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英国氢能战略,让核电大有作为

关键词:英国氢能战略,让核电大有作为 网址:www.zgfangfuyuan.com 日期:2021/9/23 15:27:05

氢能正在吸引全世界越来越多的关注,英国近期启动了氢能战略,让核工业看到了重要的机会。


与其他许多国家一样,英国制定了氢能战略。其第一个战略于8月17日发布,“阐述了在英国发展氢能的路径,目标到2030年具备5GW绿氢生产能力”。氢能被视为“一种新的低碳解决方案,可以帮助英国在2050年前实现净零排放,并在2035年前实现第六个碳预算目标。”


该战略概述了到2030年,英国将如何迅速和显著地扩大生产规模,并为绿氢经济奠定基础;以及政府将如何在2020年代支持创新并刺激投资,以扩大绿氢生产规模。它还规定了英国的“双轨制”,支持电解制氢和碳捕获(CCUS),以支持蓝氢能生产。


该战略没有特别强调核能,但承认其有潜力成为绿氢生产的重要途径。采用现有的核设施进行低温核电解和到2030年代采用先进的核反应堆进行高温核电解,以及在2030年代中后期利用“先进的模块化核设施提供的极高温热源”直接进行水的热化学分解。


英国核工业协会(NIA)首席执行官Tom Greatrex将该战略解释为“核反应堆,无论大小,目前的和未来更加先进的,在生产绿氢能方面都具有关键作用。核是唯一能够生产清洁电力和清洁热能的能源,使其成为我们在电力以外的部门脱碳的重要组成部分”。他说,无论被称为“绿色”还是“低碳”,“只有来自核电和可再生能源等零排放源的氢能才能对脱碳产生有意义的长期影响”,并建议“政府现在必须迅速实施新的核电融资模式以降低成本,推进Sizewell C项目,并继续支持模块化反应堆的发展,以确保核电成为强大的绿氢能源体系一部分。”


就在政府公布氢能战略之前,英国核工业发布了一份报告,列出了所谓的“跨部门的核电零碳氢能计划”。这份新报告来自核行业创新小组,列出了它所认为的一系列“实现核电制取绿氢的建议”。


《英国以核氢经济支持零碳》是2021年5月的核氢圆桌会议的成果报告,该会议汇集了80多位“来自整个氢能价值链的专家和行业领袖”。


为了“在英国政府预期的氢能战略之前提供最大的价值”,该报告强调了未来深度脱碳的挑战规模,以及核副产氢能可以提供的巨大价值。它列出了工业界的行动和政府的承诺,这将有助于英国按时和按预算确保实现净零排放。


在报告前言中,创新小组主席Fiona Rayment博士总结如下:

1. 无论是现在还是将来,核副产氢是一种低风险的氢能生产途径。

2. 通过跨部门合作,可以大规模地生产大量的核副产氢,以充分支持能源转型。

3. 现在的首个应用案例有助于满足今天的政策要求,并展示从生产端到使用端的整个价值链。

该行动计划确立了实现这一目标的途径,考虑了必要的经济、技术、监管、政策和财政驱动因素。它的成功实施不仅意味着最大限度地利用已经商业化的技术,现在就可以部署,而且还可以推动技术的创新,提供更高的效率和性价比。


Fiona Rayment博士在描述这份报告的时间意义时说:“凭借数十年的核电经验,英国拥有丰富的技术、人才和能力,可以大规模地提供核副产氢。这种能力可以创造世界上第一个核副产氢能经济,以较低的成本向消费者提供净零排放能源。英国可以刺激未来的全球氢能商品市场,加强技术出口。我非常希望并期待,这份文件将被视为核电在未来氢经济中的转折点,并呼吁相关部门采取行动,抓住这个千载难逢的机会,只有通过真正的跨部门合作才能真正抓住这个机会。”


2月,英国核工业协会发布了核行业氢能路线图,这是继“50年前发布的《40年核路线图》”之后的又一成果。它指出,目前灰氢占主导地位,每生产1公斤氢能就会产生10公斤的碳排放。随着技术的发展,核电将有四种方式可以生产氢能:

1. 常温水电解——利用电力将水电解成氢能和氧气。这需要电解制氢设备。Hydrogen to Heysham项目(H2H)对这一过程进行了研究,该工艺今天已经可以使用,并且已经得到小规模验证。这个过程是目前最便宜的,涉及到电解设备的成本、储存的成本,以及生产电力的常规成本。

2. 蒸汽电解——高温蒸汽电解在大约600—1000℃之间进行,需要的能量比冷水电解少三分之一,因此预计效率更高。使用较低温度的热量也可以提高电解效率,尽管不如在600-1000℃那么多。例如,EDF的初步分析表明,使用来自英国EPR的低温热量(约150-200℃)来支持蒸汽电解在技术上是可行的,通过换热器来达到所需的操作温度,将比冷水电解效率更高。蒸汽电解是当今可用的技术。

3. 热化学水分解——先进的模块化反应器(AMR)产生的600-900°C的热量,在化学催化剂的作用下,可以使水分裂成氢能和氧气。目前这一代的反应器不能产生足够高的温度用于这一过程。然而,英国政府已经认识到,AMRs“可以在800℃以上的温度下运行,高品位的热量可以高效的生产氢气”。AMRs可以同时生产清洁电力和清洁氢能。

4.化石燃料重整——核电的废热可以为化石燃料重整制氢提供热源,但由于二氧化碳的释放,这将需要伴随着碳捕获和储存。

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