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氢能,能源供给多元化、洁净化、可持续
双击自动滚屏 发布者:zq1229 发布时间:2020/7/25 9:48:29 阅读:38次 【字体:
 
以氢能产业发展,促进我国能源供给多元化、洁净化、可持续

7月24日,以“解构氢产业,谋划氢未来”为主题的氢能发展战略研讨会在中国石化集团公司召开,国内氢能领域顶级院士、专家对氢能发展现有问题把脉问诊,为我国氢能产业高质量发展献言献智。
中国氢能联盟战略指导委员会常务副主任干勇院士和衣宝廉、彭苏萍、顾大钊、欧阳明高4位院士委员,以及苏义脑、张玉卓院士做了主题演讲。同时,中国氢能联盟成员单位国家能源集团、中国钢研集团、山东重工、长城汽车相关代表也在研讨会进行深度交流。

中国工程院院士、中国工程院原副院长干勇在视频连线中表示,我国发展氢能产业有诸多应用场景,部分地方已经着手布局氢能产业链,但在核心材料、零部件、装备重大工程等方面仍有很大发展空间。

干勇表示,氢能作为二次能源,从制氢和运氢的成本而言,也很具有经济性,但国内氢能产业发展整体水平仍然与国际先进水平存在较大差距,在燃料电池、关键材料、零部件、装备等方面还有许多问题亟待解决。比如:膜电极是燃料电池最昂贵的部件,国内制定了支持中长期膜电极计划,但有些指标没有达到,投入还不够,大型企业的介入也不够。

国内京津冀、华东等六大氢能产业集群完整的产业链正在形成。截至2020年2月,中国加氢站数量达到64座,有40个地区出台了相关的氢能规划,其中,广东和山东已经通过了验收。

“全球氢能竞争中我们还没有占据优势,我们核心材料、零部件、装备重大工程等方面存在不少关键问题,我们能源体系定位还不清楚,顶层设计和法律法规不完善,我们希望粤港澳、长三角、京津冀等全省一盘棋,这样可以能源合理、效率高、成本低。”干勇说。

干勇提出,中国应该在柴油车方面开创氢能的“重卡时代”。此外,钢铁行业可以研究做好氢循环经济。

苏义脑:我国氢能产业发展重点是做好示范推进

中国工程院院士、中国工程院能源与矿业工程学部主任苏义脑表示,目前,我国氢能产业发展还处于培育阶段,重点是要做好示范推进。

氢能是世界公认的清洁能源,国内也出现了“氢能热”,部分地方政府陆续出台氢能相关规划和支持政策,然而我国氢能和燃料电池的相关技术和产业发展仍面临严峻挑战,其核心技术能力、燃料电池和氢能关键部件与装备、标准体系建设等亟待加强。

苏义脑称,针对这些问题,中国工程院先后组织了我国燃料电池技术发展现状暨面向2035年的重大战略研究,中国氢能源与燃料电池发展战略研究等咨询项目。出席研讨会的几位院士分别牵头了有关项目研究,取得了卓有成效的效果。这些研究成果将为我国氢能和燃料电池相关技术产业的发展进行系统谋划和前瞻部署提供决策,为氢能和燃料电池相关领域的基础研究部署和技术路线的选择提供科学依据。

他表示,目前,我国氢能产业发展还处于培育阶段,重点是要做好示范推进,这需要有实力的大型企业来承担相关示范任务,引领国家氢能产业健康有序发展。“开展科技咨询、服务企业发展是中国工程院能源与矿业工程学部的重要工作之一,我们非常赞赏中国石化等大型国有企业勇挑氢能产业排头兵的重担。”苏义脑称,中国工程院将充分发挥能源领域高端智库的作用,为推进我国氢能和燃料电池相关产业的积极稳妥快速发展贡献力量。

衣宝廉:迎接电解水制氢储能高潮

中国工程院院士、中科院大连化物所研究员衣宝廉在视频连线中做了以“迎接电解水制氢储能高潮”为主题的报告。

在能源转型中,氢能的利用可以实现大规模、高效可再生能源的消纳;在不同行业和地区间进行能量再分配;充当能源缓冲载体提高能源系统韧性;降低交通运输过程中的碳排放;降低工业用能领域的碳排放;代替焦炭用于冶金工业降低碳排放,降低建筑采暖的碳排放。

衣宝廉介绍,氢的制备技术路线方面,目前主要是要用绿氢,即电解水制氢和副产氢。可再生能源电解水制氢可以解决可再生能源的波动性,特别是季节性的波动性,解决弃水、弃光、弃风的问题。可以替代石油用于汽车,可以替代天然气用于燃气轮机发电,也可以替代焦炭用于冶金工业。

