浅层地热能的国内外研究利用现状与发展

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论新能源发电技术

摘要：本文从全球能源的现状，介绍了中国能源发电技术的应用情况，发现中国新能源发电对现代化建设具有重要战略意义。进一步介绍了风力发电系统和燃料电池发电系统两种新能源发电技术。风力发电是当今非水可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式，也是近期发展的重点。燃料电池是一种将化学能直接转换成电能的装置，它能量转化效率高，几乎不排放氮的氧化物和硫的氧化物。

关键词：新能源风能燃料电池发电技术

中图分类号： F206 文献标识码： A

能源紧缺已成为制约各国经济发展的瓶颈，如何开发先进安全的新能源使用技术、如何提高能源利用率也随之成为世界各国关心的课题。欧盟就首先提出了20-20-20计划：到2020 年，可再生能源占欧盟总能源消耗的20%。2007年12月，美国前总统布什也签署了《能源独立和安全法案》(EISA)，从而大力推动新能源的使用和节能计划。另外，从环境的角度来看，为了保护人们赖以生存的地球，开发新能源也是必由之路。

一、我国能源和发电技术的现状

2011年，我国新能源发电继续保持快速发展态势，并网装机容量持续增长，发电量不断增加。截至2011年底，我国新能源安装容量达到7000万kW，居世界首位，并网新能源装机容量达到5409万kW，同比增长47.4%，约占全部发电装机容量的5.1%。其中，风电并网容量约占并网新能源装机总量的85.5%并网太阳能光伏装机容量约占并网新能源装机总量的4.4%生物质及其他新能源发电装机容量约占并网新能源装机总量的10.1%。

2011年，我国新能源发电量约为1016亿kW?h，同比增长29.9%，约占全部发电量的2.2%。其中，风电发电量约占新能源发电总量的72.0%太阳能光伏发电约占0.9%生物质及其他新能源发电约占27.1%。2011年我国新能源发电量按发电煤耗320g/(kW?h)计算，相当于节约3241万tce，减排二氧化碳9030万t。

电能是国民生活和生产的根基，无论是从能源角度，还是电力系统自身方面来看，研究新能源发电技术对于我国的现代化建设和人民生活都具有相当大的现实意义和战略意义。

二、风力发电技术

风能资源主要包括陆地资源与近海离岸资源两部分。风力发电是当今非水可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式，也是目前新能源发展的重点方向。

1.发展现状

近年来，我国风力发电产业取得了长足发展，这与我国的风能资源丰富密不可分。据有关资料显示，陆地上离地面10米高度处，我国风能资源理论储量约为43亿千瓦，技术可开发量约为3亿千瓦，离地面50米，估计可能增大一倍近海资源10米高经济可开发量约7.5亿千瓦，50米高约15亿千瓦。从我国联网风电场总装机量来说，到2006 年底，我国已建成约91个风电场，装机总容量达到约260万千瓦，比2005年新增装机134万千瓦，增长率为105%。根据国家中长期规划，2015年风能发电要达到1500万千瓦，2020年要达到3000万千瓦。但是，与风电发达国家相比，我国的发展规模还很小，发展速度也较缓慢。制约我国风电发展的重要因素包括技术和制度两个方面。技术方面，风电机组的制造水平较低，风电机组性能测试设备和技术也相对落后，并缺少相应的认证机构制度方面，风电场的运行维护水平和制度与国外风电场及国内火电生产相比有明显差距，缺乏对运行过程中出现的问题和故障的详细记录、分析。

2.对电力系统的影响

风力发电机是以风作为原动力，风的随机波动性和间歇性决定了风力发电机的电能输出也是波动和间歇的。所以，风电场的大规模接入将会带来波动功率，从而加重电网负担，影响电网供电质量和电网稳定性等。

(1)对电能质量的影响。空气气流运动导致的风速波动周期一般为几秒到几分钟，这种短周期的风速波动以及风电机组本身的运行特性可能影响电网的电能质量。首先会对频率产生影响：风力发电有功功率波动引起电磁功率的波动，由于发电机组转子惯性，调节系统很难跟上电磁功率的瞬时变化，造成功率不平衡，使发电机转速变化，系统频率也将改变。此外，风电还会对电压产生影响：并网风电机组输出功率的波动导致电压的波动，而其输出功率的频率范围正处于电压闪变的范围之内(25Hz)，因此又会造成电压闪变，最后会产生谐波电压和谐波电流。

(2)对电网稳定性的影响。对较为薄弱的电网，风电功率波动将导致瞬间电压跌落以及风力发电机的频繁掉线。在故障清除之后，发电机的磁化和转差率的增加会消耗大量无功，导致电网电压恢复困难。

(3)对调频调峰能力的影响。气流长时间、季节性运动导致的风速波动周期一般为数小时，甚至数天、数月，这种长周期的风速波动会增加现有电网调频调峰的负担。负荷曲线的低谷期常常对应了风电出力的高峰期，风电场的并网发电使电网的等效负荷峰谷差增大，大大增加了电网调频调峰负担。

三、太阳能光伏电池发电技术

1. 1 太阳能光伏电池

太阳能光伏电池发电也简称为太阳能光伏发电，被认为是未来世界上发展最快和最有前途的一种可再生新能源技术。太阳能光伏电池的基本原理是利用半导体的“光生伏打效应”( 光伏效应) 将太阳的光能直接转换成电能。能利用光伏效应产生电能的物质，称为光伏材料。利用光伏效应将太阳能直接转换成电能的器件叫太阳能光伏电池或光伏电池。光伏电池是太阳能光伏发电的核心组件。

1839 年，法国物理学家贝克勒尔 ( Edmond Bec-qurel) 发现: 将两片金属浸入电解液中所构成的伏打电池，当接收到太阳光照射时电压升高，他在所发表的论文中把这种现象称为“光生伏打效应( PhotovohaicEffect) ”。“光生伏打效应”是不均匀半导体或半导体与金属混合材料在光照作用下，其内部可以传导电流的载流子分布状态和浓度发生变化，因而在不同部位之间产生电位差的现象。1941 年，奥尔在硅材料上发现了光伏效应，从而奠定了半导体硅在太阳能光伏发电中广泛应用的基础。1954 年，美国贝尔实验室的科学家恰宾( Darryl Chapin) 和皮尔松( Gerald Pearson) 研制成功世界上第一个实用的单晶硅光伏电池。同年，韦克尔发现砷化镓具有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成世界上第一块薄膜光伏电池。我国2010 年 12 月投入运行的大丰 20 MW 光伏电站，是目前全国最大的薄膜光伏电站，年发电量2 300 万 kW·h。

太阳能光伏电池的工作原理如图 1 所示。

在半导体中掺加杂质制成 PN 结，以形成在平衡状态时具有的内建电场，在该内建电场的作用下分离由外界激发而生成的过剩载流子，从而形成外部电压。在光照条件下，半导体中的电子吸收光子能量从价带跃入导带，形成电子———空穴对，成为载流子。生成载流子所需要的最低能量是半导体的禁带宽度 Eg，使用禁带宽度较小的材料制作的太阳能电池可以形成较大的电流。

基于单晶硅的第一代光伏电池是目前太阳能光伏电池市场的主流，其光电转换率已达 24. 7%基于薄膜技术的第二代光伏电池的光电转换效率已达到16. 5% ～ 18. 8% 。由于薄膜光伏电池大大减少了半导体材料的消耗，因此具有很好的发展前景。应该指出，光伏电池在光电转换过程中，光伏材料既不发生任何化学变化，也不产生任何机械磨损，因此太阳能光伏电池是一种无噪音、无气味、无污染的理想清洁能源。2006 年，我国太阳能电池生产总量首次达到400 MW，从而超过美国成为全球第三大生产国，也是世界上发展最快的国家。

