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氢能发扬新纪元 动力企业齐发力

发布时间:2018-11-28点击次数:

近日,中国氢动力及燃料电池产业革新战略联盟进行了“2018年中国氢动力及燃料电池产业高峰论坛”。会上,职业专家和业界代表协同探讨了当前国内外氢能产业化进程以及存在的问题,并一致认为2018年是我国氢动力产业发扬的元年,到2050年,氢能在我国终端动力体系占比将达10%,与电力协同互补,协同成为我国终端动力体系的消费主体。

尽管此刻氢能产业仍有尚待健全的产业生态及面临的挑战,但近来包括央企在内的全国各地动力企业纷纷布局氢能产业,各地运转示范点加速落地、氢能相干产业联盟陆续成立,在持续处置优化氢能产业各类问题的同时,全力鼓动氢能产业整体向前发扬。

一、氢能的特点和应用

氢具有清洁无污染、储运方便、利用率高、可经过燃料电池把化学能直接转换为电能的特点,同时,氢的来源广泛,制取途径多样。这些独特的优势使其在动力和化工领域具有广泛应用。首先,氢能是一种抱负的清洁动力。无论是直接燃烧还是在燃料电池中的电化学转化,其产物只有水,效率高排放清洁。其次,氢能是一种优良的动力载体。可利用新动力多余电量用于电解制氢,作为大规模消纳剩余风能、太阳能的优良载体。经过燃料电池,又可将氢高效地转变为电能加以利用。最后,氢气是化石动力清洁利用的重要原料。化石动力清洁利用技艺对氢气的需求量巨大,其中包括炼油化工过程中的催化重整、加氢精制以及煤清洁利用过程中的煤制气加氢气化、煤制油直接液化等工艺过程,推动氢能在这些方面的应用有望加速氢能的规模化利用。

此刻氢首要利用在燃料电池上,氢燃料电池是使用氢制造能量的电池,其发电的根本原理是电解水的逆反应,其产物是电和水。氢燃料电池不仅能量转换效率高,只产生水和热,对环境无污染。相比于汽油内燃机30%左右的能量转换率,氢燃料电池可达65%~80%,这使得氢能在交通领域的应用更加环保、节能、高效。以乘用车为例,到2020年国内有望实现5000辆至10000辆燃料电池车运转,运营和在建加氢站达100座;到2030年,发扬100万辆燃料电池车,在建加氢站达1000座。

而当前伴随着可再生动力发电规模的迅速扩大,并网、调节、消纳等问题日益突出,而氢储能则成为了可再生动力调节和消纳的重要鬼蜮伎俩,氢作为一种动力载体,可以被方便地制造,且能够被长期大量地储存。相比于传统的分布式发电动力介质,氢燃料电池因其不受卡诺循环限制,具有能量转换效率高、发电容量调节灵活的优势,可在风氢耦合发电、光氢耦合发电、储能电站等新型分布式发电名目中得以更好利用,使得越来越多的氢能综合利用方式逐步浮现在人们眼前。此刻我国已出台相干氢能利用发扬规划,到2050年,氢燃料电池车和氢能发电将实现大规模应用,氢能成为动力结构的重要组成局部。

二、氢能的来源

氢是元素周期表中的第一个元素,广泛存在于水、煤、天然气等化合物中,但地球上几乎不存在游离态的氢气。氢可以经过煤气化、天然气、石油和化工副产品等传统化石动力制取,也可以经过风能、太阳能、水能等可再生动力经过电解水方式制备,是实现化石动力清洁化利用和清洁动力规模化发扬的利器。据初步统计,国内从各类含氢排放气或驰放气、煤制合成气、天然气转化气、甲醇转化气等提纯获得的氢气约占90%以上,以水电解制氢获得的氢气占比1%-2%。今后大型清洁煤制氢、天然气制氢,水电解制氢将成为煤炭清洁高效利用以及天然气开发利用的重要方向。

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氢虽然因此刻还没有被大规模普及应用而不像电能一样为人们所熟知,但它却有着大家已知所有动力无可比拟的特点。氢能可以储存,多种动力都可以转化为氢气,以压缩气态储氢、液化储氢等方式储存起来,实现远距离输送。利用这一特点,可以大幅提高可再生动力的应用比例。氢能将是我国动力革命重要的探索方向。

三、氢能的安全性和经济性

“氢能安全吗?”虽然氢气燃烧点低,但密度很小,容易挥发扩散。氢气扩散系数是汽油的12倍,产生泄漏时会迅速逃逸。和汽油相比,氢能的危险性要小很多。如果得到标准处置,就可以安全地使用氢能。当前公众对氢能安全性的误解较深。有关政策法规仍把氢能归于危险化学品,现在来看,这已经不符合实际情况了。

