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南非绿色氢的发展
摘要南非是第12大全球温室气体排放。作为减少排放的全球举措的一部分，该国还通过当事方会议承诺与这一共同目标联盟。严格的零目标已在全球和本地设定；已经意识到，脱碳能源部门不足以达到这些目标（大约46％的温室气体（GHG）排放来自南非的电力部门）。这使得有必要评估其他部门（也称为难以抗化的部门）进行脱碳。已经意识到目前在这些难以浸泡的领域中使用氢，并且将其转化为绿色氢可能会导致大量的温室气体排放降低，并可能进一步帮助全球实现2050年的这些严格的净零目标。此外，俄罗斯 - 乌克兰战争创造的地缘政治加剧了这种情况。由于我们的太阳能和风资源潜力，丰富的土地可用性，用于铂金集团金属的良好资源（用作电动机和燃料电池制造的催化剂）以及用于合成燃料的Fischer Trops技术，南非已被确定为绿色氢及其衍生物的潜在全球出口商。本文讨论了绿色氢和潜在市场途径的概念，为绿色氢而做出的国家发展，电网的考虑以及该国公正过渡的考虑。关键字绿色氢；公正的能量过渡；脱碳；价值链。
氢能分布式能源系统开发
减少能源使用中的温室气体 (GHG) 排放是实现可持续发展社会的迫切课题，近年来，相关努力正在急剧加速。2020 年 10 月，日本政府宣布日本将在 2050 年实现碳中和，作为具体战略，2020 年 12 月制定了“通过实现 2050 年碳中和的绿色增长战略（1）”。该战略提出了能源相关产业、运输和生产相关产业、家庭和办公相关产业三个领域的 14 个增长产业，并为每个产业制定了目标和时间表。 2021年4月举行的气候峰会上，各国发表了减少温室气体排放的国家自主贡献（NDC），日本宣布了到2030年将NDC从2013年的26%提高到46%的政策。这样，温室气体减排工作就和各国的经济政策挂钩了，我们需要进一步加快努力。绿色增长战略中，提出了实现碳中和的能源结构的参考值。电力部门的目标是用可再生能源覆盖50%到60%的发电量，用氢气（H 2 ）和氨（NH 3 ）覆盖10%的发电量。非电力部门的目标是通过氢气、甲烷化和合成燃料实现碳中和。如上所述，日本需要普及并扩大可再生能源的使用，同时将碳回收利用和CCU（二氧化碳捕获与利用）（2）等各种技术应用于各个领域，将捕获的二氧化碳（CO2）与氢（以氨为能源载体）一起用作资源，以实现完全的碳中和。
原始发表论文的引用（记录版本）：Thaler, B., Kanchiralla, F., Posch, S. et al (2022). 优化设计和运行
逐步淘汰航运业的化石燃料对于减少温室气体排放至关重要。基于可再生能源的合成燃料是可持续海运业的一个有前途的选择，可再生甲醇是最广泛考虑的能源载体之一。然而，可再生甲醇的供应仍然有限，而且与传统燃料相关的成本明显高于传统燃料，这也是因为燃料合成必须依赖二氧化碳作为资源。通过使用船上碳捕获，可以避免燃烧过程中二氧化碳的释放，这种闭式循环减少了对碳源的需求。本文通过分析使用内燃机和相连的燃烧前和燃烧后碳捕获技术的整体船舶能源系统来研究这种情况。通过建立一个混合整数优化框架来优化船舶推进系统的设计和运行，研究了这些技术对完全可再生能源系统的技术经济性能的影响。所选案例研究的推进需求包括在波罗的海运营的渡轮的典型运行概况。将捕获情况与仅基于可再生甲醇的系统进行比较，可以发现封闭式碳循环系统具有显著的成本优势。基线情景的年成本降低了近 20%，燃烧后情况下的总捕获率为 90%，燃烧前情况下的总捕获率为 40% 左右。广泛的敏感性分析表明，这些成本优势在各种技术和经济边界条件下都具有稳健性。在燃烧前情况下，工艺热需求减少与发动机热供应增加相结合可能会使捕获率超过 90%。结果表明，将可再生燃料与船上碳捕获相结合可以为成本效益高、可持续的航运创造机会。
2050 年欧洲脱碳能源系统中电力制氢的供应曲线
