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中國大陸積極發展氫能值得台灣學習
2020/08/24 17:55:52瀏覽553|回應0|推薦22

中國大陸積極發展氫能值得台灣學習 

一、舉辦2020年氫能產業培訓 

          目前維持人類文明所消耗的能源是以碳循環的方式進行,綠色植物藉光合作用將太陽能轉換成含有機碳的葡萄糖供其他動植物賴以維生,而同時空氣中的二氧化碳也轉換成碳氫化合物將太陽能轉換成化學能,動植物經由呼吸作用又產生二氧化碳回到大氣中,此謂之碳循環,但工業革命後人類大量使用煤、石油而產生過多的二氧化碳因而造成溫室效應的環保問題。隨著化石燃料的日漸枯竭,氫能的使用應運而生,氫能不只是替代石油能源的明日之星,其燃燒及產生過程均與二氧化碳無關自成一循環稱之為氫循環。隨著氫能逐漸成為“清潔、低碳、安全、高效”能源體系的重要一環, 822日接連二天,中關村華電能源電力產業聯盟、北極星電力網聯合在北京召開2020年全中國氫能產業培訓(第一期),目前,全球製氫的主要原料是化石燃料。然而,未來隨著可再生能源發電成本的下降,可再生能源集合能製氫將是未來重要的發展方向之一。

()可再生能源製氫前景

隨著可再生能源佔比的不斷提升,電解制氫將有機會使用低谷電價進一步降低制氫成本。中國國家可再生能源中心副研究員、博士劉堅報告《氫能市場需求前景和可再生能源製氫》,表示若可再生能源發電滲透率從20%提升至40%,全年電力現貨市場中的低谷電價出現頻率將顯著提升,部分時段或將出現接近零電價,從而加速可再生能源製氫的發展。

()未來氫能應用領域廣泛

氫能將在能源生產和消費革命中發揮重要作用,中國能建廣東省電力設計研究院王小博主任報告《氫能產業鏈技術分析、投資方向和工業應用》,制氫方面包括可再生能源電解制氫、氯鹼副產氫、焦爐副產氫、丙烷脫氫副產氫等;氫能利用方面主要側重於氫能的工業應用,包括氫氣作為未來綠色化工的核心原料、氫氣煉鐵、高溫燃料電池分佈式發電、天然氣混氫燃氣發電等。

()效率高!壽命長!成本低!固體氧化物燃料電池優勢明顯

清華大學韓敏芳教授報告《燃料電池技術產業發展現狀及前景》,在各類燃料電池中,質子交換膜燃料電池(PEMFC)和固體氧化物燃料電池(SOFC)仍然佔據主導。2019年全球市場中,PEMFC62%SOFC32%

()液氫儲運有助於氫氣的長距離運輸

北京航天試驗技術研究所副總工程師劉玉濤報告《液氫及工程應用》,介紹了液氫的儲運方式、儲運成本以及應用前景等。高壓氣態儲氫是在高壓下,將氫氣壓縮,以高密度氣態形式儲存,這種方式成本低,技術成熟,已實現商業化的車載儲氫方式,但高壓儲氫成本對距離敏感性大,通常適用於短距離運輸。

()開發規模化加氫站降低供氫成本

國家能源集團北京低碳清潔能源研究所氫能技術開發部經理何廣利報告《加氫站與氫儲運》的報告,介紹了氫源、氫能儲運、加氫站的國內外技術進展並展望了未來。制氫和氫氣儲運過程有多種方式可以選擇。然而,燃料電池車用對氫氣品質要求較高,氫氣中存在一氧化碳、有機硫、有機磷、有機矽等雜質都會影響燃料電池的使用壽命,這就對製氫和儲運氫環節提出了很高的要求。同時,針對不同的製氫、運氫方法,應對不同雜質進行額外監控。截至目前,全中國已設加氫站約60座,在建約60座。何廣利表示,未來想要做到大幅降低供氫成本,就要設計開發規模化加氫站、優化加氫站工藝。 

二、中國大陸的氫能戰略研討會展現睿智的遠見 

        中國大陸以“解構氫産業,謀劃氫未來”為主題的氫能發展戰略研討會在今年724 日於中國石化集團公司召開。主要討論氫能技術、氫能經濟、氫能産業鏈這些能源領域問題。氫能作為二次能源,具有來源多樣、終端零排、用途廣泛等多重優勢,在保障國家能源安全、改善大氣環境質量、推進能源産業升級等方面具有重要意義。隨著技術日趨成熟、成本大幅下降,氫能正迎來快速發展的戰略機遇期。近年來,著眼打造氫能産業鏈,中國石化加大布局力度,每年氫氣的産量超過300萬噸,佔全國氫氣産量14%左右,有著豐富的氫氣生産和利用經驗。擁有3萬多座加油站。氫能是世界公認的清潔能源,近年來燃料電池汽車更使得氫能和燃料電池發展受到廣泛關注,中國工程院先後組織了燃料電池技術發展暨面向2035年的重大戰略研究,中國氫能源與燃料電池發展戰略研究等咨詢項目。