1. 2 太阳能光伏电站

太阳能光伏电站是将若干个光伏转换器件即光伏电池封装成光伏电池组件，再根据需要将若干个组件组合成一定功率的光伏阵列，并与储能、测量、控制装置相配套，构成太阳能光伏电站。

太阳能光伏电池具有很大的灵活性，不仅可以用其建设零星规格的电站，而且可以组成应用于小型、分散电力用户的太阳能光伏发电系统。这种独立运行的太阳能光伏发电系统称之为离网型太阳能光伏发电系统。

由于受昼夜日照变化及天气的影响，离网型光伏发电系统通常需要和其他电源形式联合使用，比如柴油发电机组以及蓄电池组，从而增大了电站的投资和维护费用。离网型光伏发电系统往往建在距离电网较远的偏远山区及荒漠地带，向独立的区域用户供电。西藏措勒 20 kW 光伏电站是我国建设较早的离网型光伏电站，总投资 290 万元，1994 年 12 月正式投产发电。

离网型太阳能光伏电站系统如图 2 所示。

电站的发电系统由太阳能光伏电池方阵、蓄电池组、直流控制器、直流 - 交流逆变器、交流配电柜和备用电源系统( 包括柴油发电机组和整流充电柜) 等组成。其工作原理为太阳能光伏电池方阵经过直流控制柜向蓄电池组供电，并根据需要整定蓄电池组的上限和下限电压，由直流控制柜自动控制充电。蓄电池组通过直流控制柜向直流 - 交流逆变器供电，经逆变器将直流电变换成三相交流电，再通过交流配电柜以三相四线制向用户供电。当蓄电池组的电压下降到下限电压时，为不造成蓄电池组的过渡放电，直流控制柜将自动切除其输出电路，使直流 - 交流逆变器停止工作。柴油发电机组为电站的备用电源，必要时由备用电源通过整流充电柜向蓄电池组充电，或在光伏发电系统出现故障及停运时直接通过交流配电柜向用户供电。直流 - 交流逆变器和柴油发电机组不能同时向用户供电，为此必须在交流配电柜中设置互锁装置以保证供电电源的唯一性。

当太阳能光伏电站的容量达到一定规模时，还可与电网相联，即所谓的并网型光伏电站。这时，如果本地负荷不足，则可将多余的电能输送给电网。当本地太阳能发电量不足时，则由电网向用户提供电能。因此，并网型光伏电站可以不需要使用蓄能装置，减少系统投资和维护费用。同时由于与电网的互济，提高了发电设备的利用率和供电用电的安全可靠性，是大规模开发太阳能发电技术的必然趋势。我国第一座并网型光伏电站是 2006 年建成投运的西藏羊八井可再生能源基地 100 kW 高压并网光伏电站。2010 年底全国首个光伏并网发电项目敦煌 2 ×10 MW 光伏发电项目建成投产。

四、结论与展望

本文从全球和我国的能源现状出发，分析说明了新能源发电技术是当前迫切而有实际价值的研究课题，进而具体介绍了风力发电系统和燃料电池发电系统的特点以及我国在这两个方面的发展现状。新能源不仅仅指风能和燃料电池，还包括生物质能、海洋能、地热能和光伏电池等。我国乃至全世界的新能源发电技术发展的潜力都是巨大的。在人类明天的舞台上，新能源将取代化石燃料，扮演重要的角色。

参考文献：

[1] 徐德鸿 . 新能源电力电子导论 [D]. 杭州 : 浙江大学 ,2009.

[2] 郝伟, 舒隽, 张粒子. 新能源发电技术综述 [C].华北电力大学第五届研究生学术交流年会 ,2007.

[3] 施涛.燃料电池发电系统的建模与仿真 [D].南京:东南大学,2007:5-6,63-64.

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可燃冰：未来能源

最近，新华社播发了一条消息，报导了在我国南海发现了新型能源——“可燃冰”，从而使人们对“可燃冰”产生了极大的兴趣。

另类天然气

可燃冰顾名思义点火能燃烧，是一种非常规能源。它是天然气分手(除氢、氦和氖外)充填在水的晶体笼架中形成的冰状固体物，又叫(天然)气水合物或固体气。由于可燃冰中以甲烷(大于90%)为主，故也称甲烷水合物。充填甲烷的可燃冰1立方米可产出气164立方米和水0.8立方米，其能量密度是煤和黑色页岩的10倍左右，故是一种能量密度高的能源。

要形成可燃冰，必须同时具备三个条件：一是低温(0～1 0℃)、二是高压 (>1OMPa或水深300m及更深)、三是充足的气源。由于形成条件的制约，可燃冰通常仅分布在海洋大陆架外的陆坡、深海和深湖以及永久冰土带。大约27%的陆地(极地冰川冰土带和冰雪高山冻结岩)和90%的大洋水域是可燃冰的潜在区，其中大洋水域的30%可能是其气藏的发育区。

目前陆地上发现的可燃冰气藏与常规气藏赋存形式相同，都在成岩的层状地层中，因此开发上和常规气层开发基本相同。

陆上可燃冰气藏与海洋可燃冰气藏相比，气层厚度相对较大，并且均发现在含油气盆地中，气藏是下生上储型，气源是来自下伏地层中的常规气藏的热解气，因为甲烷的碳同位素组成通常为-41%。至-49%。

目前海洋中发现的可燃冰数量与规模比陆地上大，主要分布在东、西太平洋边缘、西大西洋边缘，此外，东大西洋边缘和印度洋有小量发现。中、北美洲沿岸发现最多。目前海洋中发现可燃冰多寡可能与研究调查程度详疏有关。随着研究和调查探查的增加，世界海洋中发现的可燃冰逐渐增加，1993年海底发现57处， 2001年增加到88处。海洋中每处可燃冰范围往往很大，美国东南海岸外的布莱克海岭可燃冰面积就有约26000平方千米。海洋可燃冰往往赋存于新生代成岩欠佳或未成岩沉积物中，在砂岩和粉砂岩中以细粒浸染状分布于孔隙中或以网脉状充填裂隙中，若在未成岩沉积物中通常呈团块状，絮云状、薄层状和透镜状，故含气整体性较差，但在砂岩储集层中含气整体性较好，海洋可燃冰在上新世地层中发现多。海洋可燃冰充填的天然气，大多数来自下伏同体系沉积层 (物)和同层沉积物形成的生物气为主，由甲烷碳同位素组成，通常为-57‰至-96‰。

由来已久

可燃冰(气水合物)的研究可追溯到200多年前。18— 19世纪是在实验室内的小规模的研究。1778年和1811年分别实验成功二氧化硫水合物和氯气水合物，此后至20世纪30年代前，实验获得了甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷，氮、二氧化碳、硫化氢、氩、氪和氙各自的水合物。30年代初苏联学者在西伯利亚输气管道中首次发现了自然形成的可燃冰，1946年苏联学者最先提出在永久冻土带有可燃冰的假想。 60年代开始，苏联、美国、德国、荷兰相继开展水合物的结构和热动力学研究。 1960年在西伯利亚发现了第一个可燃冰气藏--麦素雅哈气田，并于1969年投入开发，采气14年，总采气50.17 × 108m3(约为该气田总产气量的36%)。1972年美国学者和苏联学者分别在阿拉斯加北极斜坡第三系中和黑海海底沉积物中取得可燃冰天然样品。

