“十四五”規(guī)劃綱要胀司,氫能與儲能被列為前瞻謀劃的六大未來產(chǎn)業(yè)之一。
近年來僵息,“氫能”作為一種零污染的高效能源,正逐漸被應(yīng)用于我們的生活中。能源央企紛紛入局十萬億級氫能產(chǎn)業(yè)挨队,氫能源為什么受到如此青睞?央企在氫能產(chǎn)業(yè)中扮演什么角色?今天,小編帶您走近氫能源世界蒿往。
什么是氫能盛垦?氫能有哪些優(yōu)點?
氫在宇宙中分布廣泛瓤漏,它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%腾夯。
氫能是氫(H)在物理與化學(xué)變化過程中釋放的能量。
氫燃燒的產(chǎn)物是水蔬充,是世界上最干凈的能源蝶俱,被譽為21世紀(jì)最具發(fā)展前景的二次能源。
燃燒熱值高:除核燃料外,氫的發(fā)熱值是所有化石燃料跷乐、化工燃料和生物燃料中最高的肥败,為142,351kJ/kg,是汽油發(fā)熱值的3倍泊宴,酒精的3.9倍屑淌,焦炭的4.5倍。
燃燒性能好 :點燃快钱图,與空氣混合時有廣泛的可燃范圍荞狠,而且燃點高,燃燒速度快撩怀。
無毒:與其他燃料相比告锅,氫燃燒時最清潔,除生成水和少量氮化氫外不會產(chǎn)生諸如一氧化碳双竣、二氧化碳守迫、碳?xì)浠衔铩U化物和粉塵顆粒等對環(huán)境有害的污染物質(zhì)渤尚,少量的氮化氫經(jīng)過適當(dāng)處理也不會污染環(huán)境公悟,且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫,反復(fù)循環(huán)使用催杆。
多種形態(tài):以氣態(tài)列林、液態(tài)或固態(tài)的金屬氫化物出現(xiàn),能適應(yīng)貯運及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求酪惭。
耗損少:可以取消遠(yuǎn)距離高壓輸電希痴,代以遠(yuǎn)近距離管道輸氫,安全性相對提高春感,能源無效損耗減小砌创。
運輸方便:氫可以減輕燃料自重,可以增加運載工具有效載荷甥厦,這樣可以降低運輸成本從全程效益考慮社會總效益優(yōu)于其他能源纺铭。
減少溫室效應(yīng):氫取代化石燃料能最大限度地減弱溫室效應(yīng)。
氫能源產(chǎn)業(yè)鏈:日益完善刀疙,整裝待發(fā)
氫能源主產(chǎn)業(yè)鏈包括上游氫氣制取舶赔、儲存、運輸谦秧、加氫站對氫燃料電池系統(tǒng)進行氫氣的加注竟纳,中游燃料電池系統(tǒng)及零部件生產(chǎn)制造,下游氫燃料電池應(yīng)用等眾多環(huán)節(jié)疚鲤。
上 游
制氫產(chǎn)氫:氫可以通過多種方式制取锥累,氫能制取現(xiàn)在主要有三種模式
煤制氫挡医,我國煤炭資源相對豐富;
可再生能源制氫炸笋,當(dāng)前我國有大量可再生能源無法并網(wǎng)消納训癌,用可再生能源棄風(fēng)、棄光地毁、棄水來制氫娶匠,簡易可行,技術(shù)上沒有問題唠延;
大量的工業(yè)制氫炭答,像化工、焦?fàn)t等袜簇,我國是產(chǎn)能大國匾颁,都可以制氫。
氫氣儲存和運輸:氫氣量和狀態(tài)不同枷量,方式不同
儲氫目前主要的辦法有高壓氣態(tài)儲氫帮观、低溫液態(tài)儲氫、金屬儲氫桃熄、有機液儲氫等肢簿。目前國內(nèi)外主要以高壓氣態(tài)儲氫(35MPa和70MPa)和低溫液態(tài)儲氫為主。
氫氣的運輸通常根據(jù)儲氫狀態(tài)的不同和運輸量的不同而不同蜻拨,主要是罐車運輸、管道運輸?shù)韧緩健?br />
加氫站建設(shè):加氫站是氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的重要環(huán)節(jié)桩引,也是氫能走向成熟的關(guān)鍵缎讼。
截止2020年11月21日,全球主要氫能國家和地區(qū)共建成加氫站458座坑匠,另有255座在建或擬建的加氫站血崭。我國共建成88座加氫站,位居世界第二厘灼,另有149座在建或規(guī)劃當(dāng)中的加氫站夹纫。
根據(jù)《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》顯示,2025设凹、2030年中國加氫站分別建成300舰讹、1500座,十年間年復(fù)合增速達31.1%闪朱。到2050年加氫站數(shù)量將達10000座螟衍,行業(yè)產(chǎn)值達12萬億元。
中 游
氫燃料電池電堆涉及質(zhì)子交換膜冕泡、擴散材料佩捎、催化劑等多種零部件和關(guān)鍵材料缚迟,將電堆和配件兩大部分進行集成,形成氫燃料電池系統(tǒng)哑辐。
下 游
氫能源應(yīng)用有多種方式灭奉,可以通過傳統(tǒng)熱機也可以通過燃料電池。
由于燃料電池跳出了熱循環(huán)的限制妹髓,因而具有更少的能量損失过任,能量利用效率更高。同時穗掘,燃料電池利用氫能源具有噪音小等優(yōu)點霸拦。因此燃料電池是氫能源利用的理想形式。
氫能源燃料電池下游有便攜設(shè)備称啸、固定式應(yīng)用和交通運輸式應(yīng)用屏疗。
據(jù)公開資料顯示,到2050年中國交通運輸澜术、工業(yè)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)氫能普及應(yīng)用艺蝴,燃料電池車產(chǎn)量達到520萬輛/年,固定式發(fā)電裝置2萬臺(套)/年鸟废,燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)能550萬臺(套)/年猜敢。
央企布局氫能產(chǎn)業(yè)重點發(fā)力哪些領(lǐng)域?
