編者按:
2024年政府工(gōng)作報告提出加快前沿新興氫能、新材料、創新藥等産業發展,ACES案例是世界首個大(dà)型商(shāng)業化綠氫儲用一(yī)體(tǐ)化項目,有很強的借鑒意義。 |
摘要
美國猶他州先進綠氫儲能(ACES)項目是世界上最大(dà)的綠氫儲能項目,是首個獲得能源部貸款擔保的區域性綠氫樞紐示範項目,主要建設資(zī)金已落實并開(kāi)工(gōng)建設,在氫能商(shāng)業化不足的當下(xià)有典型性,受到全球能源界和金融界的關注。我(wǒ)國實現“雙碳”目标需要大(dà)規模投資(zī),資(zī)金不足已成爲最大(dà)瓶頸,該項目對氣候投融資(zī)具有借鑒意義。
關鍵詞:雙碳 綠氫 儲能 氣候投融資(zī)
一(yī)、政策和技術背景
2021年11月15日,美國總統拜登簽署《基礎設施投資(zī)和就業法案》,确定2022年到2026年投資(zī)綠氫95億美元。能源部負責實施法案的氫能計劃,2022年6月6日,能源部發布爲區域性綠氫樞紐提供80億美元資(zī)金的意向通知(zhī)書(shū), 征求能夠開(kāi)展氫能示範項目的理想地區,在全國開(kāi)發6-10個區域性綠氫樞紐。能源部貸款辦公室是聯邦政府支持綠氫的主要工(gōng)具,根據《能源政策法》第17章“創新清潔能源貸款擔保計劃”,貸款辦公室可向氫能項目提供30億美元貸款擔保。
氫能産業需要多項前沿新技術的集成,聯邦政府向“制氫—運氫—儲氫—用氫”全鏈條技術研發和規模化示範提供資(zī)助,推動氫能産業化和商(shāng)業化進程。2022年6月6日,拜登授權能源部利用《國防生(shēng)産法》加速電解槽、燃料電池和鉑族金屬等關鍵能源技術設備生(shēng)産,以加快清潔能源經濟發展。目前氫能産業三項關鍵技術——電解制氫、鹽穴儲氫和氫燃料發電已基本成熟,處于大(dà)規模商(shāng)業化驗證和示範的關口。
二、項目概況及選址
德爾塔市附近可再生(shēng)資(zī)源豐富,有适合制氫和存儲的自然條件,是建設綠氫樞紐的理想地區。
1. 項目概況
2019年初,三菱動力和瑪格南(nán)發展簽署開(kāi)發ACES的諒解備忘錄。ACES一(yī)期将在猶他州德爾塔市建設電解水制氫設施,開(kāi)發兩個儲存450萬噸綠氫的大(dà)型鹽穴儲氫。2025年一(yī)期項目投入運營之後,每天向鄰近的山間發電廠提供100噸氫氣,用于30%/70%的氫氣與天然氣混合發電,待二期項目運營後,電廠在2045年之前将過渡到由100%綠氫發電。
2. 優越的地理位置
猶他州擁有豐富的風能、太陽能、地熱能和水能,德爾塔市附近已有超過400兆瓦風能和太陽能發電并網,還将陸續接入2,300兆瓦光伏發電,當地光伏發電成本可低至2美分(fēn)/千瓦時。從2025年開(kāi)始,每年春季和秋季約有538兆瓦的可再生(shēng)能源容量可用來發電制氫,2030年來自懷俄明州的1,000兆瓦至1,500兆瓦風電将接入電網。ACES遠期還可接入加拿大(dà)曼尼托巴省水電、卑詩水電,可以滿足整個美國西部的用電需求。美國西部許多地區能源需求低于可再生(shēng)能源季節性産出,迫切需要吉瓦級别的大(dà)規模儲能設施來克服季節性限制。
