2023美國國家清潔氫戰(zhàn)略和路線圖

--美國國家清潔氫戰(zhàn)略和路線圖一、背景介紹鑒于氫能具有幫助解決氣候危機、提高能源安全和彈性以及創(chuàng)造經(jīng)濟價值的潛力，美國國內(nèi)外對生產(chǎn)和使用清潔氫氣的興趣日益濃厚。零碳和低碳氫能是未來實現(xiàn)公平可持續(xù)清潔能源使用的關(guān)鍵部分。美國正加大力度對清潔氫技術(shù)研發(fā)、項目示范和規(guī)?；渴鸬拳h(huán)節(jié)進行投資，以加快清潔氫氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展。202111效，其中明確提出將撥款9520228月，拜登總統(tǒng)簽署了《通脹削減法案》，為清潔氫提供了更多的203010002040200020505000使用清潔氫氣可使美國2050年的排放量較2005年減少約10。據(jù)能源部《商業(yè)起飛之路》報告中的第三方分析估計，到2030年，由于新資本項目和清潔氫氣基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，氫經(jīng)濟還將帶10要實現(xiàn)清潔氫氣的這些機遇，必須降低生產(chǎn)成本、建設(shè)中游基礎(chǔ)設(shè)施，以及增加特定行業(yè)對氫氣的需求——在這些行業(yè)中，具有成本競爭力或技術(shù)上可行的脫碳替代品較少。為此，該報告重點介紹三大關(guān)鍵戰(zhàn)略以確保將清潔氫氣作為一種有效的脫碳工具進行開發(fā)和應(yīng)用，并提出了指導(dǎo)美國國家清潔氫發(fā)展的八項原則、近中遠期具體行動與路線圖。二、實現(xiàn)清潔氫氣效益的三大戰(zhàn)略報告重點介紹了有助于確保將清潔氫氣作為有效脫碳工具（。圖1：國家清潔氫氣戰(zhàn)略與能源部氫能項目的使命和背景該戰(zhàn)略旨在確保清潔氫在深度脫碳替代品有限的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用價值最大化。清潔氫不是要與電氣化等低成本、高效率的脫碳替代技術(shù)競爭，而是要（如（以打造清潔電網(wǎng)其他長期機遇還包括出口清潔氫氣或氫載體，為美國盟友實現(xiàn)能源安全等。2050戰(zhàn)略三：重視區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。該戰(zhàn)略旨在通過擴大清潔氫氣的區(qū)域生產(chǎn)、分配和儲存規(guī)模，使之與日益增長的區(qū)域需求相匹配，從而實現(xiàn)大規(guī)模、商業(yè)上可行的清潔氫氣部署。清潔氫氣的戰(zhàn)略部署需要確保各項目群不僅僅是不同項目的集合。項目的數(shù)量、范圍和規(guī)劃應(yīng)相互協(xié)調(diào)，以與規(guī)模、成本和持續(xù)時間保持匹配。協(xié)調(diào)的項目將通過提供足夠數(shù)量的承購商、利用二氧化碳捕集與封存和其他基礎(chǔ)設(shè)施來避免資產(chǎn)擱淺，并確保公共投資獲得回報，為了支持上述三項關(guān)鍵戰(zhàn)略，聯(lián)邦機構(gòu)將圍繞基礎(chǔ)科學(xué)到應(yīng)用研究、開發(fā)、示范和大規(guī)模部署全鏈條，提供基礎(chǔ)性和交叉性支持，以促進多樣性、公平性、包容性和可及性；吸引社區(qū)（從環(huán)境正義組織到部落、部落社區(qū)和工會）的參與；培養(yǎng)勞動力；推進政策；支持技術(shù)和能源轉(zhuǎn)型；以及實現(xiàn)大規(guī)模市場應(yīng)用。近中期主要計劃目標如表1所示。表1：2022-2036年主要計劃目標2022-2023年2024-2028年2029-2036年生產(chǎn)310,00031.25兆瓦電解槽，用于生產(chǎn)氫氣210（/20262美元/*。低溫電解槽的效率為51千瓦時/千克；80,000250美元/千瓦44/60,000300/千瓦2020301,0001*46/千80,000100/千瓦80,000200/基礎(chǔ)設(shè)施和供應(yīng)鏈10/（2016年40%。201850%400千克/5%20千克/分鐘7/50%（與2020年相比）（MEA）50%/（PGM）3GW4美元/（）（MEA）中回收70%的膜/99%（PGM）3最終用途和驅(qū)動因素170美元/200/18,000小時。