隨著氫能應(yīng)用技術(shù)發(fā)展逐漸成熟盒延,以及全球應(yīng)對氣候變化壓力的持續(xù)增大缩擂,氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在世界各國備受關(guān)注,氫能及燃料電池技術(shù)作為促進經(jīng)濟社會實現(xiàn)低碳環(huán)保發(fā)展的重要創(chuàng)新技術(shù)添寺,已經(jīng)在全球范圍內(nèi)達成了共識胯盯,多國政府都已出臺氫能及燃料電池發(fā)展戰(zhàn)略路線圖,美國计露、日本博脑、德國等發(fā)達國家更是將氫能規(guī)劃上升到國家能源戰(zhàn)略高度。
一股由央企作“先鋒”的中國氫能潮流正在到來
這股氫能“潮流”票罐,要從3年前國家能源集團牽頭成立中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟(以下簡稱中國氫能戰(zhàn)略聯(lián)盟)說起叉趣。
2018年2月,中國氫能戰(zhàn)略聯(lián)盟在北京正式成立颖喧。
從制氫洒漱、儲氫、運氫黎困、加氫再到燃料電池航十,到電池動力轉(zhuǎn)換系統(tǒng),再到車輛斧呆,這是一套全新的配套系統(tǒng)工程诊势,廠線長洲棍、投資大,不是單個企業(yè)能夠承受的荔闭。該聯(lián)盟定位為國家級產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟助碰,包括十幾家(東方電氣、三峽集團毒沥、中國中車婚乌、中國船舶、中國一汽等)央企在內(nèi)擒蝎,共有50多家來自能源生產(chǎn)中姜、裝備制造、交通運輸跟伏、冶金材料等不同領(lǐng)域的企業(yè)丢胚、高校和科研機構(gòu)加入。
近年來受扳,國家相關(guān)部委密集出臺政策引導(dǎo)并鼓勵氫能和氫燃料電池技術(shù)的開發(fā)和發(fā)展携龟,加速了氫能產(chǎn)業(yè)化進程。
中央企業(yè)發(fā)揮各自產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢勘高,在氫能源全產(chǎn)業(yè)鏈布局顯眼峡蟋。
上游產(chǎn)業(yè)鏈:
氫能與傳統(tǒng)油氣、化工產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)系密切华望,中石化蕊蝗、中石油在油氣儲運零售終端建設(shè)和運營方面有一定的技術(shù)基礎(chǔ)和整合優(yōu)勢,是其中的典型代表赖舟。
中國石化是國內(nèi)最大的氫氣生產(chǎn)企業(yè)匿又,目前氫氣年生產(chǎn)能力超350萬噸,占全國氫氣產(chǎn)量的14%左右建蹄,已在廣東、浙江播托、上海饿严、廣西、貴州等地建成若干油氫合建示范站丙藤。“十四五”期間中國石化將布局 1000座加氫站或油氫合建站缓墅,打造“中國第一大氫能公司”。
中國石化具有氫氣提純技術(shù)基礎(chǔ)窘螃。2020年9月挑单,擁有中國石化自主知識產(chǎn)權(quán)的首套高純氫氣生產(chǎn)示范裝置在高橋石化成功投產(chǎn)。該裝置以低成本的煉油裝置副產(chǎn)氫氣為原料册向,生產(chǎn)燃料電池車用高品質(zhì)氫氣唾莲,國內(nèi)首次將煉廠副產(chǎn)氫氣提純至99.999%避揍,遠(yuǎn)高于99.97%的燃料電池車用氫氣國家標(biāo)準(zhǔn)。
國家能源集團則在氫能產(chǎn)業(yè)鏈及氫能裝備方面深入布局瘩此。
圍繞其產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢蔓嚷,國家能源集團初步形成了全國性的氫能項目的布局。比如愧理,在如皋建成了國內(nèi)第一個全天候商業(yè)運營的加氫站雕蔽,總的儲氫能力大約600公斤,每天加氫能力大約1000公斤宾娜,是國內(nèi)第一個行政審批完備批狐、完全市場化開發(fā)、全天候前塔、數(shù)字化的國際標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)加氫站嚣艇。