世界第一个可燃冰气藏的发现和开发，以及在地层中可燃冰自然样品的获得，对20世纪后叶可燃冰的综合研究和勘探、评价及研究领域迅速扩大，研究国家不断扩大，起了重大推动作用。美国、日本、印度、俄罗斯、德国、美国、加拿大、挪威和巴基斯坦、荷兰在寻找海洋可燃冰上有较大的投入，并取得显著的进展。迄今，世界上至少有30多个国家和地区进行可燃冰的研究与调查勘探。

可燃冰勘探取得重大进展是依靠地震 BSR(似海底反射层)。BSR是海底地震反射剖面中一种地震反射层，位于海底下几百米沉积中且与海底地形近于平行。BSR为海底沉积物中可燃冰稳定带基底，其上是可燃冰或气藏赋存处。目前，世界海上可燃冰发现及范围圈定主要有赖于BSR。

20世纪末和21世纪初是利用BSR大力勘探海上可燃冰时期。除麦索雅哈气田可燃冰开发外，可燃冰均未开发。有的放矢的可燃冰钻探在能源匮乏的日本走在前面，在该国南海海槽已钻7口探井，还与加拿大合作在加拿大马更歇三角洲冰土带进行可燃冰钻探。

蕴藏丰富

可燃冰是潜力极巨大的超级潜在能源，在整体上和区域上其资源量是惊人的，但各家估测值不一(280×1012m3—5600000×1012m3)。目前对可燃冰中甲烷总量较为一致的估计是2.0×1016m3或2.1×1016m3，相当于当前已探明化石燃料(煤、石油和天然气)总含碳量的两倍，所以西方学者称其为是“21世纪能源”或“未来能源”。一些研究和勘探较深入地区发现可燃冰资源量是巨大的。据日本地质调查的估计，日本海及其周围可燃冰资源6×1012m3，按1995年日本耗气量计算可供100年使用。

我国可燃冰研究开始较晚。1990年中国科学院兰州冰川研究所冻土工程国家重点试验室与莫斯科大学冻土专业学者合作开展室内可燃冰合成试验；20世纪90年代中期石油大学郭天民等在实验室合成了可燃冰；90年代末和21世纪初西安交通大学刘芙蓉等从事可燃冰实验室研究并合成了可燃冰。1992年史斗等出版了“国外天然气水合物研究进展”(兰州大学出版社)；1998年《天然气地球科学》出版了“天然气水合物专辑”(3—4期)；2001年《天然气地球科学》(1—2期)为香山科学会议第160次即“天然气水合物研究现状及我国的对策”学术讨论出了专刊。90年代后期以来国家自然科学基金委员会还批准一些可燃冰基金项目。1996年末开展了“西太平洋水合物找矿前景与方法调研”、1998年完成了“中国海域气体水合物勘探研究调研”。1998—1999年863项目开展了“海底气体水合物资源探查的关键技术”研究，1999年广州海洋地质调查局在南海西沙海槽区至少在130千米地震剖面上发现了BSR；2000年广州海洋地质调查局在西沙海槽继续进行以可燃冰为目标的地震测量。经过两年多工作已大致圈出8000平方千米BSR可燃冰范围。此外，在台湾省东南和西南海底也发现了可燃冰。由于我国可燃冰研究只有十余年，因此关于我国可燃冰资源量总估价还为时过早，在去年2月底香山会议上姚伯初估计南海可燃冰资源量为(60—70)×1012m3；方银霞估计东海的资源量为24×1012m3；作者估计全国可燃冰总资源量不少于100×1012m3。从上可知，我国目前可燃冰只在实验室的、调研的、地震勘探(BSR)的初期研究和勘探阶段，未涉及钻探、开发勘探和研究。

尽管全世界可燃冰资源量准确数据有待进一步研究确定，但其量巨大不可置疑。由于可燃冰赋存形状复杂，故在开发上难度大，如开采后如何不漏失比CO2，大20倍温室效应的甲烷；对未成岩矿藏开采后如何防止水下电缆、工程受滑动影响破坏；把开采成本降到商业价位等问题，导致目前尚未进行商业开发。然而随着科学技术的进步，可燃冰作为新一代能源必将得到大量利用，弥补常规能源的不足。日本力争 2010年商业性开发可燃冰；美国企图在 2015年从海域或永久冻土带中进行可燃冰商业生产。

国外可燃冰研究和勘探都得到石油集团或公司的支持，我国三大石油公司在这方面显得十分逊色。为开发我国可燃冰，三大石油公司应支持我国可燃冰的研究和开发。

华北电力大学作为教育部直属的以“能源、电力”为学科特色的“211工程”建设全国重点大学，致力于为实现能源、电力的国家战略提供专业人才培养和科学技术支撑。为满足中国可再生能源发展对专业人才的需要，在国家能源局、教育部和中国可再生能源产业界的支持下，华北电力大学通过对电气、动力、机械、自动化、水电等学科的交叉融合，于2007年成立了全国首家可再生能源学院。

学院发展目标:国际一流的可再生能源专业人才培养和科技创新基地，为中国乃至世界可再生能源发展提供人才和科学技术支撑。

目前学院设有7个研究中心，即风力发电研究中心、水电能源与工程中心、太阳能研究与工程中心、新能源材料与光电技术研究中心、生物质能研究中心、新能源与城市环境研究中心、水库移民研究中心。教职工86名，博士生导师15人、教授22人、副教授27人，教师队伍中博士学位获得者占98%。拥有973首席科学家1人、国家杰出青年科学基金获得者1人、国家百千万人才计划2人、教育部新世纪优秀人才5人。学术气氛浓厚，形成了一支知识与年龄结构合理、奋发上进的稳定的教学与科研队伍。

学院设有生物质发电成套设备国家工程实验室，新能源电力系统国家重点实验室，新型薄膜太阳电池北京市重点实验室和能源安全与清洁利用北京市重点实验室4个国家和省部级科研平台。

学院现有“水利水电工程”、“水文与水资源工程”、“应用化学”、“新能源科学与工程”、“新能源材料与器件”5个本科专业，其中“新能源科学与工程”专业下设有3个方向，即风力发电方向、太阳能光伏发电方向和生物质能方向。2014学院在校本科生1147人，硕士生298人、博士生23人。

学院在电气工程与动力工程及工程热物理两个一级博士学位点下，设置了可再生能源与清洁能源二级交叉学科博士学位授权点和硕士学位授权点；拥有水利工程一级学科硕士学位授权点，下设水文学及水资源、水工结构工程、水利水电工程3个二级学科硕士学位授权点。

近年来学院在科学研究方面取得了重要进展，获省部级奖3项，出版教材10部，获批专利50余项；在国内外重要学术期刊发表论文600多篇，其中SCI收录160余篇，EI收录300余篇。承担了大量的科研项目，包括科技部“973计划”1项，国家863项目5项，杰出青年基金项目1项，国家科技支撑计划项目4项，国家自然科学基金重点项目2项，国家自然科学基金重大国际合作项目1项，国家自然科学基金项目49项等，科研经费总量累计达到2亿元以上。

学院积极开展国际合作与交流。与瑞典乌普萨拉大学、马拉达伦大学、瑞典皇家理工学院，英国斯莱斯克莱德（Strathclyde） 大学、曼彻斯特大学、巴斯大学、克兰菲尔德(Cranfield) 大学，澳大利亚新南威尔士大学，丹麦科技大学、奥尔堡大学，法国电力集团，瑞士洛桑联邦理工（EPSL）、韩国浦项工业大学、成均馆大学,美国加州大学戴维斯分校、德州大学阿灵顿校区，德国弗朗霍夫风能和能源系统技术研究院（IWES），西班牙马德里理工大学等多个国家的大学、研究机构和企业建立了人才培养和科研合作关系。

