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可再生能源制氢展望
2021-04-06 | 编辑: | 【 】| | 供稿部门:规划战略与信息中心
    
 

随着全球能源结构的变化,可再生能源替代传统化石能源是能源发展的必然趋势,习近平总书记在2020922日召开的联合国大会上讲到:“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,争取在2060年前实现碳中和。”,总书记的讲话无疑对中国未来能源发展之路指明了方向,也为中国可再生能源的发展打了一只“强心剂”。

可再生能源在我国发展已历经多年,我国可再生能源资源丰富,但多数都集中在西北、东北等经济发展程度较低的地区,当地很难将大量可再生能源发出的电能进行本地消纳,弃风弃光现象严重,为了最大程度提高可再生能源的利用率,我国积极探索氢能的开发利用。

氢能源的应用和发展现状

01氢在工业上的应用

氢能具有热值高、能量密度大、可储存、可再生、零污染等优势。氢气在工业中用途广泛,可利用氢气从金属氧化合物中夺取氧元素,在冶金工业冶炼金属。例如,金属钨、钼等在民用工业和军事工业上都应用广泛,且具有重要地位,其冶炼就是利用氢气炼制出来的。

用氢气冶炼金属钨的化学方程式如下:

3H2+ WO3=加热△=3H2O + W

类似的道理,光伏发电组件中的半导体材料——高纯硅,就是通过氢气来制造获得的。

氢气也是重要的化工原料。可以用氢气来制造氨(NH3),并制造化肥。也可以用氢气制造盐酸,把液态植物油制成人造黄油等。

02氢燃料电池的发展

2013年至2019年底,全球氢燃料电池汽车共计销售19500辆,2019年全球氢燃料电池汽车保有量为10409辆;截至2019年底,中国氢燃料汽车共计生产7000余辆,2020年销售约1300辆,主要以公交车、物流车为主。到2019年底,全球已建成458座加氢站,在建和拟建255座加氢站;其中,中国已建成88座加氢站,占全球已建成加氢站的19.2%;在建和拟建149座,占全球在建和拟建加氢站的58.4%,数量居世界第一,发展速度迅猛。

  

从我国在建和拟建的加氢站数量可以看出,我国氢燃料能源的发展速度非常迅猛,主要原因:一是国家政策的大力推动,二是氢能做为一种零污染清洁高效的能源,符合我国和全球能源与环境发展的要求,三是发展可再生能源制氢,可解决我国大量可再生能源因接入难而产生的弃风弃光现象。

02我国氢能开发的政策环境

我国正加快氢能开发的速度,国家氢能标准委会发布的《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》中提到,到2030年我国将建成加氢站1000座,氢燃料电池车达到100万辆。

目前,我国近30多个省市出台了氢能发展规划,如:《山东省氢能产业中长期发展规划(2020-2030)》, 《成都市氢能产业发展规划(2019-2023)》,《广州市氢能产业发展规划(2019-2030)》、《佛山市南海区氢能产业发展规划(2020-2035)》等,未来中国将围绕氢能产业,构建成更加完备的制氢、输氢、用氢的产业链,将产生更多的“氢能城市”,对解决我国可再生能源的弃风弃光问题发挥重要作用。

03可再生能源制氢存在的问题

目前,制氢的主要方法有石化燃料制氢、电解水制氢和化工副产氢,此外,生物质制氢、核能制氢和光催化制氢正在研究阶段,暂不具备工业化应用水平。从制氢的主要手段来看,可再生能源制氢只能选择电解水制氢,化石燃料制氢和化工副产氢都是有碳排放的。

比较成熟的电解水制氢主要有两种:

一是碱性水电解制氢,二是纯水电解制氢。碱性电解水制氢技术相对比较成熟,可以大规模应用,工艺比较简单,成本较低。纯水电解制氢比碱性制氢有更高的电流密度,结构更紧凑,更加安全可靠,更适用于小规模的制氢场合。

可再生能源发电具有不确定性,其特点是间歇性、波动性和随机性,很难为负载提供一个持续稳定的电力供应。可再生能源制氢主要需解决几方面的问题:

一是根据可再生能源发电的特点,整个制氢系统需要有一个比较宽的功率调整范围;

二是从电力上来讲,需要将电力系统的波动降到最小,以适应制氢系统的需要;

三是制氢设备需要能够适应宽功率波动的高效低成本的制氢系统,才能有可能实现大规模的制氢。

04结语

通过对氢能的利用和现状分析,可以看出氢能有着十分广阔的市场前景,目前我国拥有良好的氢能产业政策环境,各大能源企业都纷纷布局氢能产业,希望在氢能领域有所斩获,开拓新的能源发展之路。


编辑:规划战略与信息中心 图书馆

信息来源:https://www.china5e.com/news/news-1110824-1.html

 
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