1.51151140/2020PGM減50%1噸/5,000噸100%2ppm324480/900美元/40,000?4（如）?1000*實現(xiàn)“氫能地球發(fā)射”目標的規(guī)模建模成本三、指導(dǎo)原則和國家行動（一）指導(dǎo)原則聯(lián)邦機構(gòu)應(yīng)遵守以下八項指導(dǎo)原則：1、通過高影響力戰(zhàn)略用途實現(xiàn)深度脫碳美國政府將通過在對氫的使用影響最大的領(lǐng)域（包括工業(yè)工藝、重型運輸、高溫供熱和長時間儲能）有針對性地部署清潔氫氣，實現(xiàn)國家凈零排放和清潔電網(wǎng)目標。這些戰(zhàn)略部署將通過分析和利益相關(guān)者意見來確定，以解決包括環(huán)境、能源正義和經(jīng)濟效益在內(nèi)的關(guān)鍵優(yōu)先事項。2、促進創(chuàng)新和投資美國政府將促進與產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界、國家實驗室和其他利益相關(guān)方的合作，在清潔氫氣技術(shù)的整個研究、開發(fā)、示范和部署價值鏈中投資創(chuàng)新。能源部的行動將以美國的獨創(chuàng)性、人才和主動性為基礎(chǔ)，刺激經(jīng)濟增長，促進有競爭力的國內(nèi)工業(yè)發(fā)展并鼓勵持續(xù)的私人投資。示范和部署計劃（如區(qū)域清潔氫氣中心）將有助于降低首創(chuàng)項目和規(guī)?；蚕砘A(chǔ)設(shè)施的風險，從而有助于降低氫氣的交付成本并獲得商業(yè)債務(wù)的青睞。3、促進多樣性、公平性、包容性和可及性美國政府將促進多樣性、公平性、包容性和可及性，以有效推動美國的研究、創(chuàng)新和商業(yè)化事業(yè)。聯(lián)邦機構(gòu)的行動將助力多元化和包容性的工作場所的管理和改善，強化人員、思想、文化和教育背景的多樣性，這是實現(xiàn)清潔氫氣戰(zhàn)略的基礎(chǔ)。4、推進能源與環(huán)境正義401的涵蓋項目，美國政府將優(yōu)先考慮能源和環(huán)境正義。聯(lián)邦機構(gòu)將采取行動尋求創(chuàng)建新的計劃、工具和倡議，以提高透明度、社區(qū)參與度、經(jīng)濟機會和清潔氫氣技術(shù)的可及性，從而幫助改善社區(qū)的健康和福祉，包括部落社區(qū)和其他歷史上未得到充分服務(wù)的社區(qū)，與“正義40社區(qū)所關(guān)心的問題，特別是氫能、CCS割的一部分。5、增加高質(zhì)量的就業(yè)機會人可以就工作場所健康和安全計劃設(shè)計和實施發(fā)表意見且可以自由公平地加入工會的工作。聯(lián)邦機構(gòu)的行動還將為從碳密集型行業(yè)轉(zhuǎn)型的工人和社區(qū)提供機會，通過利用和擴大注冊學(xué)徒計劃、CCS2106、刺激國內(nèi)制造業(yè)并構(gòu)建強大的供應(yīng)鏈美國政府將促進美國制造業(yè)的發(fā)展，確保供應(yīng)鏈的穩(wěn)健、安全和彈性，并增加出口。聯(lián)邦機構(gòu)將利用多種方式開展行動，包括贈款、融資以及促進合作伙伴關(guān)系等方式。能源部最近的分析報告識別了美國電解槽和燃料電池供應(yīng)鏈中的薄弱環(huán)節(jié)。為此，能源部進行了大量的研發(fā)投資，以降低電解槽和燃料電池的制造成本，實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，擴大電解槽和燃料電池組件的供應(yīng)鏈，20058153。7、實現(xiàn)可負擔性和多功能性美國政府將通過利用和聯(lián)合多種能源，包括可再生能源和高基荷清潔能源（如核能），酌情利用化石能源和碳捕集與封存基礎(chǔ)設(shè)施，提高復(fù)原力和加強能源安全，來實現(xiàn)能源系統(tǒng)的可負擔性和靈活性。通過使用清潔氫氣作為燃料或原料，或作為能源載體和存儲介質(zhì)，聯(lián)邦機構(gòu)可以提供跨部門的多種收入來源，并避免擱淺資產(chǎn)。8、從整體出發(fā)美國政府將從整體上著手清潔氫氣的開發(fā)和應(yīng)用，并將通過有針對性的開發(fā)來培養(yǎng)可持續(xù)的最佳實踐，以支持而非與電氣化等其他脫碳技術(shù)競爭。