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面向未来的氢能供应体系

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国电动汽车百人会 发布时间:2020-12-03 浏览:
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中国储能网讯:在推动氢能产业发展的过程中,建立一套完善可靠、经济安全、高效环保的氢能供应体系,是链接氢能“源头开采”与“终端应用”的必建桥梁,是保证氢能顺利供应和产业持续发展的基础保障。

如何正确认识氢能供应体系的建设路线,因地制宜的搭建多元化供氢体系?如何解决燃料电池汽车示范推广中的氢源保障问题、成本较高问题?国际有哪些先进经验有所启示?制氢、储氢、运氢技术当前又有怎样的进展和趋势?

围绕以上相关问题,在近期由中国电动汽车百人会、Hydrogen Council(国际氢能委员会)和山东省工业和信息化厅主办的“2020氢能产业发展创新峰会”上,与会嘉宾围绕“面向未来的氢能供应体系”展开了多角度探讨。以下为部分核心观点摘要。

重整燃料电池分布式供应系统

陈爱忠 山东能源集团有限公司新能源事业部总经理

目前我们的氢燃料汽车基本是高压氢在做,商业化运用的不好。气态成本过高,要想大规模商业化必须是液态的。我们现在的能源利用还有一个大问题就是利用效率不高。氢气提纯比较复杂,今天谈一下复合氢。

1、燃料电池分布式供能是时代的选择:化石能源是立足当下的经济性选择。可再生能源最大的短板是不稳定,必须储能,所以分布式能源,分布式供能就是局部的电网,用燃料电池系统进行缓冲。

2、甲醇是氢气的可靠载体,具有中国特色:甲醇具有来源广泛、成本较低、技术成熟、取之方便的特点,且危险性比汽油低,没有氮氧化物和硫氧化物产生,在加油站基础上直接改造很方便。所以,甲醇是面向未来可再生能源社会新的选择,是氢的载体和桥梁。

3、重整燃料电池分布式系统和车载动力系统不同:一个是复氢路线,一个是纯氢路线。效率最高的就是固定分布式SOFC系统,随着工作温度的提高,抗一氧化碳的能力越来越强,纯氢路线效率30%到41%。甲醇重整富氢气加燃料电池直接耦合将来是市场的选择,经济性好,寿命长。

4、分布式供能在煤矿塌陷区的应用规划:兖矿集团在做这个事情,用甲醇发电的成本,外输纯氢发电160万,甲醇是83万,与电网的电价基本持平。

从欧洲绿氢标准及认证看我国可再生能源水电解制氢储能之应用前景

 王德军 山东海氢能源科技有限公司执行董事

国内称作的绿氢、蓝氢、灰氢,在欧洲是根据排放来作等级的鉴定,是零碳氢和低碳氢的标准。德国、法国、西班牙都在都在绿氢上有几十近百亿欧元的投入。

欧洲从去年开始提倡一个绿氢的认证,源于可再生能源计划(原产地保证计划),其意义就是跟踪能源从始至终的应用,以保证整个氢气从生产到运输、加注、应用都是绿色低碳的,都有指标和数据。这个认证已经进行了6年,已有用户以此为标准进行交易,设备制造商、用户和监管部门都有参与,

绿氢对我们的意义是实现碳中和,它的标签意义是像汽油标号一样。欧洲正在向别国推行这个标准,也可以成为我们国内的参考标准。总之,绿氢标准的意义就是给氢能的生产者和用户提供量化的支持。对区域政府也有支持。

中国氢能基础设施发展路径与产业化进展

魏蔚 国富氢能技术装备股份有限公司研发与战略总监

我国发展氢能的意义在于保障国家能源安全。现在发展燃料汽车只是发展氢能源的开端,未来车用能源的占比不会超过20%。氢能可以把国内没有开采出来的可再生能源、无碳的一次能源变成清洁低碳化的能源体系的一部分。

氢能储能可能比锂电储能更有规模效应,在未来十年或更长时间内会逐步成为中国能源的优势。燃料电池技术的发展使得氢不会再像天然气那样仅仅是一个燃料,而是通过燃料电池提升能源释放的效率,在储能和能源安全领域发挥更大的作用。

在氢能基础设施的建设方面,天然气产业链跟氢能产业链具有非常高的相似度。将来氢能的基础设施也是从可再生能源、电解水制氢,催化制氢,通过高效的液化,和长输管道的运输来到终端,气化配送到加氢站之上。未来中长期将会是高压液氢管道多种形式的并存。

