河南发布氢能源发展规划 将适度超前布局建设加氢基础设施
易车讯 日前,河南省印发了《河南省氢能产业发展中长期规划(2022—2035年)》和《郑汴洛濮氢走廊规划建设工作方案》。《规划》明确了发展目标,到2025年河南省氢能产业关键技术和设备制造领域取得突破,产业链相关企业达到100家以上,氢能产业总产值突破1000亿元。推广示范各类氢燃料电池汽车力争突破5000辆,氢气终端售价降至30元/公斤以下,建成3-5个绿氢示范项目。郑汴洛濮氢走廊基本建成,郑州燃料电池汽车城市群示范应用取得明显成效,初步建成氢能国家级先进制造业集群。
方案提出,到2025年,突破氢能产业链关键零部件及系统集成核心技术,引进和培育产业链相关企业超过100家,打造国内领先的氢燃料电池整车及核心零部件生产企业2—3家,氢能产业年产值突破1000亿元。低碳低成本氢气供应体系初步建立,建成3—5个绿氢示范项目,适度超前布局建设一批加氢基础设施,氢气终端售价降至30元/公斤以下。
具体来看,河南将重点打造“一轴带、五节点、三基地”的“郑汴洛濮氢走廊”。“一轴带”即郑汴洛濮氢能应用示范轴带,重点建设郑汴洛文化旅游城际客运氢能示范项目、郑汴濮陆港联运物流集散货运氢能示范项目、郑汴洛濮绿色低碳市政交通氢能示范项目;
“五节点”即郑州、开封、洛阳、新乡、濮阳五大产业支撑节点,形成国内领先的氢能装备产业集群;
“三基地”即豫北、豫西北、豫中南三大氢能供给保障基地,发挥工业副产氢资源丰富的优势,建设豫北、豫西北、豫中南3个氢能供给基地,探索绿氢生产供应方式,拓展绿氢供给渠道。
河南鼓励有能力、有需求的地方出台政策,适度超前布局加氢基础设施。优先在骨干高速公路、国道沿线建设加氢站,鼓励现有加油(气)站、充电站增加加氢功能;搭建氢能智慧供应平台,建立氢气运输联动机制,实现多氢源、多运输方式、多加氢站间灵活调度。
结合濮阳、安阳、焦作、济源、许昌、平顶山等地焦化、氯碱企业的副产氢资源,进一步优化提升工业副产氢品质,为燃料电池应用提供低成本、稳定供应的氢源保障。同时,鼓励风光资源较好的豫北、豫西等区域,探索建设风电制氢、光伏制氢等可再生能源制氢示范项目,不断降低绿电及绿氢制取成本。
河南将提升氢能制、储、运、加全链条装备制造能力,重点发展水电解制、储、加一体化和撬装式加氢、移动高压加氢等技术设备以及加氢站控制集成系统,加速压缩机、储氢罐等关键部件产品国产化,降低加氢站建设和运营成本。
发展氢燃料电池及燃料电池整车核心产业,建设国内先进的燃料电池汽车产业示范集群。据了解,预计到2025年,河南氢能产业关键技术和设备制造领域取得突破,产业链相关企业达到100家以上,搭建产业合资合作平台,深化与产业链上下游骨干企业合作,争取优势企业在豫布局相关装备研发、产品设计和制造基地,实现本地规模化生产。
支持高校、科研院所、企业加快建设重点实验室、前沿交叉研究平台,开展氢能应用基础研究和前沿技术研究。布局建设省级技术创新中心、工程(技术)研究中心等创新平台,争创国家级创新平台,支持行业关键技术开发和工程化应用。
积极引进高层次氢能领域创新型团队。加强与国内外知名高校、科研机构合作,协同推进氢能产业关键技术联合研发,为氢能产业发展提供智力支撑。
此外,河南将强化各职能部门在氢气制、储、运、加、用等环节的监管责任,指导企业研究制定氢能突发事件处置预案、处置技战术和作业规程,开展专项演练,及时有效应对各类氢能安全风险。
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文/熊华文 符冠云,国家发改委能源研究所,环境保护
当前,世界各国都在加快推进氢能产业发展,初步形成了四种典型模式,即以德国为代表的“深度减碳重要工具”模式,以日本为代表的“新兴产业制高点”模式,以美国为代表的“中长期战略技术储备”模式和以澳大利亚为代表的“资源出口创汇新增长点”模式。我国在推动氢能产业高质量发展的过程中,应充分参考借鉴国际经验,进一步明确“初心”与“使命”、目标与路径,以推进能源革命为出发点,构建“大氢能”应用场景,统筹推进氢能产业技术与市场、供应与需求的协调发展。
氢能作为二次能源, 具有来源广泛、适应大范围储能、用途广泛、能量密度大等多种优势。随着氢能产业的兴起, 全球迎来“氢能 社会 ” 发展热潮,欧盟、日本、美国、澳大利亚、韩国等经济体和国家均出台相关政策,将发展氢能产业提升到国家(地区)战略高度,一批重大项目陆续启动,全球氢能产业市场格局进一步扩大。对我国而言,加快发展氢能产业,也有现实而迫切的意义。具体来看, 发展氢能产业是优化能源结构、推动能源转型、保障国家能源安全的战略选择,是促进节能减排、应对全球气候变化、实现绿色发展的重要途径,是超前布局先导产业、带动传统产业转型升级、培育经济发展新动能、推动经济高质量发展的关键举措。