聯(lián)邦機構(gòu)將促進對社會、環(huán)境、經(jīng)濟和能源影響進行嚴格而透明的分析，以幫助指導(dǎo)新生的全球清潔氫氣產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。（二）支持美國國家清潔氫戰(zhàn)略和路線圖的行動聯(lián)邦機構(gòu)將與各州、地方和部落政府以及利益相關(guān)者合作，2025期、20292035一些行動已經(jīng)在進行中，并將得到現(xiàn)有的和最近宣布的公共資金的支持，如能源部的能源部貸款項目辦公室和《跨黨派基礎(chǔ)設(shè)施投資法案》下的區(qū)域清潔氫氣中心。美國政府正從全局出發(fā)，促進投資和行動，在全國范圍內(nèi)加速氫能及相關(guān)技術(shù)的商業(yè)化。2圖2：《跨黨派基礎(chǔ)設(shè)施投資法案》中主要氫能條款的時間表圖3顯示了氫氣價值鏈從生產(chǎn)到最終用途的各個環(huán)節(jié)，并列出了在關(guān)鍵領(lǐng)域可能擁有管轄權(quán)的機構(gòu)。各機構(gòu)將共同努力，定期更新該評估報告，并確定行動的優(yōu)先次序，以確保美國能夠加快氫氣生產(chǎn)、輸送、存儲和最終用途的發(fā)展，同時解決潛在的環(huán)境問題，并確保負擔過重、服務(wù)不足和代表性不足的個人和社區(qū)的公平和公正。圖3：氫價值鏈相關(guān)環(huán)節(jié)與監(jiān)管部門（三）近期、中期和長期的行動和里程碑圖4：國家清潔氫氣行動計劃支持清潔、負擔得起和可持續(xù)氫氣生產(chǎn)的行動2022-2025年2026-2029年2030-2035年清潔氫氣生產(chǎn)標提供參考。制定清潔氫氣生產(chǎn)標準。核能。通過對模塊化設(shè)計和強化工藝的轉(zhuǎn)換技術(shù)的成本。開發(fā)低成本、耐用的膜和分離材料。鍵材料的依賴，發(fā)展健全的供應(yīng)鏈。評估和提高耐久性。GREET加方便用戶、透明，并增加支持45V的路徑。為今后的部署制定嚴格的數(shù)據(jù)收集和監(jiān)測框架。的培訓(xùn)證書。工作隊伍化石燃料+CCS大規(guī)模部署清潔氫氣。以每千克2現(xiàn)電解清潔制氫。使國內(nèi)電解槽制造能力達到多個千兆瓦級。限度地減少關(guān)鍵材料的力的性能和耐用性。優(yōu)化電解槽與清潔能源成本，提高效率和復(fù)原力。推進目前在實驗室規(guī)模上最有前景的制氫概念，保采用最可持續(xù)、最公惠的方法。以滿足行業(yè)需求。20301000利用各種資源以每千克1美元的價格生產(chǎn)清潔氫氣。用性。方法。進口依賴。略。應(yīng)用最佳做法、經(jīng)驗教訓(xùn)和嚴格分析，包括通過全球合作和可持續(xù)性框架，確保推進最可持續(xù)、最公平、最有復(fù)原力和最負擔得起的方持。支持安全、高效和可靠的清潔氫氣輸送和儲存基礎(chǔ)設(shè)施的行動2022-2025年2026-2029年2030-2035年輸送和儲存基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)和更新嚴格的分析模略的優(yōu)先次序。儲存路徑的優(yōu)先次序。展示高效可靠的氫氣管道壓縮機運行。量化氣態(tài)和液態(tài)氫基礎(chǔ)設(shè)施的損耗率，為緩解大規(guī)模部署中的損耗提供參考。為商業(yè)規(guī)模的新型高效氫液化系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計。提出有希望實現(xiàn)的氫載體再生器系統(tǒng)。啟動區(qū)域性大容量氫儲存法，并確保地方和區(qū)域利益。批量氫氣輸送方法。部署可擴展的氫燃料加氫站，以支持早期的車隊市場，如重型卡車和公共汽車。確保針對潛在氫氣和其他排放物/釋放物的監(jiān)測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)收集已準備就緒。在關(guān)鍵地點設(shè)計可持續(xù)和公平的區(qū)域清潔氫氣網(wǎng)絡(luò)，與當?shù)厣鐓^(qū)和利益相關(guān)者合作，設(shè)計氫氣基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)環(huán)境和公平目標。率是現(xiàn)有概念的兩倍。制定長期儲存計劃/戰(zhàn)略氫儲備，以確保供應(yīng)的彈性。