德爾塔市瀕臨經濟發達的加州,在此處建設大(dà)規模地質儲氫設施,随着純氫管道的建設,可輸送給重工(gōng)業和交通運輸用戶,在西部脫碳中(zhōng)發揮重要作用。ACES處于将“南(nán)部輸電系統”中(zhōng)可再生(shēng)能源帶到南(nán)加州洛杉矶的理想位置,通過西部電網可将可再生(shēng)能源與西部主要的電力、運輸和工(gōng)業用戶連接起來。
3. 得天獨厚的地質條件
猶他州擁有美國西部最大(dà)的天然地質鹽層,德爾塔市米勒德縣地下(xià)是層狀鹽礦構造發育而成的地質構造,地震測繪已探明其厚度至少爲一(yī)英裏,寬約三英裏,到2050年可建設70個鹽穴,支持美國西部2050年脫碳的氫需求。
開(kāi)發鹽穴采用水溶技術,即用水溶解鹽來形成洞穴;電解水制氫耗水量也很大(dà)。在幹旱的美國西部很難找到足夠水源,所幸附近有一(yī)條塞維爾河,目前山間發電廠已爲其4台燃煤機組确保了足夠水權,可以用于開(kāi)發鹽穴和電解制氫。
三、地方許可及商(shāng)務合同簽署
2019年5月30日,猶他州州長赫伯特與三菱動力及瑪格南(nán)宣布啓動ACES項目,項目許可申請随即開(kāi)始。
1. 環評和立項等前期工(gōng)作
ACES獲得了必要的州和地方許可,包括環境影響評估和成本估算等。這個項目的環境效益在于充分(fēn)消納可再生(shēng)能源,緩解棄電問題,并有助于電網穩定運行。一(yī)期項目開(kāi)發和運營将創造400個建築工(gōng)作崗位和25個運營工(gōng)作崗位,僅一(yī)期項目,米勒德縣未來30年可征收1.8億美元的财産稅收入,猶他州學校和機構信托土地管理局将獲得1億美元礦區土地使用費(fèi),因此得到猶他州大(dà)力支持。
2. ACES有關各方簽署主要商(shāng)務合同
A. 施工(gōng)和設備合同
ACES與工(gōng)程巨頭博萊克威奇簽訂施工(gōng)總承包合同,與科進柏誠簽訂工(gōng)程、采購和施工(gōng)管理合同,與挪威氫普公司(HydrogenPro)簽訂電解槽供應合同,與伊藤忠商(shāng)事子公司、全球最大(dà)的電站運營維護公司NAES簽訂運營維護合同。
B. 發電設備合同
2022年4月12日,三菱動力與山間電力公司簽訂燃氫燃氣輪機聯合循環(GTCC)發電設備合同和爲期20年的服務協議。這是三菱動力獲得的首筆訂單,将提供兩台以最新的“M501JAC型”燃氣輪機爲核心的84萬千瓦級設備,三菱動力将提供所有氫氣設備集成。
C. 長期儲能合同
2019年三菱動力與山間電力公司簽訂長期儲能合同。山間電力公司與ACES簽訂長期購氫協議,支持其旗下(xià)山間發電廠更新項目,2025年升級爲摻氫30%的840兆瓦天然氣電廠。山間發電廠目前總裝機180萬千瓦,爲猶他州和南(nán)加州35家市政公用事業和農村(cūn)電力合作社供電,是很穩定的大(dà)客戶。這份長期購氫協議是項目信用保證結構重要一(yī)環。
D. 購電合同
北(běi)美最大(dà)的市政公用事業公司洛杉矶水電局擁有山間電力公司,是山間發電廠最大(dà)購電人、運營代理和項目經理。爲了滿足2035年美國電網脫碳和加州2045年實現100%清潔能源的目标,2020年1月,洛杉矶水電局宣布旗下(xià)最後一(yī)個燃煤電廠—山間發電廠2025年将采用氫燃料發電。實力雄厚的洛杉矶水電局在項目結構中(zhōng)是下(xià)遊購電人,對整個項目信用保證結構起到支撐作用。至此,主要商(shāng)務合同簽署,實現商(shāng)務關閉(Commercial Close)。
四、項目投融資(zī)結構