（十一届全国人大代表山东皇明集团董事长）

编辑

黄鸣，国际太阳能学会（ISES）副主席，中华人民共和国第十届、十一届全国人民代表大会代表，中国可再生能源学会副理事长，中国节能协会副理事长，中国农村能源行业协会副会长，教授级高级工程师，皇明太阳能股份有限公司、山东亿家能太阳能有限公司董事长。

黄鸣

（九三学社上海市委员会专职副主委）

黄鸣，女，1961年9月出生，汉族，上海市人。大学本科学历，学士学位，研究员。2000年9月加入九三学社，1983年7月参加工作。现任九三学社上海市委员会专职副主委，上海市政协常委。

1983年7月毕业于同济大学。1983年7月起在中国船舶工业第九设计院工作，1983年7月至1990年12月任九院环境工程设计研究所助理工程师，1989年被评为工程师，1991年1月至1997年5月在九院工程总体设计研究所工作，任主任工程师，1995年3月晋升为高级工程师，任所长助理，1996年任副所长。1997年6月至2000年5月任九院全面质量管理办公室副主任（1999年主持工作），2000年6月至2001年12月任九院总工程师办公室主任，2002年1月任九院技术发展部主任，2005年12月晋升为研究员。2007年4月起任九三学社上海市委员会专职副主委。

曾任九三学社上海市第十四届委员会常委，上海市第十二届人大代表。

循环经济是人类经济活动的生态规律的科学的研究。循环经济是基于资源的高效利用和环境友好型的社会生产和再生产活动，一个新的生产方式的特点。所不同的是，传统的经济增长模式：传统的地球从一端的地球无限的资源库和污水处理领域的经济增长，大量的矿产资源生产消费类电子产品中的大量的废水，废气和环境排放废物，而另一端为“资源 - 产品 - 废弃物”的线性经济增长模式的一种表现。循环经济的生产和再生产周期的各个方面，需要使用所有可用的资源，提高资源利用率??，代谢和/或共生关系的效率，延长了产业链，被遗弃的 - “资源 - 产品 - 再生资源”的表现密集的经济增长模式的形式。循环经济是解决资源约束的矛盾和环境污染的想法？的发展是人类社会实现可持续发展的有效途径。

循环经济在最近几年，不仅到中央的决策领域的中国，也成为了前所未有的关注的重点研究领域。体现了循环经济在中国，除了循环经济，协调，可持续发展的科学发展观的实践和经验的本地产业，循环经济发展规划和实施，在长大，但也反映了发展循环经济的重要中国提高资源的利用效率，缓解压力，对环境的污染，实现社会经济的可持续发展。

：卡伦堡模式的一个典型案例

在丹麦的卡伦堡是一个沿海城市，是世界上最成功的工业生态系统模型。共生的植物群和动物群的产业生态系统的生态系统，适用于工业活动的原则，企业共存“的产业链。”卡伦堡生态工业园区，不同的废物转化为原料贸易公司是紧密相连的卡伦堡生态工业园，主要工业企业，电厂，炼油厂，制药厂和石膏板厂。这四家企业为核心，废物或产品在生产过程中，通过各种形式的贸易为其他公司使用的原材料，或取代部分的原料，企业链的温室农场，农场，硫酸厂供热站，水泥工厂农场

循环经济的内涵及产生背景

周期“循环经济”的生态意义周期，而不是??？？在经济意义上的循环。生态的良性循环，经济活动中的物质循环和新陈代谢，这是循环经济的讨论的焦点主要是在经济意义上的时间点，从物质流的循环，反映中的交互面积？回路的要求，从空间

循环经济是人类发展模式的反映，它是一个不断发展的过程。在第一次工业革命之前，人类干预自然，环境的污染和生态破坏的能力仅仅是局部的，小的，不起眼的，其影响是有限的工业革命后，社会生产力的快速发展，人口的迅速增长，人类社会活动的规模不断扩大，能力自然寻求干预的环境也越来越大，资源消耗，速度，显着增加，废弃物的排放，限制和睡眠的主观认识相结合，从而导致更多的，更为严重的环境污染问题，污染事故发生频繁，人的生命构成更大的威胁的财产，以及社会经济的发展，在1962年，美国生物学家瑞秋卡森的“寂静春天出版的??，”一书中所描述的杀虫剂的广泛使用对人类健康和对环境的危害令人震惊的案例，生动的语言，敲响了工业社会，环境危机预警1970年4月22日，美国举行了大规模的游行示威，在保护全球环境，它标志着在1972年的全球性环境问题的高度关注，非政府学术组织，科学家，经济学家和企业家 - 罗马俱乐部发表“增长的极限”的报告，第一次正式发出警告世界：“如果世界人口，工业化，污染，粮食生产和资源消耗的趋势继续的限制，在这个星球上的增长将在未来的一百年。“这是第一个系统的经济增长和人口，自然资源，生态环境，科学和技术的进步报表视图之间的关系自然资源和环境容量的片面和悲观的一小部分，但外延生长的供应不切合点，但也提醒人们，从那时起，举世瞩目的生态环境作为经济增长的限制因素在同一年，联合国发表了“人类环境宣言”，郑重声明只有一个地球，人类对自然的开发和利用，同时也承担义务保持自然。

70年代20世纪以来，三大石油危机，让人们感受到了危机在资源供给，提高资源的利用效率已成为人们的追求。在同一时间，这是在海外发展循环经济，建立循环面向社会的西方国家，首先，在工业化的过程中，消耗了大量的自然资源，经历了一个漫长的时期，工业固体废物管理策略，在快速增长的发展中积累了大量的废弃物，如废钢铁旧汽车，废旧家电，废纸，废物回收利用的目标和要求，以降低经济发展的成本。事实上，正是因为这些废物的基础上，恢复，发展的物质基础循环经济发展。

/>最近几年，中国的宣传，促进世界经济周期的研究和发展。发表在家里和国外一方面，大量的工业生态学专着的生态和经济方面的或文章，但几乎没有循环经济专着，并没有看到国外高等教育的学科设置的循环经济。另一方面，截至2004年底，中国不仅有循环经济的文章，已发表论文近编译和出版的专着，循环经济可以说，循环经济是一个彻头彻尾的中国学者的概念，根据自己的国情，创新与发展理论和发展模式，出版业在2005年的热门话题。同时，经济形势，在越来越全球化的推进，循环经济是国外学者已经把前进的“中国因素”是没有例外，在深化周期理论到研究的世界经济，中国的圆形经济概念外国专家参与中国国际合作委员会（CCICED）环境与发展合作的中国专家，外国专家，促进循环经济在中国的发展，吸引了国际组织和外国政府的关注，并成为的关键领域之一与中国的合作。

在执行的每一个公民，每一个家庭，每一个社区，每一个企业，每一个地区，甚至中国的国家作为一个整体的经济周期，例如，一个家庭的节能，节水，垃圾分类活动，节约能源的办公楼，正面和背面的复印纸，硒鼓，水资源利用，清洁生产企业，资源综合利用的发展行业，废物分类及回收的社会，利用太阳能，这些活动可以重新使用，以减少产生的影响，这是一个圆形区域？经济系统的物质流。随着工业化和是不是就是中国的城市化进程还没有完成，它可以实现材料，降低了经济活动，除非它不再发展，这是违反了我们的立场和促进循环经济的出发点，这是说，有没有集中中国，以促进循环经济的发展。所谓的窄废物的回收利用循环经济，循环经济的发展，相当于“垃圾经济在垃圾经济”，日本提出建设循环型社会，强调废物减量化，再利用和回收，以及相应的静脉产业。周围形成所谓的“静脉工业废料回收行业，动脉产业动脉产业”，是指对自然资源的开发和利用，形成行业

