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新洁净能源缓解减碳压力 氢能化身中国台湾省净零利器

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中国台湾省面对2050年的淨零碳排目标,政府逐步规画减碳策略。氢能作为洁净能源,是协助产业减碳的有效技术。政府推动氢能的路径可参考日本的策略,透过强化政府与产业合作、编列充足的预算,朝向降低氢能成本及提高氢能供应量的方向迈进,一步步实现氢能商用化。

中国台湾省的氢能供应由中油带头,预计在2023年底建制加氢示范站,迈开氢能商用化重要的一步。氢能的法规方面也依序朝向建立基础建设、执行示范验证的方向前进, 期望实现氢能大规模商用化的未来。

借镜日本氢能路径

面对净零碳排议题,中国台湾省与日本的减碳目标、能源/发电结构相似,且日本已有明确的氢能推动规画,可作为中国台湾省的参考对象。中国台湾三菱商事执行副总林文基提及,日本在氢能的推动已经相当久,且比较台日各自在2050年的能源占比目标,日本的再生能源占六成,氢能占为一成,火力发电占加上碳排放的捕获、再利用及封存(CCUS)占三成。中国台湾省的能源比例大致相同,不过日本的火力发电与CCUS的三成中包含核能,中国台湾省则没有将核能纳入未来的能源应用占比。中国台湾省的目标是2025 年再生能源增加两成,并且核能比例归零,极具挑战性。可以预期未来中国台湾省的天然气用量将持续增加,这部分的发展与日本较为不同。为了达到上述目标,日本订定2030年的中间目标,不断滚动调整,积极的目标是减碳46%,中国台湾省目前则预计在2030年达到减碳20%。

参考日本的能源结构比例,以2030年的短期目标来说也具有挑战性,日本政府预计透过抑制电力的能源需求,也就是节能来实现。同时日本计画大幅增加核能跟再生能源的用量,将核能的使用比例提高至20%。而日本政府预计大胆将传统的煤炭跟天然气,使用量则几乎砍半,且2030年其中一个目标是洁净能源,也就是氢能占比需要达到1%,这表示日本将克服从0到1发展氢能的重大挑战。

林文基分析,日本推动氢能的作法,值得中国台湾省参考。日本藉由政府及产官学合作,推动氢能路径。日本的氢能推动路径,从2017年推动「国家基本氢能战略」之后滚动式调整。这个路径图是日本政府为了达到2050年淨零的氢能目标所订定,从供给与需求两个面向切入。就供给面而言,价格竞争力是最重要的核心。日本氢能价格2030年的目标,是加氢站的价格下降到每Nm3日币30元,也就是目前的三分之一以下,且预计2050年会下降到每Nm3日币20元。每Nm3日币30元,换算成发电大约是一度电日币17元,比中国台湾省的再生能源,尤其是离岸风电初期的价格还要低,可见上述的价格目标不易达成。从需求面分析,如果期望满足日本1%用电量使用氢能的话,一年需要300万吨的氢量,2050年估计是2,000万吨。

观察日本推动氢能的方向,除了订定整体的能源使用比例与推动路径,在市场面顾及供给与需求目标。而产业面,日本由政府带头,制定明确且积极的法规,从产业下游的终端应用,包含燃料电池与氢能车,搭配大笔预算,带动民间共同投入氢能领域,可作为中国台湾省规画氢能应用的参考。

中油2023设加氢示范站

为了实现减碳目标,中国台湾省需要发展氢能。中国台湾中油绿能科技研究所副所长陈锦坤指出,2020年中国台湾省使用的化石燃料,也就是煤、石油、天然气,占所有能源80%。而2050年为了达到减碳目标,政府期望再生能源在能源占比中超过80%,将大幅度影响中油的营运。未来化石燃料的使用量下降,中油可能就没有石油,为了生存必须急迫转型。因此中油投入氢能事业,将以加氢站延续能源供应事业,并採用氢能车实现大型运具的电气化。
相较再生能源容易受天候条件影响稳定性,氢能不只可稳定供应,也能满足交通工具长途移动的需求,因此未来可能普遍应用在工业与运输等场景。未来短程、电力需求较小的汽车仍会採用纯电动模式,而长途行驶、需要负重、较大型的交通载具就需要氢能。氢能提供能源的概念与石油相似,陈锦坤形容,石油是带著走的能源,氢气是带著走的电,可有效突破电动车的里程限制。

常见的加氢站可依照占地面积,分为大、中、小三种,大型的固定式加氢站可为多台汽车加氢,有必要的话还能现地产氢。小型加氢站则为可移动式,所需场地小。规模居中的加氢站,可灵活适应中国台湾省土地较小的特性,作为示范站。中油预计于2023年底在中国台湾省设立第一个加氢示范站,加氢站的安全设置遵循国际标准,氢气品质依据ISO 14687的标准作业程序,加氢站则依照ISO 19880规范,同时符合车辆加氢协定相关的安全措施。加氢站的安全设计方面,从生产、运送、加氢站到氢能载具,都有标准规范。中油会针对加氢站执行定量风险评估,由海外的认证公司协助制订更加安全的规范。

为了确保加氢站的安全,首先需要确认加氢站的规模。现阶段中油採用的模组式加氢站,供应的氢能约一天60~80公斤,约可提供两辆大型巴士,或者10辆小型车加氢。设立的地点在高雄渔港路的加气站中,以加气站为主体,採用现有的安全设施,且该站点的人员已经熟悉加气操作。同时中油建立氢气品质实验室,预计于2024年完成,进行14项检测标准。加氢站也会进行定量风险评估,如果发生事故,严重性与机率,计算加氢站与其他设施的安全距离。而加氢通讯协定,指的是加氢过程速度不能过快,避免温度过高, 因此加氢速度、环境及管线温度都需要纳入设计考量。

待应用规模加大后再加强管制

在推动氢能应用的路上,法规是影响新能源发展的重要因素之一。针对中国台湾省的氢能相关法规制定,资策会科技法律研究所主任王自雄认为,中国台湾省与能源相关的法律包含再生能源发展条例、电业法、能源法的能源三法,其中能源管理法将能源视为产品,来进行安全要求与管理的法律。所以氢能若要纳入能源产品管理的范畴,就需要从中油将氢能商用化开始。

王自雄分析,氢能法依照短、中、长期三个阶段推动,依序是短期建立基盘、中期执行示范验证,以达到商用落地的长期目标。目前在建立基盘方面,除了能源的部署与管理,必须重视如何带动市场与产业投入,扩大氢能应用规模, 且不能在氢能发展初期就施加太多不必要的限制。法规管制要符合比例原则,不能用大量心力管制极小的风险。因此管制在氢能法发展的过程中,应随著不同阶段的导入逐步建立适用的管制。

氢能作为助力中国台湾省实现2050年淨零碳排的重要应用,政府与产业可参考日本的氢能推动路径,透过降低使用成本与加大供应量,通动氢能应用普及。中国台湾省正逐步完善氢能法规,配合中油建置加氢示范站的计画,未来实现大规模氢能应用可期。

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