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加氢站冷清氢能如何发展?
双击自动滚屏 发布者:zq1229 发布时间:2021/1/22 10:20:54 阅读:50次 【字体:
 

加氢站冷清,氢能如何发展?

 

 

近年来,氢能成为能源领域的“宠儿”,氢能已经成为全球能源系统的重要组成部分。据预测,到2050年,氢能在全球能源消费结构中占比将升至18%,氢经济市场规模将达到2.5万亿美元。

根据制氢方式的不同,可以分为以天然气为原料制备的蓝氢,通过核电水解得到的黄氢,通过褐煤气化得到的灰氢,以及绿氢。

绿氢是以可再生能源为动力的电解氢,这意味着必须通过电解水、风光发电、太阳能发电和生物质燃烧获得。目前全球大多数氢电解槽项目将由太阳能和陆上风能提供动力。

氢的生产、运输和储存,是个大难题。除了氯碱化工企业的废弃氢气外,如果要大规模地从水中直接获取纯净的氢气,开销很大。同时,全世界都还没有建立氢运输和储存网络,加氢站还在初级运营阶段,要使它像加油站那样普及,短期内还很难达到。

氢能产品本身的成本也较高。要研制一辆氢燃料电池轿车,需花费近200万元,而且,氢燃料电池轿车从动力来看,与燃油动力汽车还有一定距离,无论是行驶最高速度、续驶里程上,都有差距。

制氢技术

氢能是一种二次能源,因为氢在自然界中只以化合物的形式存在,所以需要通过特定的生产过程才能获取利用。

目前已有多种制氢技术,一是以煤和天然气为主的化石能源重整制氢;二是以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为主的工业副产气制氢;三是电解水制氢。其他制氢工艺还包括生物质制氢、太阳能光解水制氢等。

氢能被普遍视为能源领域深度脱碳的关键选择,但目前全球绝大部分氢能是利用化石能源生产,电解水制氢越来越得到了各国的广泛关注,当前全球原油经济大幅震荡,“绿色氢气”正在迎来“属于它的时代”。

相对化石燃料约为1-1.8 美元/ 千克的制氢成本,可再生能源电解水制氢成本约为6 美元/ 千克。BNEF《氢能经济展望》提及,清洁氢气目前产业规模极小、成本很高,未来的降本潜力极大。但前提是要扩大氢气的应用规模,并建设相应的基础设施网络。

从全球范围来看,天然气制氢是现今最主流的形式,占比近50%;醇类次之,占比为30%。我国则以煤炭制氢为主,占比为62%;天然气次之,占比为19%,与“富煤贫油少气”的能源禀赋特征相符。

煤制氢技术

煤制氢历史悠久、技术成熟,煤气化制氢是先将煤炭与氧气发生燃烧反应,进而与水反应,得到以氢气和一氧化碳为主要成分的气态产品,然后经过脱硫净化,一氧化碳继续与水蒸气发生变换反应生成更多的氢气,最后经分离、提纯等过程而获得一定纯度的产品氢。

气化是煤制氢的核心技术,制氢装置要求气化炉高效和稳定运行。

煤制氢技术路线成熟高效,可大规模稳定制备,是当前成本最低的制氢方式。

电解水制氢是一种清洁、高效、可持续的制氢技术,其制氢工艺简单,氢气纯度可达99.999%,产品纯度高。

 

电解水制氢不受电厂周边有无可靠、合格外购氢气条件的限制,设备寿命期内制氢成本低,已普遍应用于燃煤电厂、燃气电厂和核电厂,为这些电厂的氢冷发电机持续提供可靠且满足发电机纯度、湿度要求及用量的氢气。

电解水制氢技术是以除盐水为原料,借助直流电的作用,将水分解为氢气和氧气的电化学过程。

根据电解槽种类的不同,电解水制氢主要分为碱性电解水制氢、PEM 质子交换膜电解水制氢和固体氧化物电解水制氢三种技术。

由于PEM 质子交换膜电解槽和固体氧化物电解槽造价相对较高,应用实例相对较少,加上碱性电解水制氢的槽体结构简单、易于操作、价格相对便宜且技术最成熟,目前应用最多的是碱性电解水制氢。

初步评估现有工业制氢产能为2500万吨/年,已掌握部分氢能基础设施与一批燃料电池相关核心技术,制定出台国家标准86项次,具备一定的产业装备及燃料电池整车的生产能力。

预计到2030年,中国氢气需求量将达到3500万吨,在终端能源体系中占5%。预计到2050年,氢能在中国能源体系中的占比约为10%,氢能需求量接近6000万吨。氢能将与电力协同互补,共同成为我国终端能源体系的消费主体。

需求层面,拥有的天然大市场,尤其是“世界第一汽车大国”的新能源汽车潜在使用量,也使得“氢能未来有无限的发展可能”。

因此,可以预计,通过有序发展,氢能源和燃料电池产业将实现爆发式发展。

2006年建造第一座加氢站以来至2020年,加氢站的建设数量年复合增长率高达46%。按照这个速度,未来加氢站的数量有望成为全球第一。

随着加氢站数量的逐步增加,燃料电池汽车发展中“有车无站”的矛盾将不复存在,发展氢能的大方向不会变,当前的低迷是暂时的。

此外,整个氢能产业是一个非常庞大的产业,燃料电池汽车仅仅是氢能在车端的一个应用方向。氢冶金、固定式电源/电站、无人机、天然气掺氢、氢能热电联产等均在研究和发展当中。

氢能和燃料电池产业作为新能源产业中的一股新势力,当前尚处于发展初期,因此补贴政策对其发展起着决定性作用。我们看到,依赖补贴发展是我国所有新兴产业的“生命线”,在国家补贴政策支持下,风电、光伏产业以及纯电动汽车等领域,先后迅速发展成为了世界第一大市场。虽然疫情影响使氢能和燃料电池行业企业面临现金流趋紧、供应链中断、市场供应普遍下滑等压力,但是相信随着国家对氢能产业的扶持补贴政策的出台,氢能和燃料电池行业定将迎来高速发展的曙光

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