美国氢能、先进核能和长时储能的发展方向

氢能、核能和长期储能的总投资必须从现在的约400亿美元增加到2030年的3000亿美元，并在2050年之前继续加速，以保持实现脱碳目标的进度。这是美国能源部（DOE）通过其《商业腾飞之路》（Pathways to Commercial Liftoff）发布的一系列新报告的内容，该报告旨在刺激公共和私人合作以加速清洁能源的部署。

联邦基础设施投资和就业法案（IIJA）和减少通货膨胀法案（IRA）都为能源部提供了数十亿美元，用于投资和支持清洁能源技术在未来十年的大规模示范和部署。这些投资旨在推动商业化和释放数万亿的私人投资，为私营部门就某些技术达到全面部署提供了指南。能源部首席商业化官员Vanessa Chan说：“如果你只做追随者，我们就永远不会达到目的。所以，希望这些报告能帮助你们行动，因为如果你现在不行动，你就会错过时机。”最初的Liftoff报告侧重于清洁氢气、先进核能和长期储能（LDES），因为它们“在清洁能源转型中的预期作用，是对成熟清洁能源技术的补充。”

清洁氢气

(资料图片)

清洁氢气有望在清洁炼油、化工和重型运输等难以实现脱碳的部门中发挥特别重要的作用。根据能源部的Liftoff报告，清洁氢气的生产有可能从今天的几乎为零扩展到2030年电力、工业和运输部门的每年接近1000万公吨（MMTpa）。到2050年，这一数字可能跃升至5000万公吨/年。能源部表示，这意味着到2030年将有850亿至2150亿美元的投资机会。

能源部称，美国的清洁氢气市场即将快速增长，因为联邦对区域氢气中心的资助，通货膨胀减少法（IRA）中对清洁氢气生产的激励，氢气地球拍摄倡议以及公共和私营部门设立的脱碳目标都将刺激其快速增长。该部门说，在IRA中的清洁氢气生产税收抵免（PTC）将某些项目的总拥有成本（TCO）平衡点提前到未来约5年内，例如那些在工业和运输应用中获得高容量因子的可再生能源。虽然气候立法的激励措施促进了清洁氢气的生产，但该部门指出，“供应方不足以扩大市场规模，必须扩大中游基础设施和终端应用。”能源部认为，氢气集群项目，包括邻近的生产和供销，以及美国的区域氢气中心，将为扩大清洁氢气的规模和扩大区域分配网络提供重要的证明。该部的区域清洁氢气中心计划专门拨款高达70亿美元，在美国各地建立6至10个区域清洁氢气中心。

“政府为这些［氢］中心提供高达50%的费用，这意味着政府的70亿美元的投资需要带动来自私营部门的至少70亿美元的共同投资，并希望能有更多的投资，”清洁能源示范办公室主任大卫—克兰说。他补充说：“能源部的作用不仅是使私营部门主导的清洁氢气建设和商业转型成为可能，更是使其加速。”

先进核电

根据报告中引用的模型，美国2050年的净零排放途径需要增加大约550—770吉瓦的清洁、稳定的电力。能源部的建模表明，假设预期的资本成本降低，并且与其他清洁、稳定的选择相比，先进的核电可能占这些新增容量的至少200 GW。

到2050年，在美国部署大约200吉瓦的核电容量可能需要近7000亿美元的资本，到2030年需要350—400亿美元。能源部说，传输扩展、互联、土地使用强度和其他限制可再生能源建设的因素所带来的挑战，可能会使核电成为更有吸引力的选择。“我们需要加快近期技术的部署，这需要在2025年前签订一个超过10个相同设计的反应堆的订单”，能源部贷款项目办公室主任Jigar Shah说。“请注意，我说的是订单，而不是谅解备忘录或意向书或伟大的新闻发布。”Shah说，实现加速布局可能需要政府干预，以管理风险，并列举了超支、分级拨款或政府所有权或承购等可能性。到2030年代中期再大规模部署先进的反应堆，将导致错过目标或供应链严重过剩。Shah说，这第一波反应堆的项目交付将需要吸收乔治亚州Vogtle工厂3号和4号机组建设的经验教训。该项目是美国三十年来的第一个新建核电项目，一直存在成本超支和施工延误。

长时储能

长时储能（LDES）可以在极端天气事件越来越多的现在提高当地和区域电力供应的复原力，同时也可以减少电网扩张的成本和风险。

能源部表示，美国电网可能需要大约225—460吉瓦的LDES容量，才可能实现净零系统，相当于大约3300亿美元的总资本投资。尽管前期成本很高，到2050年，投资于LDES的途径与不投资于LDES的途径相比，每年节省100—200亿美元的运营成本和资本成本结余。长时储能技术是多样化的，系统储存能量能满足10到160小时的调度。Liftoff报告将其分解为两个市场部分：间日LDES（10—36小时）和多日LDES（36—160小时以上）。

根据这些报告，扩大LDES的规模将需要在三个方面采取行动：公共和私人投资，以推动降低成本和提高性能；市场干预和改革，以补偿差异化的性能和服务；以及灵活和快速的供应链形成，以避免在潜在的需求激增之前出现部署瓶颈。

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