难以触及的领域深度脱碳。

　　目前，全球许多行业和部门都在努力使氢在一系列应用中具备商业可行性。三菱重工集团将竭尽全力提供技术和解决方案以实现这一潜力，并帮助建立一个可行的市场，在未来十年释放对氢的强劲需求。（作者MHI）