“氢能的利用成本高吗?”在此刻技艺条件下,限制氢能利用的成本首要是燃料电池生产、加氢站建设以及制氢成本三个方面。此刻国内燃料电池职业每千瓦的成本在1000-2000美金左右,而加氢站建设成本在1000万人民币/座左右(日加氢500公斤等级),燃料电池和加氢站的技艺水准和制造工艺依然有很大的提高空间,但有职业专家指出,随着市场的逐步成熟和产业规模的快速扩大,到2030年,中国燃料电池的成本指标有望达到200元美金/千万,而加氢站建设成本将达到500万,日加氢能力提高至1000公斤。

在氢气制备方面,制氢成本首要包括原料成本、固定资产折旧和运转维护费用(未计氢气储、运费用)。此刻技艺条件下,不同工艺及产量规模下制备的氢气成本不一。各首要制氢生产方法的氢气成本和适合的规模参考如下:


序号

工艺路线

氢气成本

产量规模

1

煤炭气化

6.47-17.49 元/kg

20000-150000 Nm3/h

2

天然气蒸汽转化

9.37-23.32元/kg

1000-100000 Nm3/h

3

甲醇重整

17.03-29.45元/kg

1200-4000Nm3/h

4

水电解

8.48-71.55元/kg

100-1000Nm3/h

此刻国内每公斤氢气参考零售价约40元,加注一公斤氢气可供氢燃料电池汽车跑100公里,同比燃油经济性较好的汽油车辆跑相同的里程大约耗费7升油,以此刻油价计算,花费也在40元至50元,可见在交通领域氢能使用成本与汽油已相当接近。而且参考国内局部地区的出台的氢能车辆用氢补贴相干政策,此刻在佛山市南海区,每加注一公斤氢气政府给予20元补贴,相当于40元/公斤的氢气零售价使得社会用氢成本进一步下降,氢能普及率大大提高。

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四、氢能发扬的首要制约因素

近年来,国家一系列政策规划都将氢能发扬与燃料电池技艺革新提高到国家战略高度。地方政府和企业积极探索氢能产业,初步形成了包括制备、储运、应用等环节的完整产业链,形成了京津冀、长三角、珠三角等首要氢能产业集群,并逐渐辐射到周边地区。尽管如此,我国氢能产业发扬仍面临困难和挑战。

首先是核心技艺和基础设施制约瓶颈。关键材料尚未实现国产化,催化剂、质子交换膜以及炭纸等材料大都依赖进口,且多数被国外企业垄断,价格较高,关键部件制备工艺急需提高,膜电极、双极板、空压机、氢循环泵等与国外存在较大差距,氢源、加氢站等基础设施建设力度不够。

其次是产业政策体系尚未形成。国家有关规划都从战略层面将氢能产业纳入其中,但尚未形成率领氢能和燃料电池发扬的政策体系,缺乏具有操纵性的实施细则。当前氢能产业发扬热火朝天,亟须增强氢能产业顶层设计,引导氢能产业科学发扬。

最后是氢能基础设施相干的基础科研和顶层设计尚不健全。此刻,在氢源供给、储运、加氢站等基础设施建设方面,我国与日本及欧美国家的差距仍然明显,为推动氢能产业健康高效发扬,要持续增强氢源供给体系建设、加氢站建设流程以及运转办理标准、氢安全等顶层设计,结合氢能应用需求,提高加氢站规划布局、设计选型、建设、验收及安全运转等工作水平,为氢能产业发扬保驾护航。

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五、国内外氢能产业的发扬情况

美国、欧洲、日本等国家和地区已将发扬氢能和燃料电池技艺提高到国家战略层面。美国是首先提议氢经济的国家,2002年美国动力部发布了《国家氢能路线图》,并提议2040年要全面实现氢经济的目标。日本政府在2009年投资15万亿日币,为燃料电池和二氧化碳收集存储技艺的开发提供支撑,并在2018年公布《氢能/燃料电池战略发扬路线图》,筹划从2020年中期至2030年底,建立大规模氢能供应系统;从2040年开始,经过收集和储存二氧化碳,全面实现零排放的制氢、运氢、储氢。

