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氢能大规模商用还要多久?
来源:中国能源报 时间:2021-06-02 字体:[ ]

“发展氢能,尤其是发展燃料电池汽车,逐步改变我国交通运输工具的能源结构是一项庞大的社会系统工程。”“发展氢能及燃料电池汽车,是我国实现碳达峰、碳中和的重要战略措施,是改变我国交通工具能源结构的社会性系统工程。”在近日举办的中关村氢能发展论坛上,与会专家反复强调了氢能产业对我国能源低碳转型发展的重要性。

但(dan)事实上,经(jing)过数年发(fa)展,我(wo)(wo)国(guo)氢(qing)(qing)能(neng)产业虽在技术创新及政策(ce)环境等方面迎来一定突破,但(dan)始终未(wei)能(neng)得以(yi)大规(gui)模应用。相关(guan)数据(ju)显示,截至 2020 年底,我(wo)(wo)国(guo)建(jian)成加氢(qing)(qing)站 128 座,氢(qing)(qing)燃料(liao)电(dian)(dian)池汽车(che)累计保有量(liang)达(da) 7000 多辆(liang),与此(ci)同时,氢(qing)(qing)燃料(liao)电(dian)(dian)池汽车(che)的(de)产销量(liang)自去(qu)年开(kai)始一直未(wei)能(neng)恢复(fu)到可(ke)观(guan)的(de)水平。因此(ci),如何(he)激发(fa)下游市场需求(qiu)、促进(jin)氢(qing)(qing)产业链(lian)的(de)全面发(fa)展,让氢(qing)(qing)能(neng)的(de)应用规(gui)模获(huo)得质的(de)飞跃,是氢(qing)(qing)能(neng)行业需要持续(xu)面对(dui)的(de)挑战。

“氢替代”助力碳减排

中(zhong)国工程院院士(shi)彭苏萍指出,我国能(neng)(neng)源(yuan)体系以化(hua)石(shi)能(neng)(neng)源(yuan)为(wei)主,碳(tan)排放压(ya)力巨大,同时,我国70%和(he)40%以上的(de)石(shi)油、天然气对外依(yi)赖度现状(zhuang)不能(neng)(neng)满足最基本的(de)能(neng)(neng)源(yuan)安全(quan)需求。“要实(shi)现'碳(tan)达(da)峰、碳(tan)中(zhong)和(he)'目标,就(jiu)要把清洁能(neng)(neng)源(yuan)的(de)规模化(hua)和(he)化(hua)石(shi)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)清洁化(hua)结合起来。大力发(fa)展氢能(neng)(neng)和(he)燃料电(dian)池产业,也是重(zhong)要举措。”

中国工程院院士曹湘洪表(biao)示(shi),发展氢(qing)能(neng)(neng)(neng)能(neng)(neng)(neng)够显著减少化(hua)石(shi)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)碳排放,提高化(hua)石(shi)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)使(shi)用效率。“例(li)如在(zai)钢(gang)铁(tie)生(sheng)产中,氢(qing)可(ke)以替代焦炭作(zuo)为(wei)还原(yuan)剂,实(shi)现(xian)从碳冶(ye)(ye)金到氢(qing)冶(ye)(ye)金的(de)(de)转换,数据显示(shi),全球(qiu)平均每生(sheng)产1吨(dun)钢(gang)会排放1.8吨(dun)二氧化(hua)碳,相比(bi)传统的(de)(de)碳冶(ye)(ye)金,氢(qing)冶(ye)(ye)金最(zui)高可(ke)减少85%以上的(de)(de)二氧化(hua)碳排放。”

氢(qing)(qing)能(neng)将(jiang)推(tui)动我国能(neng)源结构由(you)传统化石燃(ran)料(liao)向清洁低碳(tan)燃(ran)料(liao)转变。中国电(dian)动汽(qi)(qi)车百人会(hui)发(fa)布的《中国氢(qing)(qing)能(neng)产业发(fa)展报告2020》预计,到2050年。氢(qing)(qing)能(neng)将(jiang)占(zhan)终端(duan)能(neng)源消费比例达10%,氢(qing)(qing)燃(ran)料(liao)电(dian)池(chi)汽(qi)(qi)车保有量(liang)3000万辆,氢(qing)(qing)气需求量(liang)6000万吨(dun),我国将(jiang)进入氢(qing)(qing)能(neng)社会(hui)。

中国工(gong)(gong)程院院士干勇表示,目前,氢(qing)燃料(liao)电池的研(yan)发进(jin)展(zhan)和水平(ping)都在(zai)(zai)稳(wen)步推进(jin)中,而对(dui)于氢(qing)能(neng)产业(ye)在(zai)(zai)未来(lai)能(neng)否(fou)实现高(gao)质量发展(zhan),氢(qing)体系(xi)(xi)的建(jian)立(li)尤为重要。在(zai)(zai)干勇看(kan)来(lai),改变传(chuan)统(tong)的工(gong)(gong)程,配(pei)(pei)套设(she)施跟进(jin)这种发展(zhan)模式不行,氢(qing)的制、储、运、加是一套新的配(pei)(pei)套系(xi)(xi)统(tong)工(gong)(gong)程,需(xu)提前布局。

安全风险可防可控

在氢(qing)(qing)能(neng)(neng)发展(zhan)过程中,氢(qing)(qing)的(de)(de)易燃易爆特性(xing)引(yin)发担(dan)(dan)忧(you),而这样的(de)(de)担(dan)(dan)忧(you)也在间接阻碍(ai)氢(qing)(qing)能(neng)(neng)产(chan)业的(de)(de)顺利(li)发展(zhan)。对(dui)此,曹湘洪表示,目前很多(duo)人担(dan)(dan)心发展(zhan)氢(qing)(qing)能(neng)(neng)的(de)(de)安全(quan)问题,但(dan)如果措施(shi)得当(dang)氢(qing)(qing)气是完全(quan)可以安全(quan)利(li)用的(de)(de),从氢(qing)(qing)的(de)(de)物理化(hua)学性(xing)能(neng)(neng)来看(kan),其安全(quan)风险甚至低于天然气、汽油。

