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我国氢能源发展利用前景广阔

放大字体 缩小字体 发布日期:2021-09-30 14:55:00   浏览次数:915
核心提示:国际能源转型一直沿着从高碳到低碳、从低密度到高密度的路径进行,而氢气是目前公认 的最为理想的能量载体和清洁能源提供者。氢气无毒无害,反应物为水,绿色清洁,热值高, 相当于汽油的三倍,被誉为“21 世纪的终极能源”。

 1、氢能源:下一代基础性能源材料

国际能源转型一直沿着从高碳到低碳、从低密度到高密度的路径进行,而氢气是目前公认 的最为理想的能量载体和清洁能源提供者。氢气无毒无害,反应物为水,绿色清洁,热值高, 相当于汽油的三倍,被誉为“21 世纪的终极能源”。

短期:降低汽车尾气排放,城市环境保护。以北京市为例,机动车排放了全市 58%的氮 氧化物、40%的挥发性有机物和 22%的细颗粒物。氢能源自柴油发动机应用的车辆市场 具有推广价值,而柴油发动机车辆在港口/码头、城市公交、跨城货运等领域带来显著的 污染。

中长期:降低石化能源对外依赖。中国石油集团经济技术研究院发布《2018 年国内外油 气行业发展报告》中提到,2018 年中国的石油进口量为 4.4 亿吨,石油对外依存度升至 69.8%;天然气进口量 1254 亿立方米,对外依存度升至 45.3%。

2、我国具有全球最大规模的氢资源

工业氢气提纯具备充足的氢资源,我国氢气产能规模全球最大。从氢气生产来源来看, 化石资源制氢居主导地位,全球主要人工制氢原料的 96%以上都来源于传统化石资源的热化学 重整,仅有 4%左右来源于电解水。从地域分布上看,亚太地区的氢气产能最大,而我国是目 前氢气产能最大的国家,也是氢气生产分布最广的国家。目前国际制氢年产量 6300 万吨左右, 我国每年产氢约 2200 万吨,占世界氢产量的三分之一,是世界第一产氢大国。

我国的煤炭和天然气资源储备丰富,以上两者也是我国人工制氢的主要原料,占比分别 为 62%和 19%。随着煤制合成气、煤制油产业的发展,煤制氢产量逐年增多,其规模较大、成 本较低,制氢成本约 20 元/kg,煤气化制氢具有较大发展潜力。电解水制氢在我国氢气占比中 仅占约 4%,但在日本氢工业中占有特殊的地位,其盐水电解制氢的产能占日本所有人工制氢 总产能的 63%。

我国氢能资源在全球范围具有一定性价比优势。目前我国加氢气成本大约在 70 元/kg, 较美国和日本在成本上仍较高,然而我国的汽油成本显著高于美国,从氢油比(氢气成本/汽 油成本)角度考虑有一定性价比优势。

我国氢能源的使用仍有极大待开发潜力。当前我国大部分氢气应用于工业领域,主要被 合称氨、合成甲醇、石油炼化、回炉助燃灯消耗,属于自产自消的模式。每年仅有不到 500 吨的氢气对外部市场供应和销售,氢资源利用潜力巨大。

各类氢气来源存在一定的技术和成本差别,电解制氢与煤炭、天然气制氢成本仍有较大 差距。氢气的制备主要可分为制取氢气和提纯氢气两大类,煤炭制氢成本最低,为 0.8~1.1 元/立方米,天然气制氢成本为 0.9~1.5 元/立方米,我国的电解制氢发展仍处早期,成本在 3 元/立方米左右,未来还有较大下降空间。

地方政府和能源企业对于工业氢气的利用有切实的发展意愿。我国每年弃光、弃风、弃 水等大约有 1000 亿度电,工业副产氢也有 1000 万吨以上,对于这两个“1000”的利用,全国 多地政府和能源企业都已积极开展相应布局。

我国氢能利用已具备一定技术基础,从航天、军用逐渐向民用推广,在华北、华东和华 南等地区形成了氢能源区域产业集群。

航天领域:航天科技集团六院北京 11 所研制的 YF-75 氢氧发动机。迄今为止,YF-75 发 动机已参加 97 次飞行任务。2004 年探月工程正式开展后,YF-75 发动机是嫦娥系列任务 中主力装备。2019 年嫦娥四号探测器首次在月球背面预选区域着陆,也由来自装备 YF-75 氢氧发动机的长三甲系列火箭完成。

军用领域:中国船舶重工集团开发的燃料电池潜艇,从斯特林发动机替换为氢燃料电池, 基于质子交换膜燃料电池和金属储氢技术。

先进技术的民用化推广。航天科技集团六院长期致力于氢能在火箭发动机领域的研究和 应用,在燃料电池技术领域,拥有质子交换膜燃料电池系统动力应用、可再生能源储能 应用及泵阀关键部件技术,具备了百千瓦级氢氧/氢空及再生燃料电池系统研制能力。中 船重工七一二所研发的首台 58 千瓦燃料电池发动机, 2019 年 5 月顺利通过中汽中心天 津汽车检测中心的强制性检验,这款型号为 CSIC712-FCE58A 的发动机,采用氢空质子交 换膜燃料电池电堆,是七一二所面向城市客车开发的燃料电池发动机。

 
关键词: 氢能源 发展利用

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