研究基金会循环经济

，讨论纪律处分循环经济的基础，全面的自然科学和社会科学不能离开。

1生态基础

生态研究。随着仿生学循环经济的生物和环境科学是研究人的自然代谢循环，共生和组织经济活动的法律为蓝本，英国学者坦斯利（AG坦斯利）1936生态系统的概念，强调自然生物，地理，生物和非生物环境统一的生态系统，包括生物和周围所有的空间和所有的生物，直接或间接地影响机体的生物功能的影响经济增长，发展，复制，形态，生理功能和地理分布的环境条件，生态因素。法律生态系统可以概括如下：“整体，协调，循环，再生的生态规律被应用的领域，如农业，工业，循环经济的实践。 BR />

2，经济基础

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经济学的出生之日起，资源的分配，特别是分配稀缺资源的经济学研究。渐渐稀少的生态条件经济将扩张对生态环境的研究对象也就不足为奇了。

资源经济学，资源经济学，经济性质的，将被转换为一个自然生物资源的数据。自然资源和社会资源，社会资源，包括人力，知识，信息，科学和技术，以及资本的积累和社会的财富，其最大的特点是累积性的自然资源，包括土地，森林，草原和可变性。 ，降水，河流和湖泊，能源，矿产资源的基本功能仅限于某些类型的非可再生资源，包括经济研究和资源经济学的供给和需求周期，价格之间的关系和影响之间的关系税的供应和需求。废物原料“之间的联系行业的能力，形成和资源经济学的最终决定。

环境经济学，各国政府为促进循环经济的发展，因为它涉及到的外部问题的原因。福利经济学告诉我们：如果一种商品的生产或消费带来的成本不能反映在市场价格产生外部效应，外部是不直接参与这样的活动，企业或个人，一些有害或有益的影响的产品的生产和消费，外部经济“的有利影响，否则”外部不经济“生态环境是一项公益事业。作为一个公共的环境下，”公地悲剧“ - 过度使用非独家的消费者往往是由于供应不足，导致“搭便车”心理 - 往往会导致消费的非竞争性。通过发展循环经济，同时提高自然资源的使用效率，保护环境的目的。/>

3，工业生态

产业生态化，模拟自然生态的纪律，耶鲁大学和麻省理工学院于1997年发布了世界上第一个工业生态学报编辑里德Lifset第一个问题：“工业生态系统是一个迅速发展的科学分支，从本地，区域和全球层面，它是一个系统的能量流动，在产品，工艺，工业部门和工业经济，其重点是研究和物质流减少对环境的压力，行业在产品生命周期中的作用。 “工业生态学试图仿照自然的物质循环，企业制度的性质，生态链，产业链，实现多级传输，物质循环和能量效率的产出和资源的可持续利用。在自然生态系统中，生产者，消费者支出和可再生能源的生产相对简单，稳定，生态产业体系，无论是技术水平，但还远未达到水平之间的自然世界。

4，生态经济学 BR />

生态经济学整个社会科学（经济学），一个跨学科的自然科学（生态学）。生态经济学是研究再生产的过程中，经济系统和生态系统的物质循环利用，能量转换和价值观？ ？的扩散规律和科学的生态环境中的应用已经从纯天然意义上的人类生存的因子在社会意义上的经济因素，在人的一生有两方面的含义，需要良好的生态环境已经出现供不应求的良好环境，人们追求的幸福已成为在自然生态环境的废物吸收能力目标的1或接近饱和，和甚至在某些方面已经被重载，以继续其生产必须被复制到了新的环境容量，在需要投资良好的生态环境（生态恢复与污染控制）的建设，已成为一个“产品”的劳动。换句话说，良好的生态环境为目标，从生产的角度，具有双重功能，也就是说，从点对生命的看法，已成为生产要素和条件

5，皮尔斯模型

在1965年，美国学者肯尼思·鲍尔丁（肯尼斯·尤尔特波，D）地球像飞船的SPASH船博尔丁（地球理论飞船）“一文中提出，人们不应该看地球作为一个垃圾场，是一个生态系统，回收废物回收废物及循环再造流（循环流动），可行性取决于一种共生关系，全球生态系统的闭环的所有元素和特性。但是，有没有长期的经济复苏，但与中央计划经济的中央计划经济。博尔丁的文章发表在1966年的地球太空船（太空船地球经济学）。这些建议在未来经济发展的飞船地球“类似的”太空人“的经济地球是一个寂寞的太空船，资料库将不会有无限的物质，无论是发达国家还是污染，人类必须找到自己的位置，在生态系统的物质再生产的周期博尔丁视为生态经济学，中国学者认为，循环经济的概念最早的倡导者。

英国环境经济学家大卫·皮尔斯图钦奈（皮尔斯，DW＆特纳，RK）1990年第一次使用的字循环经济（循环经济）。这两位作者在天然资源与环境经济学“，这本书的第二章题为”循环经济（循环经济），他们正试图建立可持续发展的原则的基础上，发展，建立资源管理的规则和物料流模型。任一回路废物 - 资源的可用性发挥了积极作用，或直接在自然吸收能力的压力，在后一种情况下，比自然的废水直接排放的吸收能力的工具或资源的可用性产生负面影响。基于这样的理念，包括吸收能力，皮尔斯和管理自然资源的两个规则：可再生能源的可再生资源的开采速度不降低它的速度，更小的排放量他们还介绍了对环境的废物流中的大于或等于环境的吸收能力。增加可再生资源的资源股：可耗竭资源（可持续发展）的特点，应赔偿，达到一定标准的生活我们必须减少消耗的资源或可再生资源类股票（提高效率）

类似的工业代谢，自然循环和工业循环循环经济模式。两个繁殖周期，也就是，复制和消费提供了物质基础产生超过直接消费效用的原料（如美的欣赏）。废物，废物环境消化吸收自然循环被吸收到经济系统的收入来源，假设的自然同化能力的行业周期，更多的资源，以减少压力。此外，还可以帮助血液循环，以减少对环境的同化能力的压力。产业周期，但是，需要资金投入，并产生额外的压力吸收能力。意味着二次污染，导致下降的吸收能力。

循环经济发展的过程

在中国发展循环经济的逐渐清晰的内涵扩大的焦点进行调整，不仅为国家和执行环境法律，法规和标准，并制定了一系列的优惠政策，约束，并鼓励企业开展资源节约和综合利用，工业“三废”，促进，吃干榨尽“。可以推断，循环经济将成为实现可持续发展的途径之一。

已经做了很多的工作，在我们的国家，为了提高资源的利用效率

/ >>改革开放以来国家制定了一系列促进企业的能源，水，土地，材料和资源保护法规，政策，标准和管理措施，加大结构调整和技术改造力度，节约能源，并推广先进适用的技术，工艺和设备的开发，资源利用效率已大大提高。统计数据显示，：在2003年，中国的能源消费量每万元国内生产总值（GDP）（GDP）在1980年，下降65.5％万元GDP用水量下降84.7％，比1980年的综合利用，工业废物“的14.6倍，1985年产值12.4倍的总价值废品回收的材料，1985年，经济，社会和环境效益的有机统一。

首先，工业废物的综合利用。在重新冶炼渣屑制砖或烧制水泥，废钢回收税收减免等政策激励，在中国，一些企业和冷却水的再利用，和其他措施，以进行企业资源的再生或循环再造。全国工业“三废”十亿人民币在2003年的产值综合利用，工业固体废物综合利用率达到53％，综合利用率约65％？粉煤灰，煤矸石综合利用率约56％。

回报。我们的城市，包装材料，如酒精和烟草包装纸箱回收废旧物资回收已经形成了相对的废物流零售商供应商，制造商返回给批发商，批发商，然后专注于分散的一些废料集中的废品分类回收再利用，金属到冶炼厂，旧家具，废纸，塑料，废木材，废旧家电回收行业，已形成了网络和规模，在2003年，超过5000名各类废旧物资回收企业，回收网点160 000 3000回收和加工企业，从业人员140余人，可再生资源的回收价值约50亿元人民币，并调整的废物和回收网点遍布全国各地的发展模式。过程

