江西省进交通领域示范应用氢能可行性研究

江西省进交通领域示范应用氢能可行性研究 一、 有序推进交通领域示范应用氢能 结合加氢网络建设和氢燃料电池技术发展，以对缩短燃料装填时间、延长终端续航能力要求高的应用场景为重点，有序开展氢燃料电池车辆示范应用。鼓励新增城市公交、环卫车和中重型货运车辆使用氢能。鼓励有条件的风景旅游区、会展中心等使用氢能接驳客车，探索在工矿区、港口、物流园、重点产业区示范应用其他类型的氢动力作业车辆，支持以氢能和其他清洁能源利用为重点打造氢能示范小镇、产业园等。支持氢燃料电池和氢燃料混合动力在轨道交通、船舶领域应用。鼓励依托现有航空产业基础开展氢动力在航空器、无人机领域示范应用。支持吉安、九江、南昌等城市结合本地及周边区域氢能产业建设情况，与省内外有关城市合作申报国家氢燃料电池汽车应用示范城市群。 二、 氢能产业发展基本原则 （一）整体跟进，局部突破氢能产业发展 充分借鉴国内外先进经验，发挥比较优势，坚持统筹布局、以点带面，逐步构建区域集聚、上下游协同的氢能产业体系，夯实产业发展基础，结合实际找准突破方向和环节，避免盲目追求全产业链发展和低水平重复建设等问题。 （二）组织引导，开放发展氢能产业 遵循氢能作为新兴产业的发展规律，在发挥市场在资源配置中决定性作用的基础上，加强规划引导和政策激励。加强氢能产业合作，吸引行业龙头、科技新锐落户，带动产业规模快速增长。找准区位定位，积极融入周边区域氢能产业大市场。 （三）创新驱动，示范引领氢能产业发展 坚持在引进消化吸收已有成熟技术的同时加强有差别的自主创新，支持高校、重点企业和科研机构加强人才引进和技术研发，突出氢能清洁化、低碳化发展导向，推动科研成果转化落地，加快氢能多元化示范应用，促进氢能产业有序迈向规模化、市场化发展。 （四）安全为先，稳慎应用氢能产业 牢牢把握氢能安全生命线，合理把握产业发展节奏，因地制宜拓展氢能应用场景，稳妥有序推进氢能基础设施建设，加强氢能制、储、输、用全过程安全标准和规范体系建设，稳慎推动氢能在电力、交通、工业等领域的应用。 三、 氢能产业发展指导思想 立足新发展阶段，完整、准确、全面贯彻新发展理念，构建新发展格局，紧扣实现碳达峰碳中和目标，贯彻四个革命、一个合作能源安全新战略，聚焦作示范、勇争先的目标要求，积极融入国内统一大市场，结合省情实际推动氢能产业有力有序发展，以应用示范支撑技术创新，以规划布局引导产业聚集，稳步提高我省氢能消费量，推动氢能成为我省安全高效、清洁低碳能源体系和新兴产业的重要组成部分。 四、 氢能源的特点 当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是所用的能源如石油、天然气、煤，石油气均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源、能源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。氢位于元素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。作为一种理想的新的合能体能源，它具有以下特点。 重量最轻，标准状态下，密度为0．0899g/l，-252．7℃时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢可变为金属氢。导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍。普遍元色，据估计它构成了宇宙质量的75%，除空气中含有氢气外，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，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。 回收利用，利用氢能源的汽车排出的废物只是水，所以可以再次分解氢，再次回收利用。