我国虽然在2001年科学技术部发布的“国家“863”筹划重大专项”就将燃料电池汽车科研开发纳入其中,但在起步阶段投入少,加上产业基础差,使得我国氢经济相干技艺和国外相比有较大的差距。到了近些年,国家紧密出台的《节能与新动力汽车产业发扬规划(2012—2020年)》、《中国制造2025》、《动力技艺革命革新行动筹划(2016-2030年)》、《国家革新驱动发扬战略纲要》、《汽车产业中长期发扬规划》等文件,均明确提及要重点研发氢能与燃料电池技艺,尤其是《“十三五”国家战略性新兴产业发扬规划》中,国家已明确指出鼓动车载储氢系统以及氢制备、储运和加注技艺发扬,推动加氢站建设。到2020年,实现燃料电池汽车批量生产和规模化示范应用,到2025年,制氢、加氢等配套要健全,燃料电池汽车可实现区域小规模运转,表现出中央政府对大力发扬氢能的决心。此外,多个省、市也积极布局燃料电池产业,并在物流与公共交通中展开商业运营,逐步形成了巨大的率领效应,加入2018年,氢能及其相干产业链如雨后春笋,呈现出欣欣向荣、蓬勃发扬的优良势头。

六、氢能得到传统动力企业垂青

尽管氢能发扬面临的问题仍很多,但在应对全球气候变暖的国际主流大背景下,从传统动力转向清洁动力或新动能(氢能)的动力转型已经是大势所趋。随着国家政策释放出对氢能与燃料电池产业的利好信号,包括央企在内的全国各地动力企业纷纷行动,并强强联合,全面布局氢能产业。

2018年2月,由国家动力集团牵头,国家电网、东方电气、航天科学技术、中船重工、宝武钢铁、中国中车、三峡集团、中国一汽、东风汽车、中国钢研等多家央企参与的“中国氢动力及燃料电池产业革新战略联盟”在北京正式成立。此刻,国家动力集团正在加快布局从制氢到加氢站的氢能利用全产业链,并参与氢燃料电池的研制与开发,正筹划在江苏如皋、陕西咸阳、内蒙古包头等地投资建设氢能名目。

2018年4月,中国华能集团清洁动力技艺科研院与相干企业签署《战略协作框架协议》,意向在氢能领域、环保领域、可再生动力利用领域相干关键技艺等实施全面战略协作。此刻该科研院正着手科研风电制氢关键技艺科研与风电制氢(加氢)站建设相干课题,实现氢能生产、储运、加注供应链持续的商业化运营,鼓动氢燃料电池车的产业化进程。

2018年8月,国家电投集团与巨化集团有限企业签署战略协作协议,双方将在氢动力及储能技艺等领域的核心技艺开发、关键部件制造、检测与应用等方面展开协作,形成优势互补、互利共赢、快速发扬的优良局面。

七、广投动力企业扬帆“氢能蓝海”正当时

随着氢燃料电池的迅猛发扬,围绕其以新动力车辆生产、制氢生产、储运氢能、加氢站布局为主的氢动力市场已然作为新兴的动力消费市场迅速壮大。相比国内其他地区,此刻广西区内氢动力的开发和利用以及相干产业链发扬仍处于起步阶段,这也为广投动力企业规划布局区内氢能提供了难得的机会。下一步动力企业可结合自身在电能生产、电能供应、新动力产业和天然气产业优势以及集团企业在化工领域产业发扬的协同优势,对氢动力市场实行探索与开发布局。

在发扬氢能产业方向上,首先明确自身战略定位,找准布局氢能产业的发力点。从先进动力技艺开发商和清洁低碳动力供应商的战略地位出发,进一步科研梳理氢动力开发利用的总体思路,重点深挖氢能上、中游产业领域发扬潜质,充分发挥企业在广西的区位优势以及协调优势,将动力供应延伸至制氢、储氢及供氢办事,视氢能应用市场发扬情况适时布局建设加氢站等氢动力补充设施,逐步夯实氢能基础设施规模。

其次,设立区内首个城市氢能应用试点,并“以点带面”撬动广西氢能应用潜质,打造广西首家氢能企业品牌,从清洁环保用能的角度,提高民众对氢能应用认识,迅速打开氢能市场。同时从有利于皇家赌场hj883com主导区内氢能产业发扬的角度,推动广西氢能产业发扬规划,积极并向政府做到氢能产业发扬方面的政策引导,占领广西氢能开发的制高点。

三是逐步加大革新投入和新旧动能转换力度,结合自身动力产业优势,利用区内的弃风、弃光、弃水及低谷电能制氢,并积极探索以氢能为首要载体的新型分布式发电布局思路,以提高动力综合利用效率为最终目的,在未来的动力互联网中充分发挥氢能优势。同时利用区内天然气管网区位优势,探索天然气重整制氢,实现氢源的网络化布局,推动氢能供应处置方案,建设更大范围、更大规模的氢动力产业生态系统。





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