利用先進的低成本清潔氫氣儲存和基礎(chǔ)設(shè)施，部署區(qū)域清潔氫氣中心。收集在實際環(huán)境中散裝氫配送（具范和部署提供參考。開發(fā)、示范和部署提供參考。確保在不同的利益相關(guān)者之間共享與氫能基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的任何安全或其他最佳實踐，以實現(xiàn)持續(xù)改進。利用氫基礎(chǔ)設(shè)施方面的全氫出口機會提供參考。開發(fā)嚴密監(jiān)控和減少氫氣泄漏和蒸發(fā)的技術(shù)。評估管道和組件材料與氫氣及氫氣與天然氣混合物的兼容性?；蜏p少蒸發(fā)的新方法。發(fā)現(xiàn)和開發(fā)用于大宗儲存和配送的氫載體材料。確定可用于大量儲氫的地運營要求開發(fā)和優(yōu)化氫基礎(chǔ)設(shè)施在工業(yè)和能源儲存等關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域的設(shè)計。為重型車輛開發(fā)高通量氫氣分配技術(shù)。制定和統(tǒng)一重型車輛和非氣是最佳解決方案。（材料容器）的成本。以評估上游和現(xiàn)場排放。支持清潔氫氣使用和更廣泛市場應(yīng)用的行動2022-2025年2026-2029年2030-2035年最終用途和市場應(yīng)用為大規(guī)模部署清潔氫氣奠定監(jiān)管基儲存和最終用途等各個環(huán)節(jié)。（（度地減少影響。決環(huán)境、能源和公平方面的優(yōu)先事項。度。促使難以脫碳的工業(yè)應(yīng)用向清潔氫推進高效的終端技術(shù)（燃料電池/其他低排放/零排放的動力轉(zhuǎn)換技術(shù)并縮減選擇、擴大規(guī)模。量化氫泄漏對氣候的影響。收集框架。來自即將采用清潔氫氣的新興行業(yè)的承購。促進與氫技術(shù)有關(guān)的規(guī)范和標準的國際協(xié)調(diào)。解槽利用可再生能源和核能的機會。通過可公開訪問的平佳安全實踐和經(jīng)驗教訓(xùn)。部署至少兩個區(qū)域清（工業(yè)和重型運輸業(yè)應(yīng)用。制定氫氣摻混限值的國家指南。2030原料生產(chǎn)至少30億加侖的可持續(xù)航空燃料。提高整個氫價值鏈中他部件的原材料回收和循環(huán)利用的效率和國外進口。早洞察影響未來部署的因素。制定市場結(jié)構(gòu)和監(jiān)管指安全和環(huán)境。性和減災(zāi)（網(wǎng)絡(luò)安全、偏遠社區(qū)方面的益處。2030年，展示使用100%氫氣發(fā)電的超低PGM燃料電池運行。清潔電網(wǎng)儲能中的應(yīng)因素。見解。促進安全、負擔得起和可持續(xù)的清潔氫氣經(jīng)濟并確保能源正義的行動2022-2025年2026-2029年2030-2035年促進因素以及環(huán)境和能源正義制定并實施廣泛、包容的社區(qū)參與框架，包括可以容許環(huán)境和能源正義組織、弱勢社區(qū)、部落、部落組織工會、行業(yè)、學(xué)術(shù)界、國家實驗以確保廣泛的參與的框架，并舉行傾聽會以收集利益相關(guān)者的反饋。在資助要求中納入社區(qū)福利計劃，要求申請者說明并承諾參與社區(qū)和勞工活動，投資創(chuàng)造良好的就業(yè)機會，促進多樣性、公平性、包容性為團隊和組織以及聯(lián)邦資助示范項目的地理/社區(qū)位置確定多樣性、公平性、包容性、無障礙和其他關(guān)鍵優(yōu)先事項的衡量標準。推出工具和平臺（如Matchmaker），促進伙伴關(guān)系、包容性和市場成功。為工人（如來自化石行業(yè)的工人制定再培訓(xùn)計劃，提供近期和長期的高薪工作。為來自代表性不足社區(qū)的學(xué)生制定招聘和職業(yè)計劃，促進多樣性、公平性、包容性和可及性。制定并實施可持續(xù)性框架和NEPA最佳做法。開發(fā)教育資源，支持樞紐社區(qū)外聯(lián)和參與戰(zhàn)略。改進有關(guān)區(qū)域優(yōu)先事項（染）的數(shù)據(jù)收集，并確定應(yīng)用，為清潔氫氣的部署提供信息。完善和不斷改進社區(qū)汲取的經(jīng)驗教訓(xùn)。實現(xiàn)包容性和加快進展。與區(qū)域清潔氫氣中心地區(qū)的弱勢社區(qū)制定并實施社區(qū)福利協(xié)議。以減少非達標