重用的生产和消费，无论我们的维修队伍，从事机械生产的消费领域，电器等产品领域，近年来，一些公司进行了探索和实践开始，在一个手报废汽车发动机使用的机电产品再制造，资源循环利用的包装材料，如玻璃容器，纸箱，周转箱回收和循环利用。提高资源的利用效率，另一方面，老款车型，以解决供应配件停产的产品更新，可谓一举多得。此外，国家鼓励发展的跳蚤市场，充分利用的跳蚤资源，满足低收入消费群体的需求。

四，环保产业的快速发展。 “结束”不属于循环经济领域，但循环经济的内容。城市生活垃圾分类热利用，回收和最终处置的垃圾堆肥和垃圾填埋气，废物转化为能源，并形成产业链，循环经济的内容，在2003年，超过40个利用垃圾发电或热力公司。速度？了沿海地区形成了小型和中型的企业进入园区，集中式污水处理模式的过程中，以市场为导向，工业废水和污水处理。不仅是为了减少污水处理的资金，一些企业成为当地的纳税大户。

努力促进循环经济，加强宣传国家的发展在最近几年有所增加。循环经济作为一个新的概念，是一个渐进的认识和深化的过程。近年来，国家有关部门，新闻单位要加强循环经济的概念，这个想法吗？宣传，发展循环经济，绿色服务（第三产业），环境标志认证体系，绿色学校，绿色社区，绿色政府采购促进循环经济的方向，在一些地方创造一个良好的社会氛围。

组织试点示范工作。中国的循环经济试点工作在三个层次上进行。促进在企业层面的清洁生产和生态工业园区，建立工业园区，发展循环经济省，市试点，并取得了初步成效。

积极推行清洁生产。中国是国际上公认的清洁生产，更好地在发展中国家。 1993年，中国利用世界银行开展清洁生产试点项目，酿造，造纸，化工等行业，通过不断改进设计，使用清洁的能源和原料，采用先进的技术和设备，完善的管理和其他措施，以提高资源利用效率，减少或避免污染物的产生。国家有关部门，把重点放在一些主要的清洁生产技术的开发和产业化示范工程，并在全国20多个省（自治区，直辖市直属中央政府），20多个行业，400多家企业开展清洁生产审计，建立了20个行业或地方的清洁生产中心，超过10000人参加了清洁生产的不同类型的培训，以提高工业污染预防和控制的能力。

在一个集中的区域，以促进生态产业发展。行业的上游和下游企业，经济开发区积极发展生态工业废料，这些园区的生态原则的基础上，延长产业链条，从上游企业，组织生产，高效率的区域或企业集团，废物代，甚至之间的最低限度的“零排放”的资源分配，国家环境保护总局（SEPA）已批准的14种在江苏省生态工业园区建设的公园有不同的功能，基本浪费盒回收产业链在上海，天津开发区形成无废物排放园区。这些做法可以总结和推广。

生态农业的发展取得了长足进步。 20世纪90年代以来，两组51个生态农业示范县，农业部部，国家批准。经过积极探索领域的农业，水产养殖业，农产品加工业，总结了数以百计的生态农业的接触角的材料，生态农业模式的物质代谢型模式。工业共生和混合三大类。

法律，法规和政策，创造体制环境

改革开放以来，中国政府的法律，法规，政策，标准和发展循环经济的措施，建立一个有利于资源节约和环境保护的约束和激励机制引入的制度环境。

首先，法律和法规不断完善。 “清洁生产促进法”，2003年1月1日实施第九条规定：“调整产业结构，发展循环经济，促进资源和废物综合利用，再生资源和更有效地利用环境影响评价法”， “节约能源法”，“可再生能源法”，发展循环经济的要求，在2004年修订的固体废物污染环境法的预防和控制：“国家固体废物污染环境的防治，实行减少固体废物和危险的充分合理利用固体废物和无害化处置固体废物的原则，促进清洁生产和循环经济发展。 “国家也推出了节能和长期规划。废弃电器电子产品回收处理，清洁生产审计方法，勾勒出规定的节水技术介绍当地的法律法规还介绍了2003年左右，陕西，辽宁，江苏，其他省份和城市，如沉阳，太原已经制定了地方清洁生产政策和法规。贵阳市建设循环经济生态城市条例“的颁布和实施。这些都是在依法奠定了基础，并促进循环经济的发展。

通过优惠政策，鼓励企业发展循环经济，综合利用资源，废料，回收利用和环保产业，循环经济的重要组成部分，一直是国家鼓励和支持的工作积极性和主动性。为了调动企业开展资源综合利用，国家制定并实施了一系列优惠政策，以鼓励资源综合利用。例如，在1996年，由国家经贸委等部门的批准国务院（国发[1996] 36号），综合利用资源，为进一步发展的“意见”，国家资源的综合利用，经济和社会发展的长期战略方针。

制氢的常见方式包括：

这是五种常见的制氢方式，第一种的常规燃料指的是天然气，均为不可再生的化石燃料；很显然这种方式不能普及，投入巨大的人力物力和财力去研发电动 汽车 ，初衷正是为了减少对常规能源的依赖，同时去减少二氧化碳排放，可是通过这种方式会产生大量的二氧化碳，会加剧温室效应；且国内天然气的储能比较有限，满足CNG车辆使用都有压力，更别提去制氢了。

甲醇重整制氢也标记哦常见，上世纪应用的很广泛，理论上用甲醇制氢确实能做到无排放，但是甲醇可不像江河水一样随处可取；制备甲醇主要是以一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成，使用的原料主要是天然气、石脑油、重油、煤炭和焦炭等，燃料是否清洁不能只看燃料本身，还要看获取或制造燃料是否存在污染，那么用甲醇制氢就不是理想选项了，车辆燃烧甲醇也没有什么意义。

工业副产品制氢主要是从焦炉煤气变压吸附工艺制氢，作为副产物仍旧要去看主体，主体本身不够清洁也就不用讨论氢气的规模化生产与应用了。水铝制氢技术近几年热度较高，但这种制氢的方式同样存在污染的问题，以目前的技术似乎就没有“清洁制氢”的理想方式，至此似乎决定了氢燃料普及无望，唯一的希望就是“电解水制氢”，然而看起来还是不靠谱。

2021年出现过“拉闸限电”，初衷不论是为了去垃圾产能还是对虚拟币行业进行打击，实际上也确实有用电紧张的问题；那么电解水制氢也就行不通了，电解水可以获得氢气，这是个很成熟的制氢方式，但是损耗也特别大。

氢燃料 汽车 不是“用氢气替代天然气”，以燃烧氢气产生热能的“燃气车”，本质实际是电动 汽车 。

氢气加注到氢燃料 汽车 的储氢罐里，增程模式中为消耗氢气发电，电流输入到电池组和电机以实现充电和驱动车辆行驶；这是典型的“增程式电动 汽车 ”，一公斤的氢在车辆上通过燃料电池发电，能转化出大约20kwh左右的电能。普通代步车高速巡航驾驶的电耗都在20kwh/100km以上，中大型车可以达到30kwh左右，也就是说“百公里氢耗可以达到1.0-2.0kg”。

但是用电解水制备一公斤的氢所消耗的电大约为60kwh左右，那么跳过“电制氢、氢转电”的流程，是不是等于这种氢燃料增程电车的实际耗电量达到了60-120kwh/100km左右了呢？实际上就是这样，这是在浪费有限的电能。