2019年是我国氢能发展的创新之年,“理想照进现实”特点明显— 战略共识基本成形, 探索 的步伐正在加快, 先进理念、技术、模式层出不穷。超过30个地方政府发布了氢能产业发展规划/ 实施方案/ 行动计划,相关的“氢能产业园”“氢能小镇”“氢谷”项目涉及总投资额多达数千亿元,氢燃料电池 汽车 规划推广数量超过10万辆,加氢站建设规划超过500座。我国在加快发展氢能产业的过程中,需要广泛参考借鉴国际经验。我们认为,对于国际经验的研究不应只停留在政策、措施和行动的简单总结及归纳层面,而应该深入分析各国发展氢能背后的初衷、动机、利益格局等内容。在充分了解各国资源禀赋、产业基础、现实需要等各方面因素的基础上,找到发展的方向、目标、路径、模式与政策措施之间的逻辑关系。换言之,不止要看“做了什么”,更要研究“为什么做”“做了有什么好处”等深层次问题。
从不同国家发展氢能产业的出发点、侧重点、着力点等方面看, 全球各国实践大致可总结为四大类型,本文称之为四种典型模式,即把氢能作为深度脱碳的重要工具的德国模式(法国、英国、荷兰等国做法类似);把氢能作为新兴产业制高点的日本模式(韩国做法类似);把氢能作为中长期战略技术储备的美国模式( 加拿大做法类似) 以及把氢能作为资源出口创汇新增长点的澳大利亚模式( 新西兰、俄罗斯等国做法类似)。
德国模式:推动深度脱碳,促进能源转型
德国能源转型近年来暴露出越来越多的问题。首先,随着可再生能源装机容量和发电量的稳步提升,维护电力系统稳定性成为其头等挑战。2019年德国部分地区出现了电力供应中断事故,暴露出其储能和调度能力不足的短板。其次,为提升电力系统供应能力,德国增加了天然气发电,但由此需要从俄罗斯等国家进口更多天然气,导致能源对外依存度提升。最后, 能源转型使带来能源价格走高,能源转型面临越来越多的争议。与能源转型陷入困境一脉相承的问题是碳减排进展不如预期。德国政府已经提出了2030年比1990年减排55%的中期目标和2050年实现碳中和的长期目标,然而自2015年以来碳排放量不降反升,2018年在暖冬的帮助下才实现了“转跌”。传统减排路径边际效益递减,急需开辟新途径,挖掘更多减碳潜力。
发展氢能可助力大规模消纳可再生能源,并实现“难以减排领域”的深度脱碳。电解水制氢技术发展迅速,规模提高、响应能力增强、成本下降,使其有望成为大规模消纳可再生能源的重要手段。在区域电力冗余时,通过电解水制氢将多余电力转化为氢气并储存起来,从而减少“弃风能”“弃光能”“弃水能”等现象,降低可再生能源波动性对于电力系统的冲击。与此同时,氢能具有高能量密度(质量密度)、电化学活性和还原剂属性, 能够在各种应用领域扮演“万金油”角色,对“难以减排领域”的化石能源进行规模化替代,实现深度脱碳目标。
围绕深度脱碳和促进能源转型,德国创新提出了电力多元化转换(Power-to-X)理念,致力于 探索 氢能的综合应用。具体而言,在氢气生产端,利用可再生电力能源电解水制取低碳氢燃料,从而构建规模化绿色氢气供应体系。在氢气应用端,将绿色氢气用于天然气掺氢、分布式燃料电池发电或供热、氢能炼钢、化工、氢燃料电池 汽车 等多个领域。现阶段,德国政府与荷兰等国正在开展深度合作,重点推广天然气管道掺氢,构建氢气天然气混合燃气(HCNG) 供应网络。其中,依托西门子等公司在燃气轮机方面的技术优势, 已开展了若干天然气掺氢发电、供热等示范项目。截至2019年年底,德国已有在建和运行的“P to G”(可再生能源制氢 天然气管道掺氢)示范项目50个,总装机容量超过55MW。此外,蒂森克虏伯集团已开展氢能炼钢示范项目,预计到2022年进入大规模应用阶段。
日本模式:保障能源安全,巩固产业基础
日本能源安全形势严峻,急需优化能源进口格局和渠道。日本的能源结构高度倚重石油和天然气,二者占能源消费比重高达2/3,因为国内能源资源比较匮乏,95%以上的石油和天然气都需要进口。能源地缘政治局势日趋复杂,断供风险犹如“达摩克利斯之剑”,再加上国际能源市场价格的大起大落,都会给日本能源安全甚至经济安全带来冲击。2011年福岛核事故之后,日本核电发展遇到越来越多的阻力,如果实现本土“弃核”,意味着能源对外依赖程度还要提升。因此,日本迫切需要在当前能源消费格局中开辟新的“阵地”,寻找能源安全的缓冲区和减压阀,摆脱其对于石油和天然气的依赖。
