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“雙碳”目標下,新能源發(fā)展迎來新途徑

分類:行業(yè)熱點 > 國內(nèi)資訊    發(fā)布時間:2022年7月20日 13:57    作者:    文章來源:萊特萊德

  隨著我國碳達峰、碳中和“雙碳”目標的確定,氫能已經(jīng)成為應(yīng)對氣候變化、建立脫碳社會的重要能源之一。“牽一發(fā)而動全身”,從前端制氫關(guān)鍵技術(shù),到終端應(yīng)用場景,氫能的產(chǎn)業(yè)鏈較長、覆蓋面廣。隨著近幾年的快速發(fā)展,各行業(yè)在打通產(chǎn)業(yè)鏈條、掌握關(guān)鍵技術(shù),降低運營成本,探索商業(yè)應(yīng)用模式等諸多課題上做出努力。
 
  氫能分別命名為灰氫、藍氫、綠氫:
 
  灰氫,是通過化石燃料(例如石油、天然氣、煤炭等)燃燒產(chǎn)生的氫氣,在生產(chǎn)過程中會有二氧化碳等排放。目前,市面上絕大多數(shù)氫氣是灰氫,約占當今全球氫氣產(chǎn)量的95%左右。
 
  藍氫,是將天然氣通過蒸汽甲烷重整或自熱蒸汽重整制成。雖然天然氣也屬于化石燃料,在生產(chǎn)藍氫時也會產(chǎn)生溫室氣體,但由于使用了碳捕捉、利用與儲存(CCUS)等技術(shù),溫室氣體被捕獲,減輕了對地球環(huán)境的影響,實現(xiàn)了低排放生產(chǎn)。
 
  綠氫,是通過使用再生能源(例如太陽能、風能、核能等)制造的氫氣,例如通過可再生能源發(fā)電進行電解水制氫,在生產(chǎn)綠氫的過程中,完全沒有碳排放。綠氫是氫能利用的理想形態(tài),是我們未來要實現(xiàn)的目標。氫能產(chǎn)業(yè)鏈目前存在的挑戰(zhàn)包括,綠氫生產(chǎn)成本較高;儲運環(huán)節(jié)存在較多的短板;綠氫在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,需要工藝流程、整體的工藝設(shè)計的優(yōu)化與創(chuàng)新。
 
  作為新能源,氫能具有以下特點:
 
  1、氫的化學能高,1g氫可以放出1.4×105J的熱量,約為1g汽油產(chǎn)生熱量的3倍。
 
  2、氫氣在能量轉(zhuǎn)換過程中,除釋放出巨大的能量外,不產(chǎn)生污染物,不會造成環(huán)境污染,因而被稱為“清潔燃料”。
 
  3、氫的來源非常廣泛。
 
  4、氫的用途極為廣泛。
 
  中國對氫能的研究與發(fā)展可以追溯到20世紀60年代初,中國科學家為發(fā)展本國的航天事業(yè),對作為火箭燃料的液氫的生產(chǎn)、H2/O2燃料電池的研制與開發(fā)進行了大量而有效的工作。將氫作為能源載體和新的能源系統(tǒng)進行開發(fā),則是從20世紀70年代開始的。為進一步開發(fā)氫能,推動氫能利用的發(fā)展,氫能技術(shù)已被列入《科技發(fā)展“十五”計劃和2015年遠景規(guī)劃(能源領(lǐng)域)》。
 
  自2019年兩會期間氫能及燃料電池被寫入政府工作報告、2021年氫能被正式寫入“十四五”規(guī)劃開始,氫能產(chǎn)業(yè)正在國內(nèi)迅速發(fā)展。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的預計,2020年至2025年間,中國氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達1萬億元,2026年至2035年產(chǎn)值達到5萬億元。尤其是在今年的兩會上,氫能依然是能源界代表委員的關(guān)注熱點之一,氫能頂層設(shè)計、氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向、燃料電池車發(fā)展趨勢等方面成為熱議話題。
 
  在實現(xiàn)“雙碳”目標的不同階段,氫能是在各種節(jié)能化技術(shù)里的決定項之一,特別在中后期其戰(zhàn)略意義非常重大。從技術(shù)層面來講,綠氫在發(fā)展后期具有較大優(yōu)勢,是合理優(yōu)化我國能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型成本的方案之一。
 
  “氫”風徐來:加快“綠氫”能源發(fā)展腳步
 
  國家在規(guī)劃中將氫能納入到重要的工業(yè)脫碳路徑、列入工業(yè)降碳重大示范工程和作為替代能源提升清潔能源消費比重。工信部印發(fā)的《“十四五”工業(yè)綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出推進綠氫煉化等技術(shù)的推廣應(yīng)用。
 
  “綠色氫”不來自任何類型的化石燃料,它是通過可再生資源獲得的。據(jù)能源市場分析師表示,由風能和太陽能發(fā)電制成的“綠色氫”可能成為比預期發(fā)展更快的且更為廉價的轉(zhuǎn)型能源。

  目前比較成熟的制氫技術(shù)主要是水電解制氫,主要有三種:堿性水電解制氫、質(zhì)子交換膜水電解制氫和固體氧化物水電解技術(shù)。固體氧化物電解技術(shù)因其工作溫度過高,限制了電解材料的選擇、密封和運行控制,為此始終無法得到應(yīng)用和推廣。堿性電解水是目前應(yīng)用較為普遍的電解水制氫方法,但存在污染,效率低等問題。
 
  質(zhì)子交換膜水電解制氫又叫PEM純水電解制氫,PEM水電解槽能在高電流密度下工作,體積小,效率高,生成的氫氣純度可高達99.999%,生產(chǎn)1m3氫氣的實際耗純水量約為845~880g,具有占地面積小、制氫能耗低、靈活性高,與波動性和隨機性較大的風電和光伏具有良好的匹配性等特點,被認為是非常清潔環(huán)保的“綠氫”。
 
  “綠氫”的制造采用高頻磁場技術(shù),能夠?qū)⑺械碾x子與水分離,降低水中離子的含量,達到凈化水質(zhì)及降低水中離子的目的。該系統(tǒng)是萊特萊德針對常規(guī)反滲透系統(tǒng)進行的技術(shù)升級,能夠高效、穩(wěn)定、安全的生產(chǎn)純水,保障電解槽的純水供應(yīng),并與PEM純水電解制氫系統(tǒng)聯(lián)動操作,聯(lián)合控制,能夠?qū)崿F(xiàn)全自動制水、數(shù)據(jù)遠程上傳。此系統(tǒng)與PEM純水電解制氫強強聯(lián)手,塑造“綠色”氫的未來,實現(xiàn)氫能源利用。
 
  “綠氫”在技術(shù)可行性上,無論生產(chǎn)端還是應(yīng)用端均已在可行性研究上有所突破或運用。在經(jīng)濟可行性上,未來隨著技術(shù)發(fā)展和市場規(guī)?;?,有望成本端大幅降低。如今,在我國“雙碳”目標的背景下,目光都已聚焦到“未來可期”的氫能,綠色制氫技術(shù)在氫能發(fā)展中被寄予了厚望。
 
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