除用可再生能源替代化石燃料和提高能源效率外，使用基于电力的氢或由其衍生的合成燃料也是实现雄心勃勃的欧洲气候保护目标的潜在战略。由于合成碳氢化合物具有与其化石替代品相同的化学性质，因此可以保留现有的基础设施和成熟的应用技术，同时减少能源转换、运输、工业、住宅和服务业中的二氧化碳排放。然而，转换过程，特别是所有电子燃料所需的氢气的生产，都与能源损失和成本有关。为了评估氢气生产的技术经济潜力及其利用对其他能源系统的影响，制定了 2050 年欧洲无温室气体排放能源系统中基于电力的氢气供应曲线。研究发现，按照欧盟委员会长期战略眼光 1.5 °C 情景设想的氢气数量级 (1536-1953 TWh H2)，氢气边际生产成本将超过 110 欧元 2020/MWh H2，电解槽容量将超过 615 GW el。虽然利用电解法生产这些数量的氢气为电力系统提供了一定的灵活性，并可以整合少量的当地剩余电力，但必须额外安装 766 GW el 的风电和 865 GW el 的太阳能才能满足氢气生产的额外电力需求。此外，研究还发现，在以可再生能源为主导的能源系统中使用的电解槽最重要的技术经济特性是灵活运行的能力和将电能转化为氢气的效率。可以预见，所示的分析对于需要确定未来能源系统的研究、补贴和基础设施要求的政策制定者和企业决策者都很有价值，因为他们的商业模式将受到未来电力燃料供应的显著影响。
联合通信在可再生式 - 固定与构造与归因...
Brussels, 18 th May 2021 Subject: Renewable sustainable Fuels in Road Transport should be Recognised and Rewarded as an Essential Component of the Decarbonisation Strategy Dear President von der Leyen, Dear Executive Vice-President Timmermans, Dear Commissioner Simson, Dear Commissioner Breton, Dear Commissioner Vălean, Dear Director General Petriccione, Dear Director General Juul- Jørgensen, Dear Director General Jorna,亲爱的总干事Hololei总干事，这封信的签署人代表了可再生和可持续燃料的价值链中的许多利益相关者，包括投资者，用户，技术提供商和原料供应商，并希望解决最近针对这些燃料提出的误导性索赔。我们都知道，电气化将成为轻型车辆的主要技术，我们支持强大的政策措施来鼓励其吸收。但电动车辆不应通过突然逐步淘汰而获得技术垄断。我们认为，无论是在欧盟还是国家一级，这样的政策决定既不是不必要的，也不是不明智的。的确，运输的脱碳从根本上讲是关于能源的脱碳，而用可再生的可持续燃料燃料的冰具有与电动汽车的碳足迹相当的碳足迹。此外，它具有像EV一样成为气候中性或净零二氧化碳发射的潜力。基于经过验证的可持续原料的良好技术，这些燃料的显着扩展是可能的。欧洲公司是这些解决方案的领先技术提供商。建造和运营加工厂将创造更多的就业机会。来自各种农业和林业，家庭和工业废物以及合成燃料的可持续生物量可以集体利用可再生能源的全球潜力，因为它们可以使用现有基础设施从偏远地区运输。这将在整个欧洲创造许多工作，以汇总和准备这些原料的各种来源。
运行能源需求
摘要 2018 年《国防战略报告》将美国国防重点从伊拉克和阿富汗的应急行动转向与近乎同等竞争对手的战略竞争，并引入了分布式作战概念。这一转变要求重新评估海军作战行动的几乎每个方面，但很明显，维持海军行动将是一项艰巨的挑战。自 2018 年《国防战略报告》以来，已发布了多份海军战略文件，使海军与海军部和国防部的战略保持一致。然而，在最新的非机密战略 2022 年海军作战计划中，海军作战司令部描述了在所有领域、与联合部队集成以及在有争议的战场上进行前沿、分布式作战的意图。他还描述了扩大部队并增加无人和定向能能力的意图。这些要求加剧了补给挑战，并特别强调了海军的作战能源网络。作战能源的要求是什么？