发展氢能可提升能源安全水平、分化能源供应中断及价格波动风险。日本未来消费的氢能虽然仍需要从海外进口, 但主要来自澳大利亚、新西兰、东南亚等国家和地区, 与中东、北非等传统油气来源地区形成了空间分离,进而分化了地缘政治风险。同时,石油和天然气在价格上有较高的关联度,两者仍然属于“一个篮子里的鸡蛋”。而氢能来源广泛,价格与油气的关联度不高,增加氢能进口和消费,能够在一定程度上分化油气价格同向波动对本国经济的影响。此外,氢能还能够提升本国的能源安全水平。日本是地震、海啸、台风等自然灾害多发的地区,能源供应中断情况经常发生。氢燃料电池 汽车 、家用氢燃料电池热电联产组件等设备在充满氢气或其他燃料的情况下,可维持一个家庭1 2天的正常能源供应。氢能终端设备的普及,还可以为日本减灾工作作出贡献。
日本氢能基本战略聚焦于车用和家用领域的应用,是产业和技术发展的必然延伸。日本在技术、材料、设备等方面拥有非常明显的优势, 尤其是已基本打通氢燃料电池产业链。经过多年耕耘,日本已在氢能领域打造出一批“隐形冠军”,如东丽公司的碳纤维、川崎重工的液氢储运技术和装备等。据统计,日本在氢能和燃料电池领域拥有的优先权专利占全球的50%以上,并在多个关键技术方面处于绝对领先地位。专利技术既是日本的“保护网”,也是其他国家的“天花板”。推广氢燃料电池 汽车 和家用燃料电池设备,一方面,可将过往的投入在市场上变现、获取现金流,另一方面,还能及时获取信息反馈,完善技术和设备,由此形成了“技术促产业、产业促市场、市场促技术”的良性循环和正向反馈。
美国模式:储备战略技术,缓推实际应用
美国氢能发展经历“ 两起两落”,但将氢能视为重要战略技术储备的工作思路一直没有改变。早在20世纪70年代,美国政府就将氢能视为实现能源独立的重要技术路线,密集开展了若干行动和项目, 但热度随着石油危机影响的消退而降温。2000年前后氢能迎来了第二个发展浪潮。2002年美国能源部(DOE)发布了《国家氢能路线图》,构建了氢能中长期愿景,启动了一批大型科研和示范项目,但后因页岩气革命和金融危机的冲击,路线图被搁置,不过联邦政府对氢能相关的研发支持延续至今。
在过去的10年中,美国能源部每年为氢能和燃料电池提供的支持资金从约1亿美元到2.8亿美元不等,根据2019年年底参议院、众议院通过的财政拨款法案,2020年支持资金为1.5 亿美元。总体来看,在近50年的时间里,尽管有起伏,但联邦政府将氢能视为重要战略技术储备的工作思路一直没有改变,持续鼓励 科技 研发使得美国能够保持在全球氢能技术的第一梯队。
页岩气革命是美国氢能发展战略被搁置的最主要原因。凭借具有经济、清洁、低碳优势的页岩气,美国已逐步实现能源独立和转型,而页岩气和氢能在应用端存在较多重合,对氢能形成了巨大的挤出效应。加州燃料电池合作伙伴组织(CaFCP)的数据显示,美国的氢燃料电池 汽车 市场已陷入停滞状态,在2019年甚至出现了12%的下滑,发展势头已被日韩、中国赶超。
澳大利亚模式:拓宽出口渠道,推动氢气贸易
澳大利亚一直是全球最主要的资源出口国,同时资源出口也是其最重要的经济增长引擎。根据澳大利亚联邦矿产资源部发布的数据,2019年资源出口直接贡献了该国GDP增长的1/3 以上。但传统的“三大件”(煤炭、液化天然气、铁矿石)出口已现颓势。在煤炭方面,长期以来澳大利亚在全球煤炭贸易中占比超过1/3, 主要目标市场集中在东北亚地区,然而近几年中、日、韩相继开展减煤控煤行动,煤炭出口前景暗淡。在铁矿石方面,中国买走了60%以上的澳大利亚出口铁矿石,而中国钢铁产量进入峰值平台、电炉钢比重提升,这都将拉低其对铁矿石的需求;在液化天然气(LNG)方面,尽管市场需求增长潜力仍然可观,但由于国际油价暴跌,LNG出口创汇能力也被大幅削弱。据世界天然气网站分析, 未来五年内澳大利亚LNG出口收入将持续收缩。
出于经济可持续发展考虑,澳大利亚政府急需找准新兴市场需求,拓宽出口渠道。2019年11月,澳大利亚政府发布了《国家氢能战略》,确定了15大发展目标、57项联合行动,力争到2030年成为全球氢能产业的主要参与者。打造全球氢气供应基地是澳大利亚发展氢能的重要战略目标。澳大利亚正积极推动与日、韩等国的氢气贸易,签订氢气供应协议,同时与相关企业开展联合技术创新,完善氢能供应链,扩大供应能力、降低成本。
如澳大利亚政府与氢能供应链技术研究协会(HySTRA,由川崎、岩谷、电力开发有限公司和壳牌石油日本分公司组成)合作组成联合技术研究组,开展褐煤制氢、氢气长距离输送、液氢储运等一系列试点项目。2019年年底川崎重工首艘液氢运输船下水,补齐了澳大利亚和日本氢气供应链最后一块拼图。这种“贸易 技术创新”一体化模式调动了各参与方的积极性,澳方可实现本国氢气资源的规模化开发,川崎等企业能够获得成本更低的氢气,技术研发团队获得了宝贵的试验田。