衣宝廉还分析和介绍了目前三类电解水制氢技术,比较成功的是碱水电解,以及质量交换膜的纯水电解,高温蒸汽电解正在研发。

如何解决氢长距离输送?衣宝廉提出,我国东北、西北和西南可再生能源比较丰富,东北和西北风能、太阳能比较丰富,西南水能非常丰富,所可以利用西南、西北、东北丰富的水电与风电、太阳能来电解水制氢,把氢输送天然气管网,利用天然气管网把氢和天然气一起运到全国各地。在用氢的地方,可以用天然气重整来做氢,把氢进行净化以后再用。用天然气做氢,好处是二氧化碳不用分类、储存和掩埋,这样做出来每公斤氢成本,预计小于40元钱,可以和燃油进行竞争。他建议国家尽快攻克用天然气管网输送氢气的问题。

彭苏萍:化石能源制氢解决清洁化问题

中国工程院院士、中国矿业大学教授彭苏萍就化石能源制氢解决清洁化问题发表了看法。

彭苏萍称,化石能源制氢是最便宜的制氢方法,煤制氢成本最低,其次是天然气制氢。我国提出,2025年之前,以化石燃料制氢为主。

“我们想做的就是煤清洁化的问题”,彭苏萍表示,中国聚焦煤气化燃料电池,制氢用固体氧化物燃料电池成本最低、耗电最少,预计我国今年能做出10千瓦,10个千瓦的单的元件一年可以抵消掉2500多方二氧化碳,将其转化成一氧化碳和氢气。

燃料电池车用氢成本需控制在40元/公斤左右,固定发电、重卡和储能领域是SOFC/SOEC应用的主力场景。彭苏萍认为,化石能源做氢能源是最得心应手的,中国石化可以真正把氢能源和纯的化石能源结合在一起。

他称,中国石化制氢有优势,终端布局有优势,管网有优势,CCUS也有优势,“蓝氢”和“绿氢”的问题也可以有优势。他希望,中国石化能够率先开展化石能源制氢,引领行业发展。

顾大钊:国家能源集团具备发展氢能的能源耦合优势

中国工程院院士、中国工程院能源与矿业工程学部副主任,国家能源集团科技委常务副主任顾大钊表示,国家能源集团的很多产业和氢能互补性非常强,可以实现协调发展。

顾大钊介绍,国家能源集团一直积极推进氢能发展,成立专门的氢能公司。氢能是国家能源集团耦合传统矿石能源清洁化和可再生能源规模化的一个重要媒介。比如:煤炭产业方面,煤可以制氢,氢可以为矿山机械提供动力;发电方面,负荷在低谷时候可以把电变成氢,当负荷是高峰的时候可以把氢再变成电。可再生能源发电的“三弃”方面,可以先将风电、光伏、水电变成氢。铁路、航运、港口都可以作为氢气或者氢能运输的工具,氢能又可以为铁路、航运、港口等提供相关的特种装备、特种车辆的能源,剩下的氢还可以进入终端市场。

国家能源集团发展氢能具有优势,一方面,氢的来源比较广泛,成本相对比较低;另一方面,碳足迹相对也比较低。他称,国家能源集团的煤制氢能力非常大,年超过400万吨氢气,已经具备能供应4000万辆燃料电池乘用车制氢的能力。国家能源集团已经成功示范了30万吨的二氧化碳封存(CCS)项目,掌握了CCS的整个技术流程,核心的技术和装备,但成本还比较高,规模相比较还小,顾大钊认为,规模增加后,再加上技术逐渐成熟,成本一定会下降。

据此,国家能源集团确立了氢能发展的定位和思路,首先确立了氢能供应链的发展定位与思路:核心技术的研发和产业链整合相结合。产业布局在制氢、氢储运、加氢基础设施、燃料电池系统集成、终端利用等方面;制氢包括三个方面:煤制氢、可再生能源制氢、化工副产氢;在氢的储运、加氢方面基础设施也要涉足。

围绕其产业优势,国家能源集团初步形成了全国性的氢能项目的布局。他举例:国家能源集团在如皋建成了国内第一个纯天候商业运营的加氢站,总的储氢能力大约600公斤,每天加氢能力大约1000公斤,是国内第一个行政审批完备、完全市场化开发、全天候、数字化的国际标准商业加氢站。

在氢能科技研发上,一方面,国家能源集团要重点聚焦氢能的供给侧,另一方面,加强化工副产氢和用碳捕集技术以后的煤制氢。目前,国家能源集团在相关领域已具备多项发明专利。