在短期内与势均力敌的竞争对手作战肯定需要更多的常规燃料，因此需要更多的后勤能力，包括指挥和控制。然而，展望 2035 年以后，考虑到脱碳目标以限制温室气体排放对气候的影响，替代能源选择实际上可能提供更有效的手段来维持作战行动，并降低任务、我们的水兵和海军陆战队的风险。能源储存和发电方面的进步已经使小型无人能力成为可能，并且只会扩大规模以支持更大的系统。此外，合成燃料发电还可以利用可再生能源并提供替代燃料选项。在未来 30 年内，这些进步将使某些能力摆脱传统燃料后勤链的束缚，扩大覆盖范围和跨多个领域的续航能力，从而最大限度地减少前沿和分布式作战的挑战。实现未来部队概念将需要在整个采购过程中以作战能源需求为中心进行部队设计。
航运脱碳
背景说明 部长级圆桌会议 航运脱碳：港口在解决可再生燃料供应、需求和贸易方面的作用 1. 海运是全球经济的关键部门，占全球贸易的 80-90%，但它也造成了全球每年温室气体 (GHG) 排放量的约 3% 或全球运输相关排放量的约 9%。鉴于这些排放量在正常情况下预计会增加，立即采取行动实现该部门脱碳至关重要。 2. IRENA 的《世界能源转型展望》显示，实现能源系统脱碳所需的 90% 以上解决方案涉及通过直接供应、电气化、能源效率、绿色氢和生物能源以及碳捕获和储存 (BECCS) 的可再生能源。 3. 到 2050 年将全球气温上升限制在 1.5°C 将导致对 6.13 亿吨氢气的需求。其中，国际航运预计需要约 5000 万吨绿色氢气，用于液态氢或其他合成燃料（如电子甲醇和电子氨）的使用。4. 正如 IRENA 的《2050 年航运业脱碳路径》中所述，绿色氢气将与先进的生物燃料和能源效率改进一起成为海运脱碳的关键，但除此之外，航运业还将在推动全球绿色氢气贸易以实现其他行业脱碳方面发挥作用。预计氢气总需求的约四分之一将进行国际贸易：50% 通过管道运输，50% 通过以氨的形式运输。5. 因此，整个航运业需要与其他行业密切合作和协调，不仅要确保自身的可再生燃料（即动力燃料和先进生物燃料）供应，还要能够运输这些燃料并实现其他行业的脱碳。 6. 在努力实现国际航运业脱碳的过程中，正确识别可以加快该行业能源转型的地点至关重要。在这里，加油港口、航行路线和咽喉要道的作用至关重要。全球加油相关性最高的港口位于不同的大洲，投资和
分析氢的未来需求，供应和运输
绿色和蓝色氢对于我们的工业脱碳途径至关重要。它与化学物质（氨和高价值化学物质），铁和钢以及氢的产生特别相关，其中主要用作原料。绿色和蓝色氢取代了当前在氨和燃料产生中使用灰氢的用途，并且是航空中使用的低碳燃料或作为生产高价值化学物质的原料的主要输入。基于氢的钢制造被认为是主要钢制造的主要脱碳选择。可以预期行业约1,200个TWH的年氢需求，其中包括中和高温工业过程热量超过200个TWH。预计可在可分配的电力生产中需要大约650个TWH的年氢需求。氢比大多数其他灵活的功率选项的价值是，它可以以相对便宜的投资成本提供大量供应和存储，从而使其在持续时间较长的存储中具有吸引力。在电气化和生物燃料旁边的运输中，每年约300个TWH作为燃料有明显的作用。将需要额外的氢以在航空中产生氢的合成燃料。建筑物中的加热将使用具有显着区域变化的一系列技术进行脱碳。氢的需求取决于翻新速率，生物甲烷和氢的相对份额以及加热技术的混合。这项研究假设在欧洲范围内的加速装修率和与气体连接的现有房屋和30％地区供暖的现有房屋中的混合加热系统。这种混合系统使用电力（在热泵中）和可再生或低碳气体。这种方法降低了能源系统的成本，使消费者的成本降低并更快地减少排放。作为杂化加热系统主要使用气体作为峰值能量供应，气体需求低于其他研究中考虑的氢锅炉和燃料电池等唯一的溶液。根据这项研究的假设，建筑物的年度可再生和低碳气体需求在2050年约为600 TWH。所有这些都可能是氢，但是假设生物甲烷的缩小与以前的气体研究中的气体研究一样，年度氢需求将约为150 TWH。
中型电转氢转热电联产系统的技术经济评估