支撑这样的基础设施要有相应的技术发展方向。中国是全球最大的重卡国家,每年重卡的销售额百万辆以上,占到全球的48%且增量最大。当前重卡以柴油燃料为主,在燃料电池加氢站基础设施的建设上比较落后,这也是中国燃料电池车辆的特色和发展方向。目前,长三角物流领域是中国燃料电池汽车应用商业化比较好的场景和应用中心。

当下最应该做的是先把氢源的液化和产业化做出来,大规模的降低液氢的成本,后续在基础上继续发展深冷高压的高密度储氢技术。

可再生能源与氢能的耦合应用

 杨小珂 康明斯氢能战略部项目负责人

由于我国特殊的地理环境,可开发的可再生能源密集地区都集中在西部北部,当地的消纳能力是有限的,离用电的地区有一个远距离外送的问题,可再生能源的随机性和季节性就造成了两个问题:一个是电网中可再生能源比例的增加会对电网的压力大及容量要求更高。增加了成本,需要配备一定的火电进行平衡,一个是峰谷电的问题,用电侧的随机性制约因素加大了调峰的难度。

我们认为绿氢是打通应用场景的“推进器”,可以拓展到更多的场景运用。

商业化的电解水技术就是PEM跟碱性,碱性制氢技术相对成熟一点,成本较低,PEM相对较新,国内并没有实现商业化。业界可能对PEM有一些误解,认为它没有规模化的应用,但是其实在欧洲已经有了大规模的兆瓦级的应用。

从未来趋势来看,PEM在技术进步和成本降低上的空间更大一点,不同的供应商会选择不同的技术路线。PEM的技术结合绿氢的跨界特性在电源、电网等部分可解决清洁能源消纳的问题,成为一体化的解决方案。

中国氢能源发展路线图及技术经济评估

朱德权 北京清华工业开发研究院副院长、滨化集团股份有限公司董事长

2015年,我们感觉氢能到了一个发展的关键点,当时关心氢能的人还很少,有很多质疑。我们在百人会的演讲中讲,燃料电池能做到每千瓦60美金,几乎可以与柴油机、汽油机媲美。2017-2018年,我们说氢能不应该只从汽车行业看,应该上升到能源战略高度去规划。百人会陈理事长也鼓励我们,氢能应该像高铁、电动车一样,建立和引领全球产业链。氢能方面可以引领10万亿以上的产业。

氢能面临重大挑战,是从0到1的产业,国内需要摸索着从头做。氢能生态包含制、储、加三个部分。目前交通应用连链跑在前面,短板是氢的供应链。关于氢供应链一直有四句话讲的好:灰氢不可取,蓝氢可利用,废氢可回收,绿氢是方向。所以最根本的是氢的生产一定要减少碳排放。

对氢供应体系,我们做了测算,在不考虑森林碳吸收的情况下,要求在能源的供应侧可再生能源不能低于80%,能源的需求侧电动化率不低于80%才有可能实现2060年碳中和。可再生能源和气候变化已经不可分割。未来是一个氢电混合的社会,氢气的比例会越来越高。

从近期来讲,200公里范围之内是高压氢,中长距离是液态氢,是主流方向,中远期管道输送是主流方向,国家管网会发挥重要的作用。

关于氢供应链的几大关键技术:第一是需要解决可再生能源和水电解的一体化技术;第二,液态氢成套装备最好把技术引到中国来,利用中国的技术把成本降下来;第三关键是低温氢的技术,水电解的技术要解决。

Nel 水电解制氢的应用

 竺炯操 Nel Hydrogen中国区首席代表

从Nel Hydrogen氢能源公司一些比较新的案例来介绍一下水电解行业的动向。

Nel Hydrogen成立于1927年,主要产品有碱性的水电解制氢设备,质子膜的水电解制氢以及加氢站设备。现在做到的比较大型的设备是一种MC500的设备,可以制氢492标方/小时。占地40平米,可以制氢一吨,电输入量是2.5兆,印证了质子膜可以做到非常小,产能非常大。

2006年参与了美国爱达荷州的分电制氢项目,特点是运行了14年,质子膜耐用性上没有问题。还有利用多余的水电制成氢气、参与瑞士全国加氢站建设、参与壳牌港口引进重卡设备的开发以及更多小型复杂的氢燃料电池应用项目、德国智慧城市项目等等。

所以,氢气对现代工业有很多参与,包括制甲醇行业、天然气制氢能源、加氢站交通行业等,氢和我们的工业生活和普通人的日常生活接触很紧密。

整理:楚晴

关键字:氢能

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