有些说法认为光伏发电、电解水制氢、氢燃料增程的方式可行，这看起来也有些天方夜谭；光伏发电的效率不高，按照 计算的话，1 的发电功率能有200瓦左右就算不错。假设一台车要加注5kg的氢，制氢需要耗电300kwh左右，想要在一小时内获得300kwh的电能，需要的是大约1500 的光伏发电板，发电板的成本是相当高的哦。

所以用这种方式制氢的成本也会非常之高，其次储氢罐的成本也非常高，目前每公斤高压储氢的成本在6000元上下，实制造成本极高、储备和运输成本极高，这样车即便量产也用不起，所以氢燃料 汽车 目前看来没有什么前景可言。

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我们单位就有负责制造氢气的车间，很危险！特爱容易爆炸，有一次爆炸，两百多公斤的阀门飞出好几公里！给附近老百姓的房子都震裂了。我们的技术就是烧煤然后产生一氧化碳在通过反应得到氢气，成本很高。氢气不易储存和运输，还爱爆炸！如果装到 汽车 上，稍微泄露一点，遇到一点打火就容易爆炸！

2022年，即将到来的北京冬奥会刮起了一阵氢能源的旋风。冬奥会的火炬传递，全部采用氢能源。在核心赛区，延庆和张家口投入了700余辆氢燃料大巴车，用于日常的交通运输。

这股“氢旋风”还刮到了A股市场上，氢能源概念红到发紫，刺激个股频频涨停——主营气体运输装备的京城股份，在去年12月份实现了14个涨停板，股价单月飙涨300%；主营高压容器的石重装实现了六连板；开发氢能电源产品的动力源，也在上月下旬连续三个涨停板。

这是氢能源在当下火热的缩影。与其他新能源相比，氢能源不仅储量大、无污染，还兼具零碳排的特性。每单位质量所蕴含的能量更是石油的3倍、煤炭的4-5倍。除此之外，氢能源应用场景广泛，氢燃料电池可以供给重载卡车、有轨电车、船舶、无人机、分布式发电等行业；绿色制氢还可消纳太阳能和风能发电间歇式、状态高低起伏不定的问题。

根据中国氢能联盟的预测，到2025和2035年，我国氢产业产值将分别达到1万亿和5万亿规模。

氢能前景固然广阔，但落地的困境却不容忽视。

在国外，日美的氢能源能占到各自能源总量的10%以上。日本拥有世界上数量最多加氢站，美国则拥有最低廉的氢能源价格，两国燃料电池应用均已经投入商业销售。

反观国内，当前氢能源的占比只有4%。据未来智库测算，2020年我国氢能总成本约为60-80元/kg，距离30元/kg的可商用价格相距甚远。

氢能源价格居高不下，还要追溯到制氢、储氢和运氢三大环节，它们使我国氢能发展面临着开局不利、技术瓶颈与规模化约束等重重难题，令“降成本”困难重重。

那么，氢能降成本难题究竟如何拆解？又如何破解？

01 点歪“ 科技 树”的制氢

中国的能源结构可以归纳为“富煤、贫油、少气”。这种特殊的结构令中国成了名副其实的“煤炭大国”——大量的化工产业平均每天要消耗掉95万吨的煤炭资源，同时产生巨量的化工副产物。

这些副产物中，焦炉气和氯碱等是极其便利的制氢原料。我国氢能源产业发展的初期，就依托化工生产中的副产物作为主供氢源的原材料，以节省制氢投资，降低成本。

借助原生资源的优势，短短几年间，我国就成为世界第一大产氢国。2020年中国氢气产量突破2500万吨，已连续多年位列世界第一。

但成也萧何，败也萧何。

依托化工副产物生产的氢能源，有个致命的问题——不能算作真正的“绿色能源”。

事实上按照制氢工艺的不同，氢能源大体分为 “灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”三类。其中，借由对工业副产物进行提纯获取氢气，俗称“灰氢”。通过裂解煤炭或者天然气所得的氢气，便是“蓝氢”。“绿氢”则是通过可再生能源、电解水等方法，实现全程百分之百零碳排、零污染。

“灰氢”和“蓝氢”本质上仍然是用化石燃料提供能量，会产生大量的碳排放。相关研究表明，制造“蓝氢”所产生的碳足迹，比直接使用天然气或煤炭取暖高出20%，比使用柴油取暖高出约60%。而“灰氢”的污染还要高出18%-25%。纵使有碳捕捉与封存技术（CCS）降低碳排放，依旧是杯水车薪。

也就是说，要符合氢能源产业零碳排的核心理念，产业界只能期望于绿氢。

但中国的绿氢产能着实少得可怜。由于我国氢能源产业相较欧美日发展较晚，为了在短期内快速发展，我国优先选择了依托于优势资源煤炭发展氢产业，其代价便是，“绿氢”制备所需的基础建设的投资和相关技术迟迟未有发展。2020年，我国灰氢的占比超过60%，绿氢尚且不足1%。

一笔经济账可以看出绿氢与灰氢的成本差距：

在我国，电解水制氢的平均成本是38元/kg，其中电力成本要占到总成本的50%以上，而使用工业副产物制氢，平均成本仅仅只8-14元/kg。这意味着，工业电价要从当前的0.6kW·h对半折到0.3kW·h以下，绿氢才能在市场上具有竞争性。

但对标欧美日等国家，欧盟的绿氢的成本价低于14元/kg；美国的绿氢在12元/kg左右，而日本的绿氢成本固定在13.2元/kg。

如何让绿氢从奢侈品行列变成经济适用型，成为困扰中国氢能产业的一大难题。

而进一步拆分成本，造成绿氢高成本的两大因素分别是电力消耗量和架设电解槽费用。欧美给出的解答是政府引导+技术革新。

在欧盟，从2020起由政府牵头投资相继安装了6千兆瓦的可再生氢能电解槽，降低企业制造绿氢时电解槽的费用。

在技术上，欧盟摒弃采取工业用电电解水的模式，而使用PEM技术电解制氢。PEM技术的电解池结构紧凑、体积小，这使得其电解槽运行电流密度通常是碱性水电解槽的4倍以上，效率极高，平均每生产1立方米氢气可节省1千瓦时的电力。

想要让这个棵歪掉的“ 科技 树”回到正轨，就需要投入很高的时间成本和资金成本。

去年11月，中石化建成首座PEM氢气提纯设施，其阴极和阳极催化剂、双极板以及集电器等关键核心材料部件均实现国产化，制氢效率达85%以上。而这笔投资的门槛是数十亿，研发周期在两年以上。

宝丰能源也在斥巨资投入绿氢项目。其在互动平台上表示，2021年4月，耗时两年后，公司首批电解水制氢项目全部投产，预计年产2.4亿标方“绿氢”和1.2亿标方“绿氧”。据其公开披露数据，近两年来，宝丰能源在绿氢项目上已投入超过20亿元。

除了两家代表性头部企业以外，绝大多数中下游的企业，仍在生产灰氢。如何将点歪的灰氢 科技 树扭转回绿氢产业，必将需要长时间的产业引导。

02 被“氢脆”卡脖子的储氢

作为一种化学性质活泼的气体，氢气生产之后，需要用一种既安全又经济的方式储存起来。储氢不仅是令我国头疼的难题，而且在全世界，都没有很好的解决办法。

国内的主流方法是采取高压气态储氢。目前，我国储氢瓶的成本造价在27000元左右，同时配套设施的价格在15万元，对标美国，储氢瓶的价格也在22000元左右，略低于中国，但同样高昂。