欧洲能源转型计划设立了明确的目标，即在绿色协议能源政策框架下到 2050 年实现气候中和的欧洲 [1]。欧盟委员会于 2021 年通过的“Fit for 55 0”一揽子计划为欧盟 2030 年气候和能源框架引入了更为严格的立法措施，包括可再生能源、能源效率、努力分担和排放标准立法、土地使用和林业以及能源税指令 [2]。现有的欧盟立法框架已被用于实施绿色协议愿景，明确表明未来能源结构中可再生能源 (RES) 的比重将增加，以及排放交易体系 (ETS) 对所有能源部门实施更严格的脱碳机制。太阳能和风能的不断普及极大地激励了电网的脱碳。然而，向欧盟碳中和能源系统有效利用低碳和可再生能源需要扩展到热力和运输领域，同时促进供应安全。通过结合节能和用电子燃料（基于电力生产氢气、合成气体和液体）取代化石燃料，可以将可再生能源发电系统的规模扩大 2 到 2.5 倍 [3]，从而实现最终能源需求领域的气候中和。通过提高电气化程度实现的能源转型不仅对能源系统提出了巨大的挑战，包括太阳能和风能发电场的巨大容量和投资，而且对供应安全以及技术、经济和监管层面所需的额外措施也提出了挑战。目前，德国 [4]、美国 [5] 和中国 [6] 的可再生能源渗透率较低，已经报道了可再生能源的削减，导致可再生能源浪费和市场电价为负。电力供需时间间隔方程既需要运行单元的灵活性和同步性，也需要额外的能源储存措施、部门耦合和电网基础设施升级，以及高效的多国综合系统和市场，以经济高效地平衡可变可再生能源发电[7]。2050 年欧盟碳中和系统的能源建模研究解决了多功能能源储存技术的需求，以避免在可再生能源可用性高时通过负荷转移和灵活性进行削减，以及避免在可再生能源可用性低时进行负荷削减[3,8]。特别是，由于储存需求与总发电量的非线性增长有关，氢气和合成燃料形式的季节性能源储存被认为非常重要，因为报告称，电子燃料在最终能源中的份额为 20%。
澳大利亚核能发电调查
A. 特斯拉总体规划第三部分 2023 年初，特斯拉提出了总体规划第三部分——通过终端使用电气化和可持续电力生产与储存，为世界实现可持续能源经济提出的一条途径。 完整的论文概述了假设、来源和计算，可以在这里找到：www.tesla.com/ns videos/Tesla-Master-Plan-Part-3.pdf 建模基于美国能源经济，使用美国能源信息署 (EIA) 提供的 2019-2022c 年高保真数据，并根据国际能源署能源平衡表 1，使用基于 2019 年美国和世界之间的能源消耗标量的 6 倍缩放系数对结果进行缩放，以估计全球经济所需的行动。 由于可以获得高保真每小时数据，因此对美国进行了此项分析，但我们打算将其复制到其他地区。与本调查相关的是，特斯拉总体规划考虑了所有可用的技术，即：陆上和海上风能、太阳能、核能和水力发电作为可持续的电力来源，并认为现有的生物质是可持续的，尽管随着时间的推移，它可能会逐渐被淘汰。此外，除了合成燃料发电所需的直接空气捕获外，该计划没有解决过去一个世纪化石燃料燃烧排放的二氧化碳的封存问题；指出未来任何此类技术的实施都可能增加全球能源需求。该模型基于资源特定的成本和性能属性以及最小化能源平准化成本的全球目标来构建发电和存储。该模型还假设区域间输电能力增加。值得注意的是，正如许多其他研究证实的那样，为了提供可靠的全年电力，部署过剩的太阳能和风能发电能力在经济上是最优的，这会导致弃电。当 (1) 太阳能和/或风能发电量高于某个地区的电力需求、(2) 存储已满以及 (3) 没有可用的输电能力将过剩发电量输送到其他地区时，就会发生弃电。在建设过剩的可再生能源发电能力、建设电网存储或扩大输电能力之间存在经济权衡。随着电网存储技术的成熟，这种权衡可能会发生变化，但根据建模假设，最佳发电和存储组合导致 32% 的削减。可持续能源经济将拥有大量廉价能源供消费者在过剩时期使用，这将影响能源的使用方式和时间。下图 1 描绘了秋季样本中的每小时调度，显示了每种发电和存储资源在平衡供需方面的作用，以及在太阳能充足的中午经济削减的集中程度。我们向委员会强调了调度图底部的条形图，该条形图显示了核电站的持续但较小的贡献。图 1：每小时发电调度模型 - 核电站作为较小的基载贡献