在氫能科技研發(fā)上,一方面嘱根,國家能源集團要重點聚焦氫能的供給側(cè)髓废,另一方面,加強化工副產(chǎn)氫和用碳捕集技術(shù)以后的煤制氫该抒。目前慌洪,國家能源集團在相關(guān)領(lǐng)域已具備多項發(fā)明專利。
中游產(chǎn)業(yè)鏈:
國家電投凑保、東方電氣等央企則側(cè)重于研發(fā)氫燃料電池及其核心部件冈爹,突破核心技術(shù),建立自主知識品牌欧引。
經(jīng)過十年的核心技術(shù)創(chuàng)新與自主產(chǎn)品開發(fā)枪蜕,東方電氣已全面掌握了燃料電池核心零部件研制、電堆工程設(shè)計及系統(tǒng)集成與控制等關(guān)鍵技術(shù)迈招,成功開發(fā)出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的燃料電池系列產(chǎn)品农泊,并已建成中國西部首條年產(chǎn)能1000套的燃料電池自動化生產(chǎn)線。
位于四川德陽示范的100kW級 PEMFC分布式熱電聯(lián)供系統(tǒng)缘赋,可用于家庭住宅碰蚂、酒店、公共設(shè)施等場景的小型熱電聯(lián)供系統(tǒng)誓胆,數(shù)據(jù)機房竣楼、信號基站等設(shè)施的備用電源等。
下游產(chǎn)業(yè)鏈:
在終端應(yīng)用燃料電池汽車方面庸飘,東風(fēng)集團亲堂、一汽集團和中國中車等央企也進行了深度布局。
2020年1月2日瞒帜,首臺搭載由國家電投集團自主研發(fā)燃料電池電堆的氫能客車在寧波正式下線假棉,車輛由中國中車集團生產(chǎn)踢漏,車長12米,續(xù)航里程達到了600公里秸抚。
為何央企在氫能產(chǎn)業(yè)扮演先鋒角色速和?
目前,國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于初步階段剥汤,“從零開始”的投資颠放、應(yīng)用成本較高。
在氫能產(chǎn)業(yè)鏈上吭敢,我國氫能上游產(chǎn)業(yè)具備一定優(yōu)勢碰凶,制氫規(guī)模已居世界首位,煤氣化制氫和堿性電解水制氫具有特色和優(yōu)勢鹿驼。但在可再生能源制氫技術(shù)等方面與國外相比有較大差距欲低;儲氫方面,我國固定式高壓儲氫技術(shù)和固態(tài)儲氫材料研究處于國際先進水平畜晰,但在車載高壓儲氫及氫運輸方面仍落后于國外先進技術(shù)砾莱,加氫站設(shè)施數(shù)量也較少,難以滿足商業(yè)化條件凄鼻;在中下游燃料電池應(yīng)用側(cè)方面腊瑟,無論是燃料電池的核心零部件技術(shù),還是燃料電池乘用車的各項指標(biāo)唠陈,我國都還需要投入更多時間和資金僚尚,加大研究力度,才能趕上世界先進水平锭泼。
在氫能源生產(chǎn)和應(yīng)用方面原堂,能源央企底蘊豐厚,經(jīng)驗豐富焦凶。以國內(nèi)最大的氫氣生產(chǎn)企業(yè)中國石化為例斗退,擁有相當(dāng)數(shù)量的制氫裝置,原料涉及天然氣叁垫、煉廠干氣等莫诲;也是用氫大戶,生產(chǎn)的氫氣用作煉廠加氫裝置的配氫外抓、聚烯烴裝置的輔助原料等。
氫能源產(chǎn)業(yè)主要應(yīng)用方向是氫燃料電池汽車像兆,而燃料電池主要瓶頸是成本蜓呀。
“整個氫燃料電池是從國家層面、從能源角度來開發(fā)的河哑,目的就是打通整個燃料電池的產(chǎn)業(yè)鏈避诽。哪怕投進去一百億龟虎、一千億,我們也能做得起沙庐,作為國家能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型升級的一部分鲤妥,央企進入才是正道。”國家電投集團氫能首席專家柴茂榮說道拱雏。在他看來棉安,日本是全世界最執(zhí)著于氫能的國家,到目前為止已經(jīng)發(fā)展20多年了铸抑,至少投入了上萬元億資金贡耽,才有如今相對成熟的氫能源市場,才有日系車企先后實現(xiàn)氫燃料汽車的量產(chǎn)鹊汛。這真的不是單個中小企業(yè)就能做的蒲赂。