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行业新闻

氢能,现代能源体系新密码

来源:国家能源局 | 作者:国家能源局 | 2022年5月17日() | 打印内容 打印内容

在电力领域,因可再生能源具有不稳定性,通过电—氢—电的转化方式,氢能可成为一种新型的储能形式。在用电低谷期,利用富余的可再生能源电力电解水制取氢气,并以高压气态、低温液态、有机液态或固态材料等形式储存下来;在用电高峰期,再将储存的氢通过燃料电池或氢气透平装置进行发电,并入公共电网。而氢储能的存储规模更大,可达百万千瓦级,存储时间更长,可根据太阳能、风能、水资源等产出差异实现季节性存储。2019年8月,我国首个兆瓦级氢储能项目在安徽六安落地,并于2022年成功实现并网发电。

同时,电氢耦合,也将在我国构建现代能源体系中发挥重要作用。

从清洁低碳角度看,大规模电气化是我国多个领域实现降碳的有力抓手,例如交通领域的电动汽车替代燃油汽车,建筑领域的电采暖取代传统锅炉采暖等。然而,仍有部分行业是难以通过直接电气化实现降碳的,最为困难的行业包括钢铁、化工、公路运输、航运和航空等。氢能具有能源燃料和工业原料双重属性,可以在上述难以深度脱碳的领域发挥重要作用。

从安全高效角度看,首先,氢能可以促进更高份额的可再生能源发展,有效减少我国对油气的进口依存度;其次,氢能可以进行化学储能和运输,实现能源的时空转移,促进我国能源供应和消费的区域平衡;此外,随着可再生能源电力成本的降低,绿色电能和绿色氢能的经济性将得到提升,被大众广泛接纳和使用;氢能与电能作为能源枢纽,更容易耦合热能、冷能、燃料等多种能源,共同建立互联互通的现代能源网络,形成极具韧性的能源供应体系,提高能源供应体系的效率、经济性和安全性。

我国氢能乐动平台发展依然面临挑战

低成本低排放绿氢制取是氢能乐动平台面临的重要挑战之一。在不新增碳排放的前提下,解决氢的来源问题是氢能乐动平台发展的前提。化石能源制氢和工业副产制氢工艺成熟、成本较低,短期仍将是主要氢源。但化石能源储量有限,且制氢过程仍存在碳排放问题;工业副产制氢产量有限且供应辐射路程短。

长远来看,电解水制氢易与可再生能源结合,规模潜力更大,更加清洁可持续,是最有潜力的绿氢供应方式。目前我国碱性电解技术已与国际水平相接近,是目前商用电解领域的主流技术,但未来降本空间有限。质子交换膜电解水制氢目前成本较高,关键装置的国产化程度正在逐年提升。固体氧化物电解在国际接近商业化,但国内仍处于追赶阶段。

我国氢能乐动平台链供应体系尚不完备,距离大规模商业化应用还有差距。我国已建成加氢站200余座,且以35MPa气态加氢站为主,储氢量更大的70MPa高压气态加氢站占比小。液氢加氢站、制氢加氢一体站的建设和运营经验不足。现阶段氢的运输主要以高压气态长管拖车运输为主,管道运输仍为短板弱项。目前共有氢气管道里程约400公里,在用管道仅100公里左右。管道运输还面临管材易发生氢脆现象造成氢气逃逸,未来仍需进一步提升管道材料的化学性能和力学性能。液态储氢技术和金属氢化物储氢技术等取得了较大进步,但储氢密度、安全性和成本之间的平衡关系尚未解决,离大规模商业化应用还有一定差距。

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