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能环宝深度文章:氢能开发利用火热最清洁能源助力绿色转型!

时间: 2024-02-27 21:49:02 |   作者: 烟气分析仪

氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,对构建清洁低碳安全高效的能源体系、实现碳达峰碳

产品特性

  氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,对构建清洁低碳安全高效的能源体系、实现碳达峰碳中和目标,具备极其重大意义。在国际上,氢能被认为是21世纪最具发展的潜在能力的清洁能源。氢能为什么有如此高的地位,国际上又是怎么样发展氢能的,我国对氢能发展作了哪些部署、取得哪些成绩,请看能环宝的详细分析。

  氢位于元素周期表之首,在常温常压下为气态,在超低温高压下成为液态,若将压力增大到数百个大气压,液氢就可以变成固体氢。作为能源,氢有以下特点:

  1.所有气体中,氢的导热性最好,比大多数气体的导热系数要高出10倍,因此在能源工业中氢是很好的传热载体。

  2.氢是自然界存在最普遍的元素,据估计它构成了宇宙质量的75%。除空气中含有氢外,它主要以化合物的形态贮存于水中,而水是地球上最广泛的物质。据推算,如果把海水中的氢全部提取出来,它所产生的总热量要比地球上所有化石燃料释放出的热量还大9000倍。

  3.除核燃料外,氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,是汽油发热值的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。

  4.氢燃烧性能好,与空气混合时有广泛的可燃范围,而且燃点高,燃烧速度快。

  5.氢本身无毒,与其他燃料相比燃烧时最清洁,除生成水和少量氨气外,不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质。少量的氨气经过适当处理,也不会对环境造成污染,而且燃烧生成的水还能够继续制氢,反复循环使用。

  6.氢能利用形式多,既能够最终靠燃烧产生热能,在热力发动机中产生机械功,又可当作能源材料用于燃料电池,或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油,不需要对现有的技术装备重大改造,现有的内燃机稍加改装即可使用。

  7.氢可以以气态、液态或固态的氢化物出现,能适应贮运及各种应用环境的不同要求。

  近年来,在全球应对气候平均状态随时间的变化、加快能源转型的大背景下,氢能作为一种低碳、高热值、来源广泛的清洁能源炙手可热,世界各国纷纷出台政策予以大力支持。

  按照美国能源部发布的《国家清洁氢能战略与路线年美国国内氢需求将分别升至1000、2000和5000万吨/年,同时2030年与2035年前分别将制氢成本降至2美元/千克和1美元/千克。欧盟Repower EU规划提出,到2030年实现自产和进口各1000万吨/年的可再生氢能目标,为此将通过欧洲氢能银行、投资欧洲计划等多个项目对氢能提供融资支持。

  紧随欧美的脚步,日本“2050碳中和绿色增长战略”计划于2030年实现国内氢产量达到300万吨/年,2050年达到2000万吨/年;而韩国的《促进氢经济和氢安全管理法》也提出了2050年实现进口氢替代进口原油的目标。初步统计,目前全球已有42个国家和地区发布了氢能政策,36个国家和地区的氢能政策正在筹备中。

  我国也格外的重视氢能产业的发展。在2021年9月印发的《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》中,明白准确地提出“统筹推进氢能‘制储输用’全链条发展”;10月,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》,提出“加快氢能研发技术和示范应用,探索在工业、交通运输、建筑等领域规模化应用”。2022年1月,在中央政治局第三十六次集体学习时,我国提出要把促进新能源和清洁能源发展放在更突出的位置,积极有序发展光能源、硅能源、氢能源、可再生能源。

  2022年3月,国家发改委、国家能源局印发《氢能产业高质量发展中长期规划(2021-2035年)》,明确氢能和氢能产业战略定位,提出氢能产业分阶段发展目标,系统布局建设氢能技术创新体系、基础设施体系,部署氢能在工业、交通运输、公共服务等领域多元应用示范,完善氢能产业政策体系、标准体系和安全监管措施,推动氢能产业高质量发展。

  基于氢能广阔的使用场景以及庞大的产业链价值,氢能的开发与利用不仅成为各个经济体实现能源转型的重要路径,而且上升为国际竞争的重要方向。

  作为二次能源,氢能一定要通过制氢技术进行提取,因其提取方式的不同,分为灰氢、蓝氢和绿氢。其中,从煤炭、石油等化石燃料以及工业副产品中制取的氢称为灰氢;如果通过碳捕获技术,隔离掉取氢过程的二氧化碳,灰氢就变成了蓝氢;从电解水、光能、风能等可再次生产的能源或生物质中制取的氢则叫绿氢。