()發展氫能産業的可行性

國際氫能領域快速發展,美、日、韓及歐盟都有規劃,估計未來氫在中國終端能源體係中2050年佔10%,氫能將成為中國能源戰略的重要組成部分。能源的經濟性很重要,用風電及太陽能製氫應可行。人類利用氫能的經濟性問題還有一個主要是運氫,要用專用管網,可將成本大幅下降。中國的膜電極和國外差距較大,膜電極是燃料電池最昂貴的部件,佔78%的成本,中國制定了支持中長期膜電極計劃。2019年國內燃料電池汽車運行總量超過6千輛,氫能産業鏈較長,特別是氫源的供給非常重要,必須是統一行動,合理規劃以降低成本。中國應該在柴油車上先使用氫能,因為柴油氮氧化物排放量佔排放總量68.3%,它佔汽車保有量的9.4%,顆粒物排放量佔排放總量99%以上。而且物流密集的港口地區適合建立柴改氫示範區,氫燃料電池車的特點適合長距離、重載,若改為“氫能重卡”,利用集中布局膜電極,氫消耗量大,便于建立大型膜電極。港口地區大型鋼鐵企業及聯産焦化企業,副産氫來源有保障,可實現氫源供應的經濟效益。港口交通發達,可以開創氫能“重卡時代”。

 由氫還原礦石生成水,比焦炭好多了,氫冶金用的氫氣可以不要高純度且便宜。固態儲氫在氫燃料電池汽車中的應用很重要,固態儲氫為氫能源的“電電混動”的氫能源汽車將成為新技術發展方向之一,它可以不考慮布局加氫站,可以把氣瓶作為標準儲氫,壓力幾乎是常壓,沒有任何風險,每個高速鐵路的服務站都可以出售這種氫氣瓶,用完就換。氫能儲能可解決可再生能源長時間不均問題,盟戰略的核心是將可再生能源生産的氫用于工業、交通、發電、建築等部門,具體計劃是2020-2024年安裝600萬千瓦的可再生能源生産氫的電解槽,生産100萬噸的氫。

()製氫技術路線

   現在有三類電解水制氫技術,比較成功的是鹼水電解,還有就是質量交換膜的純水電解及正在研發的高溫蒸汽電解。幾種水電解技術特點,固體氧化物電耗最低,PEM正在進行兆瓦級工業性實驗,可再生能源的功率變化適應性比較強,

鹼性水電解工業比較成熟,現在成套的電解槽可以出售,國際上能夠提供PEM水電解槽的廠家,主要是美國的質子能公司、吉納公司和德國西門子公司。電解槽的水池主要是極化,分為三類,歐姆極化、能差極化和化學極化,化學極化主要催化劑決定的,歐姆極化主要膜的厚薄決定,現在一般採用薄膜,和燃料電池是一樣的,採用10微米左右的膜,能差極化主要在結構上要進行改進,這也是和燃料電池基本上並行的,所以我們做燃料電池的同時就做電解水。做電解水第一個難題就是要開發高活性的析氧催化劑。

()推動氫能産業高質量發展

   要加快核心技術攻關,中石化在氫産業鏈上的關鍵核心技術和裝備都應該有巨大優勢,特別是制氫,應該説現在一個是可再生能源制氫,核心就是電解槽。現在我們用電解水制氫,理論上50度電可以搞出一公斤氫來,但是事實上要比這個高,事實上就是技術裝備,如果能把它降下來,成本就降下來了。化石能源制氫很便宜,特別是煤制氫,6毛、7毛錢一方,但是碳捕獲與封存是一個問題。

() 氫能産業前景廣闊

    隨著經濟社會不斷發展,保護生態環境、應對氣候變化的壓力日益增大。氫能作為一種來源多元化、終端零排放的能源載體,在世界能源舞臺上將扮演越來越重要的作用,這一點已基本形成共識。美國、德國、日本、韓國等主要發達國家陸續出臺氫能發展戰略,持續加大技術研發與産業化扶持力度,競相搶佔氫能産業發展制高點。歐盟正式推出了“能源係統一體化戰略”和“氫能戰略”,提出保持和擴大歐盟在氫能相關技術領域的領先地位,通過可再生氫氣和低碳氫氣減少溫室氣體排放,在2050年實現凈零排放和零污染目標。氫能産業正迎來前所未有的商業機遇,發展前景備受期待。

()氫能發展恰逢其時

    從上世紀第一次石油危機到本世紀初,氫能在汽車工業的直接推動下經歷了“三起三落”,當前氫能和燃料電池相關技術取得了長足進步,成本大幅下降。像豐田氫燃料電池汽車(Mirai)與2008年概念車相比,不僅燃料電池堆體積功率密度提高了一倍,而且催化劑中鉑用量降低了一個數量級,成本下降了95%,。同時,零排放的化石能源制氫和可再生能源快速發展使得清潔、經濟的氫源成為可能,也為氫能發揮大規模、長周期儲能優勢提供了巨大空間,這是我們這一輪氫能發展熱潮不同于以往的最大驅動力。 

三、台灣氫能要迎頭趕上 

    台灣很少有關於氫能研發的會議,教育部及經濟部應在各院校培育青年人才,加強規劃相關氫能產業產銷合作。國家能源政策也應納入氫能。氫能和燃料電池産業鏈涉及面廣,每個環節都有很高的技術壁壘和很多的難題。在産業培育階段,如果政府不支持,單打獨鬥很難取得良好效果。要將氫能産業真正打造為我國的戰略性新興産業,形成一體化全國性的氫能産業布局,政府加強頂層設計、強化戰略引導尤為重要,學術界堅持開放創新、加速成果轉化尤為重要,企業堅持合作共贏、深化産融結合尤為重要。

 

 

( 時事評論財經 )
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