氢目前虽然主要是作为重要的工业原料,但在能源转型过程中,氢更重要的是作为一种清洁能源和良好的能源载体,具有清洁高效、可储能、可运输、应用场景丰富等特点。(1)氢能的市场分析
Ⅰ.来源多样、清洁、环保、高效的二次能源
氢是二次能源,能通过多种方式制取,资源制约小,利用燃料电池,氢能通过电化学反应直接转化成电能和水,不排放污染物,相比汽柴油、天然气等化石燃料,其转化效率不受卡诺循环限制,发电效率超过50%,是零污染的高效能源。
Ⅱ.理想的能源互联媒介
氢能是实现电力、热力、液体燃料等各种能源品种之间转化的媒介,是在可预见的未来实现跨能源网络协同优化的唯一途径。当前能源体系主要由电网、热网、油气管网共同构成,凭借燃料电池技术,氢能可以在不同能源网络之间进行转化,可以同时将可再生能源与化石燃料转化成电力和热力,也可通过逆反应产生氢燃料替代化石燃料或进行能源存储,从而实现不同能源网络之间的协同优化。
Ⅲ.可大规模应用的储能介质
随着可再生能源渗透率不断提高,季节性乃至年度调峰需求也将与日俱增,储能在未来能源系统中的作用不断显现,但是电化学储能及储热难以满足长周期、大容量储能需求。氢能可以更经济地实现电能或热能的长周期、大规模存储,可成为解决弃风、弃光、弃水问题的重要途经,保障未来高比例可再生能源体系的安全稳定运行。
Ⅳ.丰富的应用场景
氢能应用模式丰富,能够帮助工业、建筑、交通等主要终端应用领域实现低碳化,包括作为燃料电池汽车应用于交通运输领域,作为储能介质支持大规模可再生能源的整合和发电,应用于分布式发电或热电联产为建筑提供电和热,为工业领域直接提供清洁的能源或原料等。
尽管氢能发展前景广阔,但当前也面临着产业基础薄弱、装备和燃料成本偏高以及存在安全性争议等方面的问题。目前我国制氢技术相对成熟且具备一定产业化基础,全国化石能源制氢和工业副产氢已具相当规模,碱性电解水制氢技术成熟。相比之下,我国氢能在储运技术、燃料电池终端应用技术方面与国际先进水平相比仍有较大的差距。
以氢燃料电池为例,国产燃料电池产品成本高,总体功率密度、系统功率、耐久性还较低,质子交换膜、催化剂、膜电极等燃料电池关键材料和高压比空压机、氢气循环泵等系统关键设备进口依赖度高,且生产能力不足,产品价格较高。在储运方面,实现氢能规模化、低成本的储运仍然是我国乃至全球共同面临的难题。高压气氢作为目前国内外主流的氢能储运模式,还存在储氢密度不够高、储运成本太高等问题。保证氢安全是氢能大规模推广应用的前提条件。
一方面,氢气能量密度高,与空气混合后易燃易爆,公众对氢安全存在一定的疑虑;另一方面,氢气密度小、易扩散,其安全风险相对可控。近年来,我国也积极开展氢能安全研究和相关标准制定工作,陆续开展了材料高压氢气相容性、高压氢气泄漏扩散、氢气瓶耐火性能、氢泄爆、氢阻火等研究,工业领域的氢安全标准与规范体系相对健全,但针对氢能新型应用的相关标准还较欠缺。
(2)氢能生产与消费现状
我国已具备一定氢能工业基础,全国氢气产能超过2000万t/a,但生产主要依赖化石能源,消费主要作为工业原料,清洁能源制氢和氢能的能源化利用规模较小。国内由煤、天然气、石油等化石燃料生产的氢气占了将近70%,工业副产气体制得的氢气约占30%,电解水制氢占不到1%。国内外能源企业结合其各自优势选择不同技术路线,纷纷布局氢能源生产与供给,煤制氢、天然气制氢、碱性电解水制氢技术和设备已具备商业化推广条件。
虽然目前氢能以工业原料消费为主,但未来交通部门应用潜力巨大。燃料电池功率和储能单元彼此独立,增加能量单元对车辆成本和车重影响相对较小,氢燃料电池在重型交通领域相比锂电池具有更强的技术适应性。随着车重和续航的提升,燃料电池汽车成本将逐步接近甚至低于纯电动汽车。
相比燃料电池乘用车,我国在氢燃料电池商用车领域初步形成装备制造业基础。近年来我国燃料电池汽车产销量保持每年千辆左右,2019年全年中国共生产氢燃料电池汽车3018辆(合格证数据),同比增长86.41%。2019年12月份中国共生产燃料电池汽车1418辆,同比增长22.98%。就销量结构上看,我国氢燃料电池车以客车和专用车为主,其中专用车产量为909辆,相比2017年增长尤为明显,客车产量为710辆,中通汽车、飞驰汽车两家企业占据全国总产量的70%以上。
综上所述,氢能具有清洁低碳、应用面广、便于存储、互联协同的优点,但也存在产业基础薄弱、成本偏高、安全性方面的问题。目前我国氢能生产主要依赖化石能源,氢能消费集中在化工原料。清洁能源制氢和能源化利用仍处于发展初期,未来氢能在交通重型货运和电力储能领域有较大发展前景。
因此,在白城市依托优势的清洁能源资源基础,建设氢气田项目,有利于消纳现有的风能和太阳能,转化为氢能源,同时推动新能源消纳产业链延伸,形成东北地区最具影响力的制氢装备生产基地,前景非常看好。
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