江西省氢能工业领域替代应用可行性分析

江西省氢能工业领域替代应用可行性分析 一、 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、 氢能源的缺点 （一）氢能源价格昂贵 电解和蒸汽重整是氢提取的两个主要过程，非常昂贵。这是其在全球范围内未得到广泛使用的真正原因。如今，氢能主要用于为大多数混合动力汽车提供动力。需要大量的研究和创新才能发现廉价和可持续的方式来利用这种形式的能源。在此之前，氢能将仅保留给富人。 （二）储存并发症 氯性质之一是它具有较低的密度。实际上，它的密度比汽油小得多。这意味着必须将其压缩为液态，并在较低的温度下以相同的方式存储，以确保其作为能源的有效性和效率。该原因也解释了为什么必须始终在高压下存储和运输氢气，这就是为什么运输和普遍使用远非可行的原因。 （三）它不是最安全的能源 氢的功率绝对不应被低估。尽管汽油比氢危险一些，但氢是高度易燃和易挥发的物质，经常引起人们对其潜在危险的关注。与气体相比，氢气缺乏气味，这使得几乎不可能进行泄漏检测。要检测泄漏，必须安装传感器。 （四）棘手的四处走动 由于氢的轻巧，运输氢是一项艰巨的任务。石油可以安全运输，因为它大部分是通过管道推动的。煤炭可以方便地用自卸车运输。当考虑大量运输氢时，氢也带来了挑战，这就是为什么氢主要只以小批量运输的原因。 （五）生成氢能取决于化石燃料 氢能是可再生的，对环境的影响最小，但是将其与氧气分离需要其他不可再生的资源，例如煤，石油和天然气。生产氢燃料仍需要化石燃料。 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。 六、 氢能产业发展发展基础 从省内来看，我省氢能产业发展已初步涵盖制、储、输、用各个环节，并在相关技术研发和装备、材料制造等领域启动布局，为氢能产业发展打下了一定的基础。 （一）氢气制备和应用初具规模 制氢方面，据初步统计，我省从事氢能制备的企业已有十余家，主要集中在九江、赣州等区域，氢气年产量约30万吨。其中，九江两个制氢项目分别年产氢18．1万吨和7．5万吨，为目前省内规模最大的制氢项目；其他年产氢1000吨以上的项目主要为氯碱工业副产氢和甲醇重整制氢，成本相对较低，具备进一步扩大规模的潜力。氢能服务方面，部分企业拥有氢气制备、提纯和管束车运输能力，已成熟运营市场化氢气供应服务。氢能应用方面，当前主要集中在石化、化工、有色领域，此外在医药、电子等领域也有一定规模的应用，氢能应用领域与我省传统优势产业的契合度较高，应用前景较好。基础设施方面，九江市已建成全省第一座日加氢500公斤的油电氢混合站，积极推进氢能船舶研制和应用，为氢能在水陆交通领域示范应用的启动提供了先决条件。 （二）氢能相关科技创新势头积极 省内重点高校和氢能产业骨干企业充分发挥创新主体作用，搭建了一批氢能科技创新和产品研发平台，在储氢合金材料研制、燃料电池电堆与材料制备、工业固废提取制氢剂等领域取得了积极进展。省内相关研究机构建立了稀土储氢合金研发试验线和镍氢电池研发试验线，完善了储氢合金及镍氢电池性能的测试平台，提升了我省在储氢材料领域的技术研发水平，提高了性能测试能力，加快了储氢合金粉新产品的产业化发展。南昌大学共青城光氢储技术研究院研发的工业固废提取制氢剂项目，能够以相对较低的成本从工业固废中提取制氢剂。部分企业在多种类型氢燃料电池电源系统的研发上取得了积极成果，已具备年产1000件以上相关产品的生产能力，并正在着力攻关具有更高水平的产品研发。重点高校和骨干企业的创新实践，为我省氢能产业聚集专业人才、探索产学研结合创新模式提供了有利条件。 七、 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。 八、 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。