盡管聯邦政府有較系統的法案和政策支持,社會各界在脫碳目标下(xià)都看到氫能是必然前景,但規模化電解氫和燃氫電廠等關鍵技術尚處于商(shāng)業化應用的最初階段,技術不确定性使得敢于嘗試的投資(zī)者稀少,籌集債務資(zī)金更爲困難。
1. 項目總投資(zī)及投資(zī)結構
ACES一(yī)期項目總投資(zī)預計10億美元,鑒于這是全球首個綠氫樞紐商(shāng)業項目,項目未來競争力取決于電解槽成本、可再生(shēng)電力成本以及儲能成本等多種因素,投資(zī)風險較大(dà),投資(zī)者出資(zī)比例較高,ACES公司股債比達到了65%。ACES由三菱動力美洲公司、瑪格南(nán)發展和哈丁頓投資(zī)公司組成,三方投資(zī)者除初始6.5億美元出資(zī),還擁有可集體(tǐ)增資(zī)到15億美元的權利。三菱動力和瑪格南(nán)發展有很強的産業投資(zī)者背景,前者帶來燃氫燃氣聯合汽輪機和電力相關技術支持,後者帶來地下(xià)鹽穴開(kāi)發、建設和運營經驗;項目主要設備制造商(shāng)和施工(gōng)方發起項目并做投資(zī)者,帶動了财務投資(zī)者哈丁頓投資(zī)公司加入。哈丁頓投資(zī)公司由哈丁頓公司聯合阿艾伯塔省投資(zī)管理公司(AIMCo)、新加坡政府投資(zī)公司(GIC)、加拿大(dà)宏利金融公司(Manulife)和安大(dà)略省教師養老金計劃(OTPP)組成,爲項目提供長期穩定的股本資(zī)金。
2. 債務融資(zī)的獲得
目前氫能産業雖然已有一(yī)些産業投資(zī)者和财務投資(zī)者的股本資(zī)金參與,但在新能源技術尚未證明能成功運營時,主要困難在于缺少低成本的長期建設資(zī)金,在商(shāng)業化早期階段,需要政府幫助克服從示範走向商(shāng)業化的融資(zī)障礙。
2022年4月26日,貸款辦公室宣布爲ACES提供5.044億美元有條件擔保,因爲ACES儲能項目滿足《能源政策法》第17章要求的一(yī)般條件:利用新的或顯著改進的技術,避免、減少或隔離(lí)溫室氣體(tǐ),位于美國,有合理還款前景,也符合能源部關于區域性氫樞紐的目标條件。2022年6月8日,美國能源部完成貸款擔保,這是貸款計劃辦公室2014年以來首次爲新清潔能源技術項目提供貸款擔保。(見圖1)
ACES一(yī)期項目的貸款來自隸屬于美國财政部的聯邦融資(zī)銀行(FFB),期限長達30年。聯邦融資(zī)銀行是美國統一(yī)管理聯邦政府債務的重要機構,它隻爲聯邦政府機構和聯邦擔保的項目發放(fàng)貸款,貸款利率是在貸款發放(fàng)時決定的,在向财政部借款利率的基礎上加上流動性利差和基于風險的費(fèi)用,一(yī)般加12.5個基點(0.125%),利率明顯低于商(shāng)業銀行,是長期限、低成本的債務資(zī)金。ACES從2022年10月開(kāi)始随着項目建設進度提款,截至2023年9月末提款十次,共提款17,284.8萬美元。(見表1)
獲得能源部貸款擔保并開(kāi)始從貸款銀行提款,标志(zhì)着ACES達到國際通行的投融資(zī)裏程碑—融資(zī)關閉。至此,ACES一(yī)期項目主要資(zī)金已基本落實,進入全面開(kāi)工(gōng)建設階段。
五、項目建設進展