值得一提的是, 澳大利亚提出的低碳氢能,既包括可再生能源电解水制氢,也包括化石能源(尤其是煤炭) 制氢( 碳捕捉) 与储运技术。虽然化石能源制氢备受争议,但正是在煤炭出口增长乏力背景下的现实选择。
对我国的启示:明确氢能“协同互补”定位,构建多元化应用场景
每个国家发展氢能产业都有其“初心”和“使命”。德国模式将氢能视为手段,即发展氢能是为了破解能源转型和深度脱碳过程中出现的诸多问题;日本模式将氢能视为目的, 即发展氢能是关乎国家能源安全和新兴产业竞争力的战略选择,是迎合技术在市场变现中的强烈诉求;美国模式将氢能视为备选,即氢能只是众多能源解决方案中的一种,氢能发展与否,取决于其技术进步、成本下降等因素;澳大利亚模式将氢能视为产品,即乘着全球刮起的“氢风”,积极扩展出口产品结构,获取更多收益。
从上述对全球氢能发展四种典型模式的分析中可以看到,各国发展氢能产业均有其出发点和立足点,均考虑了各自的资源禀赋、产业基础、现实需要等多方面因素,大多遵循了战略上积极、战术上稳健,坚守发展初衷、不盲从、不冒进的推进策略。当前,我国有关部门正在研究制定国家层面的氢能产业发展战略规划,首先应该明确的是我国发展氢能产业的“初心”与“使命”、目标与路径等问题。参考借鉴国际经验,结合我国实际国情,本文提出我国氢能产业战略定位及发展导向等方面的三点建议。
一是明确产业定位,发挥氢能在现代能源系统中的载体和媒介作用。 国家《能源统计报表制度》已将氢气纳入能源统计,明确了氢能的能源属性,氢能即将成为能源系统的新成员,其发展必须服从和服务于能源革命的总体要求。需要认清的是,我国拥有多个与氢能存在替代关系的能源解决方案,因此氢能并非我国的必选项,而是备选项和优选项。因此,应从我国能源系统的核心问题出发,找准切入点,选择融入能源系统的合适路径。应利用氢能的特点和优势,发挥其在可再生能源消纳、增强能源系统灵活性与智能性等方面的作用,更好地与既有的各种能源品种互动,最终促进能源革命战略的深入实施。
二是提升认识视角,逐步构建绿色低碳的多元化应用场景。 2018年以来出现的各地区扎堆造车情况,既源于对氢燃料电池 汽车 发展前景认知过于乐观,又源于对氢能认识的局限。事实上,我国的氢能技术储备不足、产业根基不牢固,地区间差异非常明显,绝大多数地区都不具备将技术装备推向市场变现的能力和条件。而在深入推进生态文明建设和积极应对气候变化的格局之下,我国已经提出2030年前碳达峰和2060年碳中和的目标愿景,“难以减排领域”的深度脱碳将成为未来我国需要面对的重大问题。因此,应统筹经济效益、节能减碳和产业发展等因素,利用氢能具有的“高效清洁的二次能源、灵活智慧的能源载体、绿色低碳的工业原料”三重特点,逐步构建在交通、储能、工业、建筑等领域的多元化应用场景。
三是加强统筹协调,推动技术与市场、供应与需求“齐步走”。 氢能和燃料电池集尖端材料、先进工艺、精密制造于一身,兼具高附加值和高门槛属性。须清醒地看到,我国氢能产业与发达国家差距明显,远未达到大规模商业化的临界点,对价值创造功能不可预期过高。再加上目前产业利润集中在国外企业的事实,我国更应保持战略定力,坚持以“安全至上、技术自主、协调推进”为原则,不盲目追求市场扩张,避免强行通过补贴手段刺激下游需求,进而把大量补贴资金输送至国外公司。各地在谋划氢能产业发展过程中,应遵循“需求导向”原则,“自下而上”布局生产、储运及相关基础设施建设,推动氢能供应链各环节协同发展,避免某环节“单兵突进”。
据国家能源局2022年度储能研究课题评审结果公示,国家电投集团综合智慧能源科技有限公司(以下简称“智慧能源(国核电力院)”)实现新突破,承担《氢储能与电力系统耦合集成发展及商业模式研究》,探索氢储能助力新型电力系统发展的关键路径。
这意味着智慧能源(国核电力院)技术综合实力再次得到认可。依托 “绿氢技术发展研究中心”落地红利,智慧能源(国核电力院)项目团队深入思考电-氢耦合发展通道,叠加担当国家电投绿电转化技术总成单位集成效应,目前已全面铺开课题研究。
采取电氢双业务板块协同模式,初步形成电-氢耦合路径、商业模式设计以及氢储能分场景分区域产业发展布局等成果。
从辽宁朝阳我国首个天然气掺氢项目,到宁东化工基地国家电投首个可再生能源制氢示范项目;从绿氢技术发展研究中心落地,到氢储珠联璧合逐步成熟。在“双碳”背景下,氢储能在智慧能源(国核电力院)典型整体解决方案中,将发挥更加重要的作用。