此外,国家能源集团把标准制订和国家项目的研发作为两个抓手。在加氢站方面,主持和参加了两项国家标准修编工作。顾大钊称,氢能产业从长远来讲技术标准是非常重要的,而且是非常短缺的。

国家能源集团参与了多个国家项目,包括大规模风/光互补制氢关键技术研究及示范、燃料电池汽车用氢气纯化技术、35兆帕和70兆帕的加氢站技术等。顾大钊介绍,目前国家能源集团低碳院和中石化销售公司组成了申报国家科技部“冬奥专项”-“氢能出行”的国家项目,主要以燕山石化的副产氢和张家口可再生能源制氢为源头,构建35兆帕和70兆帕氢能供应网络。

就中国氢能联盟发展概况,顾大钊介绍,现在联盟共有常务理事单位21家,理事单位32家,会员单位20家,合计73家,基本覆盖了国内氢能与燃料电池领域主要的国有企业、重点高校和科研院所。联盟聚焦在智、圈、测、孵四个方面,即智库咨询、产业生态圈、标准-检测-认证平台、孵化和并购优质项目,定期发布《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》,承担国家有关的研究课题,目前正在研究《氢能产业发展及其技术装备创新支撑研究》。

最后,顾大钊提出了几点推动氢能产业高质量发展的建议:第一,加快核心技术攻关,稳妥推进工程示范。他希望国企,特别是央企要加大介入, 在CCS方面要做进一步示范,把CCS的技术经济性搞清楚。同时,稳妥推进氢能项目的示范,避免低水平重复建设和系统性风险。第二,低成本低碳制氢是可持续发展的关键。第三,要围绕产业链部署创新链,围绕创新链布局产业链,推动我国氢能产业迈上全球价值链的中高端,加强产学研用协同攻关,打通基础研究、关键技术、装备制造、工程示范创新链。组建央企国企创新联合体,上中下游产业链协同,围绕产业链布局科技攻关,形成创新合力。

欧阳明高:要简化面向汽车应用的氢能战略,聚焦绿氢


中国科学院院士、清华大学教授、清华大学学术委员会副主任欧阳明高称就氢能燃料电池汽车发展机遇和挑战发表了看法。

欧阳明高称,氢能是新能源技术体系的技术组成部分,而不是化石能源的组成部分,用氢气、电池储存间歇式能源,发展能源互联网,然后纯电动、燃料电池汽车成为用能、储能、回馈能源的终端,这是第三次工业革命。在这样一个愿景下,我们要做汽车能源动力转型的探索与实践。

在氢能定位方面,燃料电池汽车合理性取决于氢能,氢能的合理性取决于可再生能源转型中大规模能量储存与多元化利用需求。如果基于化石能源,氢能到终端利用的链条长、效率低、成本高,还有二氧化碳排放问题,常常受到严重质疑。因此主攻绿氢既突出重点又简化问题,采用绿氢全链条也有效率问题,但是此时效率问题可以转化为成本问题。

在氢能制取方面,10%的弃电可以满足2025年燃料电池车用氢需求,50%的弃电可以满足2035年燃料电池汽车用氢需求。

欧阳明高表示,氢能输运要灵活。欧盟在推天然气管道掺氢,因为有很多不确定性,很多国家法律不允许。中国的长途主干的电网是全球领先,但是我们的加氢管道与欧洲差距较大。

全球面对的共同挑战是氢能燃料电池全链条技术经济性。出路在于创新,包括理念创新、商业模式创新,最重要的当然还是技术创新。动力电池和光伏电池已经出现革命性突破,氢能需要一轮全链条科技革命,要以燃料电池的技术突破推进氢能的技术突破。

当前市场突破口是在弃风弃光副产氢富余地区,尽量在当地就近使用。在低成本高安全的储氢瓶能够覆盖的里程范围,利用燃料电池余热,采用燃料电池深度混合动力车型,加之地方政府大力支持和大型能源企业愿意建加氢站。

他总结说,主攻绿氢,创新引领,突破瓶颈、示范先行、安全为本,有序推进。

张玉卓:中国石化将继续加大氢能领域投资力度

中国工程院院士中国石化集团公司董事长、党组书记、股份公司董事长张玉卓在致辞中表示,氢能发展前景十分光明,但氢能产业的发展方向如何选择、发展路径如何优化、发展时机如何把握,仍然存在疑问甚至争议,需要深入研究和探索实践。中石化将持续加大氢能领域投资力度,以保障2022年北京冬奥会氢能供应为重要节点,力争在“十四五”期间形成一定规模的高纯氢产能,布局若干高速氢走廊,构建氢能产业链和关键材料自主核心技术体系及标准体系,引领我国氢能产业高质量发展、保障我国能源安全。
来源新华网
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