高成本源于氢顽皮的特性，学术上称作“氢脆现象”。

所谓“氢脆”是指，氢气会在金属晶粒附近聚集起来，破坏金属的结构，让金属胀气变脆。氢气会在金属内累积成18.7兆帕的高压，这是地表气压187倍。更糟糕的是，氢脆一经产生，就消除不了。

氢脆在 历史 上引发过严重的事故。

1943年1月16日的晚上，俄勒冈州造船厂发出巨响，尚未交付的自由轮一下子断成了两半，这在当时引起了巨大的恐慌，众人都以为是纳粹的黑 科技 。

无独有偶，2013年，世界上最宽的桥，旧金山-奥克兰海湾大桥为即将到来的通车进行测试。然而仅仅2周，负责把桥面固定在水泥柱上的保险螺栓就出现了裂痕，96个保险螺栓里有30个坏掉了，使得这座大桥几乎成了废品。

为了缓解“氢脆”的困扰，全球想出了一种特殊的解决方法——低温液态储氢。将氢气压缩成液体，能大幅避开气态氢造成的安全隐患。

学界普遍认为，液氢储运技术是储氢技术发展的重要方向。

但目前，我国液氢储运技术相对落后，缺少大容量、低蒸发率的液氢存储设备的开发。仅有的一些研究，多聚焦在高压气态储氢方面。

例如，2020年，中科院宁波材料所使用高强高模碳纤维作为储氢瓶的内胆，大幅提升了储氢瓶性能。企业方面，京城股份投建了全亚洲最大的高压储氢瓶设计测试中心及生产线。

储氢成本的大山，路漫漫其修远兮。

03 “爹不疼妈不爱”的运氢

作为氢气“出厂”前的最后一步，运氢在整个氢能产业链中地位举足轻重。

然而长期以来，我国的氢气运输产业处于“爹不疼妈不爱”的境地，没有系统性的规划——几乎所有中央和地方层面的战略规划中，都提到了制氢和终端应用环节。

理论上，氢气运输产业分为短途和中长途两种。短途的运输可依赖长管拖车，中长距离的运输对成本敏感许多。其中一种经济的方式，是先将氢气转为高密度的液氢状态再进行运输。

液氢能适应陆运和海运的模式。在陆运上，液氢储罐最大容积可达到200立方米，是长管拖车模式的2倍。海运的液氢储罐最大容积可达到1000立方米，在欧洲和加拿大氢气运输中，就均采用液氢海运的模式。

如此重要的液氢在中国却产能极低。目前，液氢工厂仅有陕西兴平、海南文昌、中国航天 科技 集团有限公司第六研究院第101研究所和西昌卫星发射中心等，主要服务于航天发射， 总产能仅有4t/d， 最大的海南文昌液氢工厂产能也仅2t/d。目前， 中国民用液氢市场基本空白。

而对标欧美，美国是全球最大、最成熟的液氢生产和应用地域，拥有15座以上的液氢工厂， 全部是5t/d以上的中大规模，总产能达到375t/d。此外，亚洲有16座液氢工厂， 日本占了2/3。

另外一种是借由管道运输，但现实是，我国氢气管网严重不足，全国累计仅有100km输氢管道，且主要分布在环渤海湾、长江三角洲等地。在2016年的统计数据，全球共有4542km的氢气管道，其中美国有2608km的输氢管道， 欧洲有1598km的输氢管道。

目前，我国仅仅在《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》提到，期望在2030年建成1000m长的氢气运输管道。而对比国外，管道运输已经开始全面与上下游形成联动。

例如，德国在北莱茵至威斯特法伦州铺设的240km的氢气管道，在给用户供氢的同时这些氢气管道也为工业所用。德国Frankfurt的氢气管道直连加氢站与氯碱电解工厂，可以免去压缩机直接供氢。

总结来说，由于上层规划的缺失，我国氢能运输仍处于“地方割据”的局面，还未形成规模经济。

04 破题关键词：液氢

氢能源产业的相关的难题是多方面的，但抽丝剥茧，氢能源产业迫切需要解决的问题集中在存储和运输之上。

原理很简单，“绿氢”的生产技术可以逐步迭代，但氢气如果不能长期低成本地存储，生产再多的“绿氢”都是徒增消耗。

此外，氢气如果不能便捷运输，氢能的广泛应用就是无从谈起。对照电力行业，正是高压输电技术的成熟，电力才能在全国范围内大规模应用。

而储氢与运氢问题的源头，在于液氢。

无论是存储端的低温业态储氢技术，还是中长距离的液氢运输，都少不了大规模液氢的身影。因此，如何提升液氢产量、开发相关储运设备，是氢能应用降成本的关键。

欧美日氢能产业的发展也能佐证这一点。欧盟早《未来氢能和燃料电池展望总结报告》就提到液氢重要性，同时在液氢方面的投资也从不吝啬。2021年在法国，一个液氢厂的投资就超过1.5亿美元。

美国垄断了全球85%的液氢生产和应用，根据美国氢能分析中心的统计，在液氢的帮助下，美国的氢能源被大量用于石油化工行业和电子、冶金等行业，两大行业平均每年要消耗掉82000吨的液氢。

日本则在液氢加氢站方面走在了前列。液氢加氢站具有占地小，储量大的优势，甚至能完成制氢就发生在加氢站里。

目前，日本有建成142座，占全球加氢站总数的25%，依托于加氢站，日本燃料 汽车 投放使用全球领先，燃料 汽车 的商业化也是全球最好的。

所以，中国的液氢亟需从当前军用、航天领域，走向大规模民用环节。

思考欧美日液氢的发展历程，我们有许多借鉴之处，概括而言，包括三点：

一、政策引导，为相关工作提前铺好路。2021年5月，国家相关部门陆续出台了《氢能 汽车 用燃料液氢》、《液氢生产系统技术规范》和《液氢贮存和运输技术要求》三个文件，制定了三项国家标准，这将对液氢发展起到关键性引领作用。

二、龙头企业牵头，建成大规模氢液化系统。液氢生产工厂的建设成本高，必须由龙头企业率先投产，提高生产规模，才能有效降低单位成本。

三、系统整合相关资源，发挥产学研机制作用。例如，建立政府、研究机构和企业的氢能源产学研合作平台，将科研产品第一时间应用到实际生产当中。

05 结语

世界已进入双碳时代。国际氢能委员会预计，2050 年氢能源将占全球能源消耗总量的18%，催生年产值2.5万亿美元的产业。

世界各国对氢能源越发重视，欧美日各国氢能源产业的规划已经做到了2050年后，并且还在迭代更新；而在我国，自2021年氢能被列为“十四五”规划重点发展产业后，国家和各地政府迅速出台了400多项政策，规划了2025年之前的产业发展目标。

一场事关产业政策、技术竞技的产业争霸赛已经打响。

至于录取比例的话，我不是很清楚，你可以咨询中欧学院的教育中心负责人。奖学金方面都是全额奖学金，硕士第二年有申请出国实习3-6个月的机会，这个有公费也有自费，根据你的学业成绩和研究成果来决定。

就业方面，毕竟学院是中欧合办的，起点相对比较高，但是也因专业不同而有所区别，专业虽然统称为“新能源科学与工程”，但是分类包括：热动，机电，电气，生科，光电等。其中据我所知，就业最好的是电气和机电方向的，最难的是光电和生科，尤其是光电，因为这边的光电主要是光伏，也就是太阳能方向，而非光通信，电子之类的，如果没有很好的研究成果很难与那些博士生竞争（中欧读博的人很少，基本都是硕士直接找工作），毕竟博士生5、6年下来肯定在学术上有一定建树，文章和期刊也比硕士生有优势。当然，难只是相对的。这几年国家大力发展新能源，光伏企业也会一转这几年的颓势。总之，就业还是得看个人情况，相信自己努力就会有回报！