7月29日,由中国电力企业联合会指导、协鑫(集团)控股有限公司(下称协鑫集团)主办的氢能产业发展论坛暨协鑫氢能战略发布会在京举行。中国能源研究会副理事长吴吟表示,能源行业排放占到全球温室气体排放总量的2/3,实现双碳目标的关键在能源。能源低碳发展有两大路径:化石能源低碳利用和大力发展可再生能源。当前,G20集团中已经有9个国家和地区发布了氢能发展战略,还有7个国家和地区正在开展前期研究。氢能产业呈现出良好发展态势, 科技 进步日新月异、应用场景层出不穷,未来氢能将在钢铁、能源、交通和建筑等领域广泛应用。
根据中国氢能联盟预测,到2030年,我国氢气的年需求量将达到3715万吨左右,在终端能源消费中占比约5%;到2060年,我国氢气的年需求将增至1.3亿吨左右,在终端能源消费中占比约20%。
中国电力企业联合会专职副理事长安洪光表示,通过新能源与氢能的耦合,可助力高比例清洁能源电力系统的稳定运行,解决长时间清洁能源处理和负荷需求的平衡问题,帮助难以减排领域深度脱碳。在他看来,“十四五”时期,将是我国碳达峰“窗口期”、氢能产业发展的发力期,也是氢能市场的培育期和氢能技术的追赶期。
随着减碳行动的开展和各项政策的加持,氢能发展势不可挡。据不完全统计,迄今已有河南、山西、湖北、安徽等超过30个省市对氢能产业发展作出了明确部署,有的还制定了详细的时间表、路线图和任务书。可再生能源制氢、燃料电池 汽车 示范城市群、加氢站建设等项目成行业投资热点。
氢从何处来?在碳达峰、碳中和目标下,回答好这一问题尤为重要。
根据不同的制取方式和碳排放量,氢能被分为灰氢、蓝氢和绿氢。2020年我国氢气来源中,62%为煤制氢,19%天然气制氢,仅有1%的可再生能源制氢,氢来源亟待“绿化”。中国工程院原副院长杜祥琬强调,氢能产业要实现高质量、可持续发展,其核心准则是从源头做到可持续,将波动性、间歇性的风能、太阳能转换为氢能,有利于储能和传输,具有零排放、零污染和可持续优势。
高成本是当前可再生能源制氢大规模推广的主要难题。“降低氢能使用成本是产业发展的关键所在。”在中国石油和化学工业规划院新能源发展研究中心主任刘思明看来,我国氢能产业急需模式创新,依托海外优质天然气资源,转化为氢气具有成本竞争力,国内京津冀、长三角、珠三角氢能产业率先发展,用氢也应避免长距离陆运。他认为,未来国内氢能市场将以“工业副产氢+短距离运输”模式为主,海外将以“优质资源转化蓝氢+长距离化学品载体运输”模式为主。
会议现场,协鑫集团旗下协鑫新能源正式对外发布公司氢能战略。根据规划,协鑫新能源氢能战略由蓝氢和绿氢两部分构成。具体而言,蓝氢目标――首期建成年产230万吨合成氨,逐步扩能至每年400万吨生产规模,可供应国内70万吨蓝氢;绿氢目标――计划到2025年建设100座综合能源站,达到40万吨年产能。
协鑫集团董事长朱共山表示,从空间结构上讲,在东部、南部等负荷中心发展蓝氢,在中西部地区等新能源大基地发展绿氢,一蓝一绿,协同发展。“协鑫新能源将打造不依赖补贴,完全市场化的零碳 科技 先锋企业,做全球综合实力领先的绿氢与蓝氢综合运营服务商。”
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近日,为统筹做好疫情防控和经济社会发展,帮助企业应对当前疫情影响,促进工业稳定增长,实现年度目标任务福建工信厅发布了《关于应对疫情影响促进工业企业纾困恢复加快稳定增长若干措施的通知》。
还记得北京冬奥会主火炬的
“微火”与“雪花”吗?
在开幕式上
点燃主火炬的燃料正是氢能
这也是奥运会历史上
首次实现火炬零碳排放
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氢燃烧的产物是水
燃烧过程完全零排放
可谓是清洁能源中的天花板
氢也是自然界存在最普遍的元素
据估计,它构成了宇宙质量的75%
又干净又多,岂不美哉!
正是看到氢能的广阔前景
今年3月,国家有关部门出台
《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》
明确了氢的能源属性
同时明确氢能是战略性新兴产业的重点方向
是构建绿色低碳产业体系、
打造产业转型升级的新增长点
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我国目前已经成为世界最大的制氢国
年制氢产量约3300万吨
超过三分之一的中央企业
已经在布局氢能全产业链
加速突破氢能全产业链关键材料
及核心技术设备瓶颈
“国家队”的氢从哪里来,往何处去?
今天就带您看个一“氢”二楚!
如何获得氢?
