稳妥探索氢能示范应用

稳妥探索氢能示范应用 一、 稳妥探索氢能示范应用 1、重点引导电力领域试点应用氢能 实施氢企燎原计划，鼓励有实力的能源企业在赣搭建氢能产业投资平台，重点开展氢能在电力领域应用试点和投资，积极推广试点成效，促成赣鄱大地氢能燎原之势。重点促进可再生能源与氢能相互支撑、高效发展相关应用。结合新能源规模化发展和新型电力系统建设，鼓励开展氢电耦合和氢储能等示范应用，发挥氢能在促进可再生能源消纳、电网调峰等方面的作用。开展新能源+氢能专项试点，引导建设一批与风电、光伏发电配套的氢电耦合综合利用示范项目，培育一批具有相关产品研发、设计、生产和工程建设能力的本土骨干企业。鼓励在通信基站、数据中心、铁路通信站点、电网变电站等基础设施场所使用氢能作为应急备用电源，提升设备供电可靠性。因地制宜布局氢燃料电池分布式发电和热电联供设施，推动在有需求、有条件的区域开展冷、热、电、氢多能融合互补利用示范，提升终端能源效率和低碳化水平。 2、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。 3、逐步探索氢能工业领域替代应用 在经济性可承受的基础上，以化工、冶金、炼化等高耗能行业为重点，探索利用氢能替代化石能源提供高品质热源，有效扩大工业领域能源消费清洁替代，实现产业再电气化和深度脱碳。鼓励基于可再生能源和绿氢的零碳新工业零碳产业园建设。支持现有用氢较为集中的石化、化工项目有序实施CCS蓝氢和可再生能源绿氢替代，支持合成氨、合成甲醇等传统化工企业新增电解水制氢装置或新建绿氢化工项目，实现绿色化工示范。密切跟进国内氢冶炼工艺发展，鼓励开展以氢作为还原剂的冶金技术研发应用，依托江西钢铁产业基础进行高炉改造，探索建设气基还原工厂进行氢能炼钢，降低传统冶金工艺中碳还原导致的二氧化碳排放。 二、 氢能源的战略地位 整个市场其实大大低估了氢能源未来的发展前景与国家推动氢能源产业链的决心，其逻辑在于绝对的自主可控、产业利润全中国化、减少对石油依赖。目前在新能源汽车中，核心材料就是电池，新能源电池主要有三种，分别是铅酸电池、鲤动力电池、燃料电池，未来小的技术迭代暂且不考虑，大的技术迭代有钠离子电池，但主要是替代铅酸电池和钾电池中的磷酸铁鲤电池的。理电池目前作为新能源汽车与储能电池的主流，使用主要材料为理、镍、锰、钻。但是，目前世界上，鲤矿储量前三位的国家，分别为智利、澳大利亚、阿根廷，镍矿储量的前三位，分别是澳大利亚、法属新喀里多尼亚、巴西;锰矿储量的前三位，分别是南非、澳大利亚、加蓬;钻矿的储量前三位分别是刚果、澳大利亚、古巴这也就意味着什么？一旦中国的锤电池规模发展，中下游企业都将被上游，其次利润主要都集中到上游去大家可以看看头部新能源整车企业，蔚来、小鹏、理想、哪吒等，哪一个赚钱了?中游的核心企业，宁德、亿纬鲤能哪一个赚大钱了?都是毛利率很低，甚至整车企业，越卖越亏，只有-体化的比亚迪还有一定的利润，但也毛利率很低。如果完全依赖鲤镍钻等资源，这个数十万亿的工业体系一旦完成，如果完全离不开钾锦等贵金属，不仅被人死死掐住脖子，新能源产生的利润也会被上游企业，以及背后的华尔街资本全部吸走。因此站在整个大的国家自主可控、长期能源安全、能源低成本的角度上看，氢能源势在必行也就是会出现最近几年开始大规模推动氢能源，现在政策层面几个亿几十个亿的投入，未来就会带来几百亿、几千亿的产业规模和经济效益。 三、 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。 四、 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，电解水制氢已逐步成为各国能源科技创新和产业支持的焦点。电价是制约电制氢发展的关键。目前电价占电制氢总成本比重约为85%，按电制氢电价约0．4~0．6元/kWh计算，我国电制氢成本约30~40元/kg。当电价降低到0．1元/kWh时，电制氢成本可下降至10元/kg与化石能源制氢价格相当。目前各地发展氢能产业，其中氢气主要来源于化石能源制氢和工业副产氢。 （二）储氢 根据状态，储氢可分为高压气态储氢、低温液态储氢、有机液态储氢、固态储氢。高压气态储氢是我国目前应用最广泛的氢气存储形式，其中35MPa储氢瓶已批量化应用，70MPa储氢瓶也步入产业化推广阶段。低温液态储氢被认为是前景较好的氢气大规模存储发展方向之一，但目前我国液氢仅用于航天，与国外70%左右氢气采用液氢运输相比差距较大，且成本是美国等技术垄断国的20倍以上。 （三）运氢 运氢主要方式包括气氢拖车、液氢槽车、管道运输。目前国外以液氢槽车和管道运输为主，国内绝大部分采用气氢拖车运输并建有少量氢气管道。国内气氢拖车运输发展非常成熟，设计制造技术已达到国际先进水平;液氢槽车运输在我国仅应用于航天领域，尚不允许民用领域开展液氢公路运输，但长期来看液氢槽车将取代气氢拖车成为主要运氢方式;管道运输仍处于试点示范阶段，我国氢气管道里程仅约400km，占比不到全球总规模的8%，最具代表性的大口径氢气管道有济源-洛阳（25km）、巴陵-长岭（43km）等。受运输技术及成本限制，短期内氢能消纳以就近消纳为主，难以实现远距离运输消纳。 （四）用氢 目前我国生产的氢气95%作为化工行业的原材料应用于传统工业领域，其余5%用于以氢燃料电池为核心的能源网络。其中，氢能主要有动力、电力、家庭三个应用方向。 1、动力领域应用状况 动力方面，氢气可用于汽车、飞机、轮船、火箭等领域，其中目前最主要、前景最广阔的应用场景是氢燃料电池车。氢能汽车包括氢燃料内燃机车、氢燃料电池车两种。氢燃料电池车能量转化效率可达60%~80%，而氢燃料内燃机车能量转化效率仅30%左右，所以业界将氢燃料电池车作为氢能汽车主要发展方向。相比于纯电动汽车，氢燃料电池汽车具有续航里程长、燃料加注快（3到5分钟）、低温性能好、回收无污染等优势，在远距离、载重大、点对点的商用车领域具有良好的应用前景。目前氢燃料电池汽车成本明显高于燃油和纯电动车型，燃油车百公里油费约为50元，纯电动汽车百公里电费约为6元（家用充电）~15元（商用充电），氢燃料电池车燃料费用约100元（百公里耗氢量为1．5kg，氢气价格70元/kg）。在氢气加注方面，我国具备设计建造35MPa加氢站的能力，而国际主流的70MPa加氢站及其关键设备领域在国内仍处于示范验证阶段。到2030年预计将建成1000座加氢站。 2、电力领域应用状况 与其他储能技术相比，氢储能主要优势是环保性能好，但其投资成本远超抽水蓄能、电化学储能、压缩空气储能，且响应速度慢、效率低，如果制氢电价为0．1元/kWh，则氢储能能源成本将下降到0．5元/kWh左右，低于电化学储能能源成本。 3、家庭领域应用状况 主要用途是家用燃料电池热电联供系统