  当前,绿氢成为各国开发的重点。美国的《通胀削减法案》提出,为绿氢提供最高3美元/千克的税收抵免;按照欧盟绿色交易工业计划,欧盟创新基金将为绿氢提供8亿欧元的专项补贴;日本推出2万亿日元的绿色创新基金,用以建设大规模的绿氢供应链。

  此外,新兴市场国家也瞄准了绿氢。印度拨款23亿美元用于支持绿氢产业,沙特超级未来城市工程NEOM的目标要在境内建成一个超过2吉瓦的水电解制氢工厂,阿联酋计划5年内每年斥资4000亿美元扩展绿氢市场。另外,南美洲的巴西、智利以及非洲的埃及、等国都宣布了绿氢资本预算。国际能源组织预测,2050年全球绿氢产量将达到3.2亿吨。

  我国的《氢能产业高质量发展中长期规划(2021-2035年)》明白准确地提出,构建清洁化、低碳化、低成本的多元制氢体系,重点发展可再次生产的能源制氢,严控化石能源制氢。在风光水电资源丰富地区,开展可再次生产的能源制氢示范,逐步扩大示范规模,探索季节性储能和电网调峰。推进固体氧化物电解池制氢、光解水制氢、海水制氢、核能高温制氢等研发技术。探索在氢能应用规模较大的地区设立制氢基地。

  发挥氢能调节周期长、储能容量大的优势,开展氢储能在可再次生产的能源消纳、电网调峰等应用场景的示范,探索培育“风光发电+氢储能”一体化应用新模式,逐步形成抽水蓄能、电化学储能、氢储能等多种储能技术相互融合的电力系统储能体系。探索氢能跨能源网络协同优化潜力,促进电能、热能、燃料等异质能源之间的互联互通。

  当前,我国可再次生产的能源装机量全球第一,在绿氢的供给上具有巨大潜力。随着可再次生产的能源大规模推广,用电成本有望持续下降,从而进一步降氢成本。未来,当氢能与风电、光伏协同发展时,不仅将解决可再次生产的能源的消纳问题,提升电网灵活性,还将延长绿色产业链条,实现真正意义上的零碳排放,为构建新型能源体系打下坚实基础。

  在氢能发展方面,我国是世界上最大的制氢国,2022年氢气产量3781万吨。《氢能产业高质量发展中长期规划(2021-2035年)》显示,国内氢能产业呈现积极发展形态趋势,已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产的基本工艺,在部分区域实现燃料电池汽车小规模示范应用。

  在氢气生产方面,根据内蒙古太阳能行业协会数据,截至今年初,内蒙古累计批复4批风光制氢项目31个,合计投资额超过1000亿元,有超过20个项目计划年内开工,大部分项目将在明年投产。而在2月,全球最大绿氢耦合煤化工项目——内蒙古鄂尔多斯市风光融合绿氢示范项目真正开始启动。全球最大光伏绿氢项目——新疆库车2万吨/年绿氢示范工程氢工厂主体已经建成,预计年内投产。

  除了绿氢生产,输氢管道也在加速建设。今年4月,中国石化对外宣布:国内首条“西氢东送”输氢管道示范工程被纳入国家能源局印发的《石油天然气“全国一张网”建设实施方案》。该管道建成后,能把在内蒙古乃至中国西部、由风光等可再次生产的能源制成的绿氢,运送至东部等市场需求旺盛的区域,以缓解国内绿氢供需错配的问题。

  在加氢站建设方面,据央视财经4月消息,目前国内加氢站的数量正在稳步提升,不少加油站也开始布局加氢业务,国内“氢能走廊”已经初见雏形。据了解,中国石化已开展全国氢走廊示范建设规划编制,筛选有市场、有场景和有潜力的跨省高速公路和省国道,大力规划布局沿线加氢站建设。截至目前,全国已建成加氢站数量超越350座,约占全球总数的40%,位居世界第一。

  在氢能利用方面,2022年北京冬奥会的氢能汽车,给世界各国的观众留下深刻印象。中国汽车工业协会的多个方面数据显示,2022年,我国氢燃料电池汽车产销量分别达到3626辆和3367辆,同比增长105.4%和112.8%。

  《氢能产业高质量发展中长期规划(2021-2035年)》提出,氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,氢能产业是战略性新兴起的产业和未来产业重点发展趋势。如今,我国正在从生产、运输、利用等整个产业链推进氢能的发展,加快培育新产品、新业态、新模式,构建绿色低碳产业体系,打造产业转变发展方式与经济转型的新增长点,为经济高水平质量的发展注入新动能。


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