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发展氢能的第一步
就是形成完善的制备产业
从大自然中提取出足量的氢
以供使用
氢能按照制取方式可以分为
灰氢(普通化石燃料制氢)
蓝氢(普通化石燃料制氢
与碳捕捉、封存技术结合的制氢方案)
和绿氢(可再生能源电解水制氢)
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普通化石燃料制氢工艺流程图
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可再生能源及核能制取绿氢路径图
“双碳”目标下
中央企业发挥各自产业优势
在制氢产业“各显神通”
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中国石化:光伏制氢
2021年11月30日,我国首个万吨级光伏绿氢示范项目——中国石化新疆库车绿氢示范项目正式启动建设,投产后年产绿氢可达2万吨。这是中国石化第一个贯通风光发电、绿电输送、绿电制氢、氢气储存、氢气输运、绿氢炼化等绿氢生产利用全流程的典型示范项目。同时,重大机械设备、核心材料全部实现国产化。项目将替代原有的天然气制气方式,预计每年可减少二氧化碳排放48.5万吨。
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中石化计划在日后在全国建立7000座分布式光伏发电站点。光伏站点的建立,将进一步降低制氢成本,按制氢、运氢、用氢每项流程0.7元/立方来算,氢气价格约在2.1元/立方。
中国石油:电解水制氢
4月22日,中国石油可再生能源制氢示范项目输氢管道工程正式开工,建成后将为玉门油田160兆瓦光伏制氢示范项目顺利建设奠定基础。该项目设计建设160兆瓦光伏电站和7000吨电解水制氢生产线,预计2023年全面建成投运,年平均发电量达2.78亿千瓦时,生产绿氢7000吨。
中国海油:海水制氢、海上风电制氢
我国海洋资源丰富,而海水制氢原料成本低,且海水制氢品质更高。4月13日,中国海油正式成立中海石油(中国)有限公司北京新能源分公司,新能源分公司的主要业务为开展海陆风光发电、加大CCUS科技攻关、探索培育氢能等。依托海洋资源,探索海上风电制氢及储运一体化等差异化氢能综合技术,推进油气产业与新能源产业一体化协同发展。
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中国海油还拥有我国首套E-Gas煤制氢联合装置,截至5月7日,该装置已连续运行超270天,累计生产氢气超5.5万吨。E-Gas技术具有碳转化率高、排放低、热利用效率高、耗氧少等特点,与传统天然气制氢工艺相比,可以降低成本20%~25%。目前全球仅有两套装置运行。中海炼化为全球E-Gas煤制氢技术可靠运行提供了一套成熟的“中国解决方案”。
中国华能:大型电解制氢设备
2021年11月26日,中国华能主导研制的世界单槽产能最大碱性制氢水电解槽在苏州下线,每小时可制氢1300标准立方米,这也是世界上首套实现这一规模及每平方米6000安培电流密度性能的商业化碱性制氢水电解槽。
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该设备的下线标志着我国已成功掌握高性能大型电解制氢设备的关键技术,向大规模“绿氢”制备迈出坚实一步。
如何使用氢?
上到火箭燃料,下到汽车动力
氢能的应用前景广阔无际
中央企业多项
以氢为原料或动力的产品问世
氢能汽车、火车、轮船……
正在逐渐步入我们的日常生活
国家电投:氢燃料电池
2021年12月,国家电投国氢科技30万平方米质子交换膜生产线投产。目前,国家电投已攻克了燃料电池的八大关键部件,实现了从材料到零部件再到燃料电池电堆和系统的全线自主化。
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北京冬奥会期间,搭载国家电投“氢腾”燃料电池的氢能大巴以“零事故、零故障、零失误”的稳定表现,完成了一次华丽亮相。这是冬奥会历史上第一次大规模使用氢燃料电池汽车作为主运力。
中国中车:氢能机车
2021年10月29日,全国首台氢燃料电池混合动力机车在内蒙古国家电投锦白铁路正式上线。该机车由中车大同公司研制,以国家电投氢能公司研制的“氢腾”燃料电池为核心动力。设计时速80公里,满载氢气可单机连续运行24.5小时,平直道最大牵引载重超过5000吨。
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机车可在大型工厂、矿山、港口等场所执行运转、调车、救援等多种任务,不用改变任何铁路基础线路。全部锦白铁路干线使用该型机车后,每年可减少碳排放量约9.6万吨,相当于种植600多万棵树。
中国能建:氢能发电
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2021年12月28日,国内首座兆瓦级氢能发电站首台机组在安徽六安并网发电。该项目由中国能建安徽院设计,是国内首个实现兆瓦级电解纯水制氢、高压储氢以及氢燃料电池发电系统全链条贯通的氢能项目。氢能可实现输入功率秒级、毫秒级响应,为电网提供调峰调频等辅助服务,提高电力系统的安全性、可靠性、灵活性。
三峡集团:氢能工作船