理想的发热值，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。燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢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，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。产物水无腐蚀性，对设备无损。利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。 五、 氢能产业发展发展目标 当前到2025年，全省氢能产业制度政策环境逐步完善。氢能产业发展基础日益夯实，产业发展跟进战略取得积极成效。氢能技术研发领军人才及专业化团队加快积聚，产业创新能力逐步提高。可再生能源制氢量达到1000吨/年，成为新增氢能消费和新增可再生能源消纳的重要组成部分。氢能应用试点、示范项目有序多元化增加，全省燃料电池车辆保有量约500辆，投运一批氢动力船舶，累计建成加氢站10座。氢能在钢铁、有色、合成氨等工业领域示范项目扎实开展。燃料电池发动机产能进一步扩大，燃料电池应用场景进一步丰富。全省氢能产业总产值规模突破300亿元。 2026年到2030年，基本掌握氢能产业核心技术和关键设备制造工艺，产业链基本完备，区域集聚、上下游协同的产业体系逐步成形。产业发展主要特征与国内先进水平差距快速缩小，部分领域比较优势初步显现，多种清洁制氢路线齐头并进发展，电-氢及氢-电系统综合能效显著提高，燃料电池分布式发电、氢储能、氢冶炼、绿氨等示范应用广泛开展，氢能在交通、工业等领域再电气化和深度减碳进程中发挥重要作用，有力支撑碳达峰目标实现。 2031年到2035年，氢能产业发展安全形势稳定，氢能产业规模、质量效益、创新能力进一步提升，产业局部取得重大突破并形成国内领先优势，氢能与电力、交通、工业等多领域广泛实现较高水平融合，可再生能源制氢基本实现市场化，成为全省能源和产业脱碳的重要保障，在能源和产业绿色低碳转型发展中起到有力的支撑作用。 六、 制氢技术分析 尽管氢是自然界最丰富的元素之，但是天然的氢在地面上却很少有，所以只能依靠人工制取。通常制氢的途径有:从丰富的水中分解氢:从大量的碳氢化合物中提取:从广泛的生物资源中制取氢:或利用微生物去生产氢等等。各种制氢技术均可掌握。但是作为能源使用，特别是普通的民用燃料，首先要求产氢量大，同时要求造价较低，即经济上具有可行性，这是今后制氢技术的选择标准。就长远和宏观而言，氢的主要来源是水，以水裂解制氢应是当代高技术的主攻方向。以下简述几种制氢方法。 （一）化石燃料制氢 这是目前大量化工用氢的生产方法，如化肥生产的造气，即以煤在气化炉中燃烧，通过水蒸气还原反应，获得氢气。同样，石油、天然气或生物质燃料，均可用类似的方法制取氢。但是，这样的造气效率不高，需要消耗大量能源，并对环境污染较大。以能源换燃料，是得不偿失的。鉴于化石能源的有限性，应尽可能满足有机原料的需要，而不能作为产生氢能的依靠。 （二）电解水制氢 人们最早的制氢方法就从电解水开始，至今它仍然是工业化制氢的重要方法。尽管改进型的电解槽已把电耗压到了相当低，但还是工业生产中的电老虎。而且电本属二次能源，除了水电，电是用大量燃料换来的，其中经过热能、机械能、电能的转换，本来能耗就不小，再经电解水制成氢，总的能源效率实在太低，以此将氢作能源，无疑也是不可取的。不过现在正继续改进电解水制氢的工艺，并使用丰水期的水电，或利用风能、太阳能等可再生能源来电解水制氢作为这些新能源的贮存手段，自当别论，不能不说是有可取之处。 （三）硫化氢制氢 在石油炼制、煤和天然气脱硫过程中都有硫化氢产出，自然界也有硫化氢矿藏，或伴随地热等的开采也会产生硫化氢。国外已有硫化氧分解方法，包括气相分解法（干法）和溶液分解法（湿法），能同时获得硫磺和氢气。尽管这种工艺需要一定的高温（约600C）和适当的催化剂，或经过光照等措施，但是能化害为利，综合利用，将不失为一种制氢的好方法。 （四）光解海水制氢 80年代末，国际上出现了光解海水制氢的方法，以激光诱导MOCVD制膜技术有所突破，制成新型的金属/半导体/金属氧化物光电化学膜，用此种膜作为海水电解的隔膜，能使海水分离制得氢和氧，其电耗低，转换效率已达10%左右，此方法已引起各国科学家的关注。 （五）光化制氢 利用入射光的能量使水的分子通过分解或水化合物的分子通过合成产生出氢气。在太阳的光谱中，紫外光具有分解水的能量，若选择适当的催化剂，可提高制氨效率。因此在太阳能利用的高技术研究中光化制氢将作为重点。，有的还可将光电、光化转换同时进行，以获得直流电和氢、氧。目前，尽管尚处于实验室研究阶段，但对开辟制氢途径具有很大的吸引力。 （六）生物制氢技术 利用植物的光合作用制氢和微生物分解有机物制氢。从常见的植物光合作用吸收二氧化碳制造氧的过程，不难理解光合作用的深化。目前，光合作用在多数植物中效率非常低，通常均低于千分之五，这与自然光谱的吸收率有关。在今后的生物工程研究中，提高植物的光合作用效率是突出任务之一，其中除制氧机制外，氢的转换也在其中。至于微生物制氢，自然界已发现有类似甲烷菌的制氢菌，只是其菌种繁育不如甲烷菌那样简单。若能建立合适的菌种群落，制造氢气就会像制造沼气一样。 （七）热分解水制氢 当水直接加热到很高温度时，例如3000C以上，部分水或水蒸气可以离解为氢和氧。但这种过程非常复杂，远非设想那样简单。其中突出的技术问题是高温和高压。较有希望的是利用太阳能聚焦或核反应的热能。关于核裂变的热能分解水制氢已有各种设想方案至今均未实现。人们更寄希望于今后通过核聚变产生的热能制氢。在美国能源部主持下有劳伦斯一利弗莫尔实验室、通用原子能公司和华盛顿大学等单位参加的核能热化学制氢研究项目已进行了多年，主要是以一种串联磁镜式核聚变堆为热源，用硫碘热化学循环的方法制取氢。此外，原苏联也制订过通过托卡马克核聚变堆进行高温蒸汽电解的制氢方案。所有这些制氢方法，都涉及一系列高技术，但人们仍有信心迎接氢能世界的出现。 七、 氢能产业国际、国内现状 当前世界正经历百年未有之大变局，面对全球气候风险、环境危机和能源安全问题，新一轮科技革命和产业变革正在加速进行，碳达峰碳中和正逐渐成为国际社会共识与一致行动。在全球能源清洁低碳转型发展的大势下，氢能开发利用关键技术不断取得重大突破，展现出广阔的发展前景，受到了多个国家和地区的广泛关注。 从国际来看，全球氢能制取、储运和燃料电池等核心技术研发和关键材料制造日渐成熟，产业链逐渐完善，市场规模迅速扩大，氢能基础设施建设明显提速，终端应用成本呈现持续下降趋势，部分区域规模化推广条件基本具备。美国、日本、韩国、欧盟等主要发达国家和地区均将氢能纳入未来能源发展战略，持续加大技术研发与产业化扶持力度，推动氢能清洁、经济、可靠发展和多元化、规模化应用，逐步扩大氢能在终端能源体系中的比重。 从国内来看，我国氢能发展已积累了一定的基础，初步掌握了全产业链主要技术和生产工艺，氢能产量居世界首位，可再生能源制氢基础条件领先，部分重点经济圈已出现氢能产业的区域化集聚，以氢燃料电池汽车应用为重点的氢能示范应用已在部分区域实现。近年来，国家高度重视引导氢能产业健康有序发展，氢能在构建清洁低碳、安全高效能源体系中的战略定位更加清晰，在实现碳达峰碳中和目标的进程中将发挥重要的作用。 八、 氢能发展状况 （一）制氢 制氢环节主要包括电解水制氢、煤制氢、天然气制氢、生物质制氢、光解制氢、热化学制氢、工业副产氢等方式。电解水制氢是未来重要发展方向。电解水制氢具有制取过程无污染物和温室气体排放、氢气纯度高等优势。从制取成本看，化石能源制氢约10元/kg，工业副产氢约21元/kg，电解水制氢约30元/kg。受成本因素影响，目前全球约96%的氢气来源于化石能源制氢和工业副产氢，仅有约4%的氢气来源于电解水。2018年，中国年氢气产量约2100万吨，占全球总产量的比例超过30%，是世界第一大氢气生产国，其中电解水制氢仅占约5%。随着可再生能源规模化发展和能源互联网建设日趋完善，电解