2022年初,ACES一(yī)期項目開(kāi)始場地準備,2022年6月開(kāi)始關鍵控制性工(gōng)程建設,以滿足氫氣樞紐2025年開(kāi)始運營和新發電機組2025年7月發電的需要。一(yī)期項目建設期三年,整個項目建設最耗時任務是耗時兩年建造兩個大(dà)型鹽穴。鹽穴将建在距離(lí)電解槽約一(yī)英裏的地方,毗鄰山間發電廠。鹽穹頂占地超過4800英畝,每個鹽穴直徑約220英尺,高度約1200英尺。鹽穴頂部深度将在地表下(xià)3500至4100英尺之間,底部深度将從4700至5300英尺。
瑪格南(nán)發展已在此地開(kāi)發5個鹽穴用于儲存液體(tǐ)燃料,正在爲ACES開(kāi)發可再生(shēng)氫儲能和壓縮空氣儲能方案。2022年初山間電力公司開(kāi)始山間發電廠更新項目,包括現有燃煤機組退役、安裝新的天然氣氫氣聯合發電機組,三菱動力的第二代燃氣系統開(kāi)發也取得進展。2022年9月挪威氫普公司宣布,世界上最大(dà)的電解槽已運抵挪威赫羅亞進行測試,以确保按時向ACES交付。
南(nán)方輸電系統現代化改造也在進行,該高壓輸電系統提供了從山間發電廠到南(nán)加州的直流線路,是向美國西部電網輸送可再生(shēng)電力的關鍵。2022年12月11日, ACES公開(kāi)招聘運營總監,開(kāi)始爲項目投入商(shāng)業運營做準備。
目前項目建設順利進行,項目涉及的十幾家公司都在向着既定目标趕工(gōng)期,各種商(shāng)業合同環環相扣,保證了各方按時履約。但未來仍有許多不确定性,綠氫成本降低和氫技術市場滲透是重要影響因素,ACES這種設備供應商(shāng)和建設方推動的投資(zī)項目優劣勢并存,曆史經驗證明一(yī)身兼兩任在項目前期可提高效率,但由此造成的利益沖突在項目運營期可能造成投資(zī)者結構不穩定。
六、項目啓示
我(wǒ)國西部擁有豐富的風光水資(zī)源,但西部用電量少,爲緩解西部棄風棄光棄水問題并助力電網穩定運行,建設大(dà)規模的氫能儲存樞紐勢在必行。先進綠氫儲能項目是世界上首個産業化、商(shāng)業化的綠氫制儲用大(dà)型一(yī)體(tǐ)化項目,它的成功建立在完備的政策體(tǐ)系和政府直接支持基礎之上。我(wǒ)國爲實現“雙碳”目标,需要對氫能産業進行大(dà)規模投資(zī),該項目經驗值得國内借鑒。
1. 健全法規支持體(tǐ)系
先進綠氫儲能項目背後有一(yī)整套法規支持,從1990年《氫能研究、發展及示範法案》到2005年《能源政策法》,再到2021年的《基礎設施投資(zī)和就業法案》和2022年的《芯片和技術法案》等,都将氫能研究、技術裝備生(shēng)産、财政金融支持寫入法律,政策法規配套成體(tǐ)系、法律層級效力高,爲氫能産業前沿新技術開(kāi)發和示範應用提供戰略支撐,加快了清潔能源經濟發展。國内相關法規政策尚不完善,2019年3月,氫能首次寫入政府工(gōng)作報告,提出要推進充電、加氫等設施的建設。2022年3月,國家發改委、國家能源局聯合發布《氫能産業發展中(zhōng)長期規劃(2021—2035年)》,将氫能确定爲未來國家能源體(tǐ)系重要組成部分(fēn),明确了交通、儲能、分(fēn)布式能源及工(gōng)業領域四大(dà)減碳應用場景。氫能産業規模化、産業化需要有一(yī)系列政策支持,現有法規多爲部門規章和規範性文件,法律效力層次低。目前國内氫能關鍵技術創新處于關鍵階段,應針對我(wǒ)國氫能産業鏈薄弱環節出台配套法規,盡快規劃大(dà)型區域性綠氫樞紐,推動國内氫能産業化和商(shāng)業化進程。