5月17日,由三峡集团长江电力与中国船舶第七一二研究所合作研发建造的国内首艘内河氢燃料电池动力工作船——“三峡氢舟1号”正式开工建造,这是国内首艘入级中国船级社(CCS)的氢燃料电池动力工作船。
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“三峡氢舟1号”双体交通船最高航速达每小时28公里,续航里程可达200公里。建成后主要用于三峡库区及三峡大坝、葛洲坝之间交通、库区巡查、应急等工作。它的制造应用,将进一步推动氢能源技术在内河船舶上的探索与研制,助力我国氢能船舶产业发展。
首先是对于实施强链基础建设项目有重要作用。鼓励龙头企业带头,聚焦氢能产业链关键环节,形成产学研协同、上下游联通的创新联合体,开展联合技术攻关,完善产业供应链对符合政策要求的企业优先纳入“强链项目”扶持项目范围给予不超过项目总投资一定比例的股权支持或预补贴支持。
其次是加快制定氢能管理有很大作用。突破体制障碍和政策瓶颈,推动氢能基础设施建设和运营行政审批制度的简化和规范,推动氢能产业尽快落地并鼓励氢能产业的发展和终端消费。从而加速氢能产业持续健康发展。充分发挥财政资金引导作用,加强金融支持,完善可再生能源制氢市场化机制,探索氢能储电耦合发展机制,加快科技创新市场化转型进程技术成果。
再者是对于构建安全可靠的氢能供应网络起着不可或缺的作用。利用我省氯碱产业副产氢资源,综合产业基础、应用场景、供应半径等因素开展就近车辆示范燃料氢供应。因地制宜开展可再生能源制氢试点,着力攻克适应动态稳定运行的绿色电力制氢技术。建设适度先进的加氢网络,坚持“站联动”,在氢资源丰富、应用场景成熟的地区优先建设加氢站,鼓励建设具有加氢功能的能源共建站。
然后是需要加快加氢站建设。优化加氢站建设审批流程,建立审批“绿色通道”、“一站式”行政审批管理制度。鼓励在新建加氢站、加油站和充电站预留加氢设施空间;如果现有的加氢站和充电站符合相关规范和安全条件,则无需办理加氢站规划选址和用地手续。经批准,现有土地可用于建设加氢站和综合能源加气站。
近日在上海举行的第三届中国国际进口博览会期间,东芝多位高管对澎湃新闻表示,除了已提出“氢能源 社会 ”愿景的日本本土之外,东芝非常看好氢能在中国的发展前景。
放眼全球,日本是近年来最热衷于发展氢能的国家之一。日本“氢能基本战略”提出,到2030年要确立国内可再生能源制氢技术,构建国际氢能供应链,长期目标是利用碳捕获(CCS)技术实现平价化石燃料的脱碳制氢和可再生能源制氢。对于能源自给率低的日本而言,用零碳排的可再生能源来制取清洁高效、较易储运的氢能,无疑是“后福岛时代”得以兼顾能源安全和碳中和目标的理想选择。
日本能源转型历程
“东芝早在50年前就已经开始做氢能方面的技术研发,进行相关技术储备。我们在40年前推向市场的产品,已经有氢能利用的影子。”负责氢能业务的东芝(中国)有限公司营业总监张童对澎湃新闻表示,早年东芝的制氢路线是烃类醇类重整制氢。但在零碳理念下,该公司内部近十年间全面提升氢能体系,东芝燃料电池体系全部是纯氢燃料电池。
据介绍,东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex已累计在日本国内交付100台以上。这种100kW的模块化单元可根据需求灵活组合,启动时间不到5分钟,高效将管道或气罐中的氢气转化为电能和热能。
东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex累计在日本交付100台以上
典型场景如东芝的新氢能综合应用中心,利用太阳能电解水制备氢气,并直接将其应用在东芝的日本府中工厂的燃料电池物流叉车上。这样,不但燃料电池物流叉车在运转时不排放二氧化碳,而且,因为使用了通过可再生能源制取的氢气作为燃料,从制氢到氢利用的全程实现了零碳排。
当突发灾难时,这套小型分布式能源亦可大显身手,作为一条生命线为300名受灾群众提供一周的电力和热水供应。
纯氢固然样样好,但目前在全球范围内仍受居高不下的成本所困。据澎湃新闻了解,上述在日本落地的东芝纯氢燃料电池系统均为有日本政府政策支持的项目。
张童表示,全球可再生能源快速发展,但风电、光伏始终存在间歇性问题。尤其在中国,风电、光伏装机的迅猛增长对电网调峰要求巨大,弃风、弃电的问题屡见不鲜。若将这部分电力转换成氢能储存起来,在需要时再调取,就是一个最理想的结合。“可再生能源与电解质制氢技术结合起来,制出来的氢完全是绿色的。”
他认为,在该领域,东芝的所长是对电力系统、电子设备、控制系统的深入了解和对氢的长期技术积累,目前正在与多家上游制氢企业探讨合作。在氢能起步阶段,东芝呼吁政府对全行业予以政策支持,鼓励更多企业参与氢能产业链的完善,并尽早明确氢使用的法律法规。在这些前提下,氢能成本才能随着规模化效应快速下降。
氢能成本的下降有赖于一个足够大且高速成长的下游市场。东芝正在推动纯氢能燃料电池系统H2Rex尽早应用于中国市场,使其成本上尽早符合中国市场潜在的需求,并联合中国合作伙伴一起开拓市场。
实际上,东芝对于“终极能源解决方案”的认识,在日本福岛核事故之后出现了彻底的转变。东芝曾是全球核能领域的重要参与者,旗下拥有 历史 战绩辉煌的美国西屋电气公司。但由于2011年福岛核事故后全球核电建设放缓、建造成本陡增、西屋电气申请破产保护等原因,东芝最终选择剥离核电资产。
今年10月,日本首相菅义伟在临时国会上发表施政演说时宣布,日本将争取在2050年实现温室气体净零排放。这标志着作为全球第三大经济体和第五大碳排放国的日本在气候议题上的立场发生巨大转变。目前,日本的温室气体排放中有至少80%来自能源领域。