“氢气(qi)使用过(guo)(guo)程中的(de)安全风(feng)险(xian)是可(ke)防(fang)可(ke)控(kong)。在(zai)使用过(guo)(guo)程中,虽然(ran)存(cun)在(zai)氢气(qi)泄(xie)漏引(yin)发着火爆炸(zha)等风(feng)险(xian),但过(guo)(guo)往的(de)燃爆危险(xian)性(xing)数据(ju)表(biao)明,氢气(qi)的(de)安全风(feng)险(xian)并不(bu)比天然(ran)气(qi)和汽油大。”曹湘洪解释称,如果氢气(qi)发生泄(xie)漏,氢将会向上(shang)扩散,在(zai)顶层积聚(ju),而液(ye)化天然(ran)气(qi)会在(zai)地面聚(ju)集,遇(yu)到明火的(de)风(feng)险(xian)性(xing)更高。

曹湘(xiang)洪指出,对于(yu)氢(qing)气(qi)(qi)的安全风(feng)险防控(kong)有三个原则,首先是保(bao)证(zheng)储氢(qing)的压力(li)容器(qi)稳定(ding)可靠,防止氢(qing)气(qi)(qi)泄漏;其(qi)次是部署灵敏可靠的氢(qing)气(qi)(qi)浓度传感器(qi)和火焰检测报警系统,以便泄漏后及时发(fa)现;最后,由于(yu)金属材料(liao)在氢(qing)气(qi)(qi)气(qi)(qi)氛中,达到(dao)一定(ding)压力(li)会发(fa)生氢(qing)脆(cui),随即引发(fa)泄漏的事(shi)故,因此可根据运氢(qing)设备(bei)的压力(li)分布和氢(qing)气(qi)(qi)浓度,选择合(he)适的材料(liao),防止氢(qing)脆(cui)的发(fa)生。

需不断完善技术支持系统

预计2050年,氢(qing)能终端(duan)能源(yuan)消(xiao)费占比将(jiang)达到10%,氢(qing)能产业在近年来的(de)经验累积中也(ye)取得了令人(ren)瞩(zhu)目的(de)成果,但值得注意的(de)是(shi),氢(qing)能的(de)应用规模(mo)仍受局限。

“我国氢(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)产(chan)业(ye)的(de)主要特征是,政(zheng)府推(tui)动(dong)快速进步(bu)(bu),煤制(zhi)(zhi)氢(qing)(qing)(qing)仍是主要的(de)氢(qing)(qing)(qing)气来源,民营企业(ye)是投资的(de)主体,缺少核心技(ji)(ji)术(shu)(shu)和(he)关键(jian)装备,法规(gui)制(zhi)(zhi)度(du)还有待完善(shan)。”曹湘洪(hong)指出,我国氢(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)及(ji)燃(ran)料电(dian)(dian)池汽车处于导(dao)入期,氢(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)产(chan)业(ye)呈快速起步(bu)(bu)态势,一些关键(jian)技(ji)(ji)术(shu)(shu)、核心装备仍落(luo)后于国际先进水平,因(yin)此必须(xu)围绕产(chan)业(ye)链(lian)布局(ju)创新链(lian),坚持(chi)(chi)问题导(dao)向(xiang),明(ming)确(que)研究方向(xiang),加(jia)强(qiang)产(chan)业(ye)链(lian)合作,夯实支持(chi)(chi)我国氢(qing)(qing)(qing)能(neng)(neng)(neng)产(chan)业(ye)的(de)技(ji)(ji)术(shu)(shu)基础。此外,对于不同副产(chan)氢(qing)(qing)(qing)高(gao)效低成本的(de)纯化技(ji)(ji)术(shu)(shu),前瞻性的(de)电(dian)(dian)解(jie)水制(zhi)(zhi)氢(qing)(qing)(qing)技(ji)(ji)术(shu)(shu),以及(ji)固体氧化物电(dian)(dian)解(jie)水制(zhi)(zhi)氢(qing)(qing)(qing)技(ji)(ji)术(shu)(shu)等(deng),都(dou)需要持(chi)(chi)续的(de)研发(fa)创新。

干(gan)勇也(ye)指(zhi)出(chu),我(wo)国(guo)氢(qing)能(neng)产(chan)业中,70MPa储氢(qing)瓶,压(ya)缩机(ji)、加氢(qing)机(ji)、膜电极的(de)(de)喷注设备,以及(ji)燃料电池的(de)(de)系统检测等,与(yu)国(guo)外相比差距(ju)较大(da)。不(bu)(bu)过,干(gan)勇乐观估计(ji)称,如果持续加大(da)技术(shu)投入与(yu)政策支持,未(wei)来两三年之内,我(wo)国(guo)在这些领(ling)域(yu)的(de)(de)技术(shu)水平将与(yu)国(guo)外不(bu)(bu)相上下(xia)。

“总(zong)之,氢(qing)能(neng)(neng)开发利用是一项系统工程,必须有完整的(de)、系统的(de)技术支持(chi),要(yao)针对我(wo)国存在的(de)问题和差距,加大(da)研发投入,开展(zhan)协同创新,组织联合攻关,形成支持(chi)氢(qing)能(neng)(neng)开发利用的(de)系列技术。”曹湘洪表示。


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