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澳门新浦京665535com:氢能助力实现双碳目标尚需突破三大瓶颈

来源:中国电力新闻网 日期:2022-03-01 11:03

在北京冬奥会上,氢能首次成为冬奥会火炬燃料,不仅如此,国内首台氢动力发电车在北京冬奥会上正式投用,北京冬奥会还最大程度利用氢燃料电池汽车等清洁能源车辆作为运输工具,其规模为历届冬奥会之最。


尽管氢能在北京冬奥会上表现如此抢眼,但业内专家认为,氢能距离商业化运行尚存距离。现阶段,氢能产业主要受政策推动,虽然氢能产业链已打通,但产业链还不具备经济性,需要依靠各国政府大规模补贴才能发展。要想真正让氢能在能源转型过程中发挥重要作用,助力双碳目标达成,氢能尚需在制取、储运、应用领域等多方发力。

 

制造技术待突破

 

随着应对气候变化、实现“碳中和”的呼声日益高涨,氢能在能源转型方面被寄予厚望。作为一种清洁、高效、可持续的二次能源,氢能是构建未来以可再生能源为主的多元能源结构的重要载体,专家认为,氢能的制取上要做到绿色低碳和低成本还有很长的路要走。

 

世界能源理事会的报告将氢气按照生产来源分为“灰色”、“蓝色”和“绿色”三类。灰氢和蓝氢主要指通过蒸汽甲烷重整(SMR)或煤气化技术制取氢气,二者的区别主要在于是否加装了碳捕集装置。绿氢指使用可再生能源进行电解制氢,过程中二氧化碳零排放。

 

清华大学核能与新能源技术研究院副研究员欧训民认为,目前,当前全球氢气年产量约为7000万吨,其中通过化石能源制取、在生产过程中排放二氧化碳的氢气(灰氢)占比约95%,而制取过程中不排放二氧化碳的绿氢所占比例则较低,目前氢能的制取远没有做到绿色低碳,我国也不例外。据中国煤炭加工利用协会统计,2020年我国氢气产量达2050万吨,氢源结构目前仍以煤为主,来自煤制氢的氢气占比约62%、天然气制氢占19%,电解水制氢仅占1%,工业副产占18%。

 

为何绿氢产能极低?专家也给出了答案,由于绿氢制取的主要装备——电解槽的生产技术要求高、制造成本高。而对我国而言,更是存在不少短板和“卡脖子”现象,部分关键材料及核心零部件严重依赖进口的局面还没有得到根本改观。

 

可喜的局面是,截至目前,我国已着手开展多个风电制氢项目和光伏制氢项目,其中国家电网、国家电投集团、中国节能环保投资集团、上海电气等大型央企都参与了“绿氢”项目。

 

存储运输待改善

 

2021年8月12日,全国首个有机液态储氢及氢储能研究的综合性实验室在西安启动。这个实验室的目标就是在氢的存储运输环节获得重大突破,为氢能在全产业链的发展扫清道路。

 

目前,氢的存储运输也是制约氢能发展的障碍之一。2021年10月,我国发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出,统筹推进氢能“制储输用”全链条发展;推动加氢站建设;加强氢能生产、储存、应用关键技术研发、示范和规模化应用。意见除了关注“制”“用”环节外,也特别提到了储输环节。

 

浙能集团氢能发展战略部主任王惠挺认为,除了在绿氢的制取上存在短板外,我国在氢能储运管理、加氢站核心装备等环节同样面临缺少核心技术的问题,核心技术和核心部件严重依赖进口导致装备成本高企。制氢产能(包括工业制氢和可再生能源制氢)和能源消费密集区域重叠程度不高、氢的运输距离较远,氢的存储运输相比欧美等国成本更高。

欧训民认为,由于氢气存在易挥发、易燃的特点,目前在运输方面还存在“氢脆”现象,存在对输配管道和容器产生破坏的潜在风险。这对氢能设备的安全性提出了更高的要求。如何实现安全、高效、经济的氢气储存,还有很大的努力空间。

 

应用领域待拓宽

 

绿氢的制取、存储、运输技术获得突破,只是实现低碳发展的一个方面。真正使氢能在能源转型的过程中扮演重要作用,助力双碳目标达成,氢能的利用领域亟待拓宽。

 

世界能源理事会的报告指出,氢能除了可以用在燃料电池汽车、轨道交通和船舶交通等领域,还可应用于分布式发电,可为家庭住宅、商业建筑供电供暖;氢能还可以直接为石化、钢铁、冶金等化工行业提供高效原料、还原剂和高品质热源。

 

浙能集团氢能发展战略部主任王惠挺认为,作为一种二次能源,氢能理应在我国能源(电力和热力)、工业(钢铁、水泥、化工等)、交通等碳排放主要领域的深度脱碳中发挥关键作用,成为我国实现碳达峰碳中和愿景的最后一块拼图。但遗憾的是,

 

尽管目前的氢能基本用于工业领域(2020年最大应用领域是作为生产合成氨中间原料,为37%,其次是甲醇用氢,占比19%,炼油用氢占10%),但因为氢能产能和技术限制,一方面,氢能在工业领域的应用的总量还少得可怜,另一方面,在很多工业领域的应用还是空白。

 

目前,我国虽然在氢燃料电池汽车领域的布局初见成效,但严重依靠补贴的局面没有改变,2020氢燃料汽车比上年度下降了50%以上,有些示范城市推广的汽车没有正常投运。业内专家估计,要到2025年前后,氢燃料汽车的使用经济性才将与纯电动汽车相当。

 

在氢能冶金领域,近日,工业和信息化部、国家发展和改革委员会、生态环境部三部门联合印发《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》,鼓励钢铁行业进行氢能冶金,但目前还鲜见应用的例子,氢能在很多领域的应用也是如此。

 

展望未来,在“双碳”背景下,我国氢能的未来发展具有良好前景。为了真正使氢能在低碳发展中发挥重要作用,目前,需要从氢的制取、储输、应用范围等多方发力。在绿氢制取方面,需要加强电解水制氢等氢能制取技术的研发布局,力争在不同类型的多条技术路线上都有所突破;在氢能的储输环节,需要科学规划氢能输配、加注等基础设施建设的时间和空间分布,有效匹配氢能制取和应用;在氢能的利用上,除了努力降低氢燃料电池汽车成本外,需要在氢能炼钢等诸多应用领域迈出坚实步伐。


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