2. 加大(dà)财政金融支持
先進綠氫儲能項目的成功經驗是政府對氫能新技術示範提供全過程支持,在首次商(shāng)用—應用規模擴大(dà)—商(shāng)業性融資(zī)市場培育—完全市場接受的全過程,給與貸款擔保和資(zī)金等具體(tǐ)保障。我(wǒ)國氫能産業起步較晚,但發展迅猛,目前30多家央企已啓動涵蓋制儲加用全産業鏈的氫能項目,20多個省市在“十四五”規劃中(zhōng)明确氫能産業發展規劃。國内已初步掌握氫能制備、儲運、加氫、燃料電池和系統集成等主要技術和生(shēng)産工(gōng)藝,但與國際先進水平相比,我(wǒ)國氫能産業鏈各環節技術均有待突破,當前是産業升級、規模化和産業化的爬坡階段,呈現自下(xià)而上的分(fēn)散發展模式,亟待政府出手給與财政和金融支持。
大(dà)規模儲氫技術是推動氫能産業發展的關鍵,地區性氫能儲能樞紐是關系到實現“雙碳”目标的基礎設施,應針對産業鏈薄弱環節出台實質性扶持政策;氫能産業市場化的資(zī)金支持模式遠未形成,存在投資(zī)難特别是融資(zī)難的問題。各級政府有必要階段性地承擔商(shāng)業化初期的市場風險和技術風險,适時設立氫能專項資(zī)金,對氫能儲運基礎設施、重大(dà)氫能項目投資(zī)入股,綜合運用中(zhōng)央或省級預算内投資(zī)補助、貸款貼息、稅收減免等扶持手段,并納入政策性銀行、國家綠色發展基金支持範圍,引導更多市場資(zī)金投向氫能領域。
3. 金融機構應提早布局氫能産業
氫能是我(wǒ)國未來實現碳達峰、碳中(zhōng)和的重要手段,氫能制儲輸用全産業鏈蘊藏着巨大(dà)的投融資(zī)需求,據預測僅氫能儲運設備市場規模超過千億元,給金融機構帶來了機遇。服務雙碳目标、支持戰略新興産業和高端制造業,能支持實體(tǐ)經濟,商(shāng)業銀行應積極支持氫能等具有顯著碳減排效應的項目。目前氫能産業融資(zī)的主要困難在于缺少低成本的長期建設資(zī)金,融資(zī)渠道主要以銀行貸款爲主。銀行應積極研究碳排放(fàng)權價值評估,逐步試點碳排放(fàng)權質押貸款;對于綠氫制儲與下(xià)遊應用場景結合較好的項目,選擇其中(zhōng)信用保證結構好的大(dà)型氫能一(yī)體(tǐ)化項目,可探索有限追索項目融資(zī);圍繞電解設備制造商(shāng)開(kāi)展供應鏈融資(zī)、跨境貿易融資(zī)業務,結合電解槽産業鏈優質企業生(shēng)産經營需求提供流動資(zī)金貸款。投資(zī)機會方面,氫能領域設備租賃、設立産業基金和債轉股也有巨大(dà)需求,投資(zī)機構應看準方向,提前布局。
參考文獻
Monthly Energy Review[R] .Energy Information Administration (DOE/EIA-0226) , April 25, 2023
DOE Loan Guarantees: Further Actions Are Needed to Improve Tracking and Review of Applications [R]. U.S.Government Accountability Office(GAO-12-157), Mar.12, 2022.
Monthly Activity Reports[R].Federal Financing Bank
【感謝閱讀】