“二氧化碳零排放并不是最近才有的呼声,很早以前大家就在进行与此相关的探讨。”东芝中国总代表宫崎洋一对澎湃新闻说道,福岛核事故改变了全球的碳减排思路。2011年之前,日本、欧洲都将低碳发电目标寄希望于核能,但福岛事故后由于安全标准升级、核能发电成本陡增,欧洲主要国家纷纷选择弃核。
宫崎洋一称,除了重点业务氢能之外,目前东芝还有其他颇具竞争力的能源业务和碳捕捉技术,可以根据不同地区的特征进行灵活组合。具体而言,在水电领域,东芝的实际供货数量和技术实力处于全球第一梯队,已经向44个国家及地区累计供货2300多台水轮机和1800多台发电机;光伏领域,东芝的工业用光伏发电系统在日本有2700处应用,住宅用光伏发电系统在日本为10万户以上客户使用;地热领域,东芝已向全球提供累计达3.7GW的地热发电设备,以设备容量计处于全球第一。
福岛氢能研究基地(FH2R)
在日本国立的新能源产业技术综合开发机构(NEDO)牵头下,东芝与另外两家日本企业合作的福岛氢能研究基地(FH2R)已于今年2月底建成。
FH2R系统概览
该项目建有全球最大的利用可再生能源的10MW级制氢装置,正在验证清洁低成本的制氢技术。这里产生的氢气不仅用来平衡电力系统,还为固定的氢燃料电池系统、移动的氢燃料车等提供动力。
校对:刘威
中国发展网讯 据国家发改委官网消息,中国国际工程咨询有限公司总工程师、正高级工程师杨上明发文解读《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》。杨上明表示,氢能来源丰富、应用广泛,具有绿色低碳特点,是业界公认能源转型发展的重要载体之一,对碳达峰碳中和目标实现具有积极支撑作用。此次印发的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》(以下简称《规划》),从国家层面为氢能产业打造顶层设计,明确氢能战略定位和发展目标,提出构建创新体系、基础设施建设、多元化示范应用、完善保障体系等重点任务,为加快推动能源革命、 科技 革命和产业变革注入了新动能。
氢能产业发展顶层设计出台正当其时
氢能被国际 社会 誉为21世纪最具发展潜力的清洁能源,氢能 科技 创新和产业发展持续得到各国青睐。美国、日本等发达国家纷纷将氢能上升为国家战略,抢占产业发展先机和制高点。我国地方政府和企业也在积极推动氢能产业的发展,据行业机构统计,我国多地纷纷制定氢能产业相关规划、实施方案等政策文件,布局建设加氢站等基础设施,推动燃料电池车辆等氢能多元化应用。在氢能产业萌动之际,《规划》的出台符合业界期盼,为氢能 科技 创新和产业高质量发展指明了方向,将进一步彰显氢能作为可再生能源高效利用重要载体、抢占未来 科技 发展制高点重要抓手、推动工业低碳转型关键介质,对支撑实现碳达峰碳中和目标的重要意义。
碳达峰碳中和目标下氢能将在能源领域释放潜能
近年来,氢能在交通用能终端等领域热度不断上升,围绕燃料电池关键核心技术加速自主研发,以城市客运、物流等商用车型为先导逐步开展一定规模的示范运行。据有关报道,张家口市以服务绿色低碳冬奥为契机,积极发展以燃料电池 汽车 为代表的氢能交通系统,取得良好示范效果。同时,氢能作为跨能源网络协同优化的理想媒介,通过风-光-氢-储一体化发展,能够加快构建多能互补应用生态,提高可再生能源电力的上网质量和消纳水平,切实推动能源生产体系和消费体系绿色低碳转型。
《规划》提出了系统构建支撑氢能产业高质量发展创新体系、统筹推进氢能基础设施建设、稳步推进氢能多元化示范应用、加快完善氢能发展政策和制度保障体系等四项重点任务。在《规划》有序引导下,氢能正逐步成为储能、交通用能转型、工业化石能源替代等重点领域创新应用的有力抓手,将进一步拓展我国氢能发展的空间。
下一步要以《规划》为指引,科学推动氢能全产业链 健康 有序发展
氢能产业是面向未来的战略性新兴产业,需要充分发挥我国完整的工业体系和能源体系优势,坚持系统思维、久久为功,力争在全球 科技 革命和产业变革浪潮中占据主动、赢得先机。
一是加快构建低碳氢能供应体系。 建议从全生命周期视角评估氢能产业发展的经济与环境效益。近期因地制宜利用工业副产氢,在不额外新增碳排放的前提下,作为培育氢能产业的启动资源,就近供应交通、工业、建筑等领域应用。中远期加快发展规模化风电、光伏、水电等多种低碳能源制氢,提升制氢关键技术能力和装备制造水平,逐步完善分布式制氢管理体制机制, 探索 灵活的价格机制,将清洁低碳氢能打造成氢源的主要构成,从源头上保障氢能绿色低碳属性。
二是持续提升氢能储运设施效率。 我国西部地区可再生能源资源丰富,意味着可再生能源制氢资源也多分布于该区域,但氢能应用市场主要集中在东部沿海地区,长距离输运成本成为影响可再生能源制氢经济性的问题之一。研究制定安全经济的氢能储运管理规定,加速研发低温液氢、固态储氢、化学储氢等新型长距离储运技术和商业化应用,开展管道输氢示范,逐步提升可再生能源制氢规模化发展能力。
三是加快释放氢能多元应用潜力。 充分利用已有技术基础,发挥氢能高品质热源、高效还原剂、低碳化工原料等多重属性,推动氢能在交通、冶金、化工等领域替代化石能源使用,降低二氧化碳排放。同时,加快新型储能、分布式热电联供等核心技术自主研发,积极发挥氢能跨能源网络协同优化作用,稳步有序推进氢能示范应用,促进能源电力领域深度脱碳,实现全面绿色低碳发展。