氢能源发展的主要问题

时间:2023-08-12 20:11:45 阅读 我要投稿

  氢能源发展的主要问题,中国氢能产业的起步相对较晚,但发展速度较快,现阶段中国氢气来源以煤制氢为主、工业副产氢及燃料重整为辅,下面看看氢能源发展的主要问题。

  氢能源发展的主要问题1

  中国已经是世界上最大的制氢国,年制氢量约3300万吨,其中,达到工业氢气质量标准的约1200万吨。但其中占大头的仍是“灰氢”。由于自然界中几乎没有单质氢气,依据制氢过程中是否存在碳排放,氢气分为灰氢、蓝氢以及绿氢三类,大体对应煤制氢、天然气制氢以及可再生能源制氢。

  根据中国氢能源及燃料电池产业白皮书(2020)中的数据,目前中国氢气产能中化石原料(煤制氢、天然气重整等)制氢占70%,工业副产氢占比近30%,而电解水制氢占比不到1%。

  现阶段中国氢气来源以煤制氢为主、工业副产氢及燃料重整为辅,决定了目前中国氢能产业仍处于发展初期。根据《规划》中提出的发展目标,到2025年初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系。

  据有关资料显示,截至2021年上半年,中国累计建成141座加氢站。从加氢站建设参与主体来看,中国加氢站建设前期以行业标杆企业为主。

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  随着近年氢能行业发展逐渐加快,加氢站建设参与主体呈现多样化发展态势,氢能产业各环节的企业都有参与加氢站建设的案例,包括上游的能源、化工和气体公司以及专业的加氢站建设运营商和设备供应商,中游的燃料电池电堆和系统企业,下游的`整车企业和车辆运营企业。

  “中国氢能产业仍然处于发展初期,面临产业创新能力不强、技术装备水平不高、支撑产业发展的基础性制度滞后等诸多挑战,需加强顶层设计,引导产业健康有序发展。”国家发展改革委高技术司副司长王翔表示。

  中国作为世界第一大产氢国,氢能产业正在迅速发展。2019年两会期间氢能及燃料电池首次被写入政府工作报告中,2021年氢能被正式写入“十四五”规划中,中央政府及地方各级政府推广氢能的政策密集出台,补贴力度进一步加大。截至2021年底,全国范围内省及直辖市级的氢能产业规划超过10个,地级市及区县级的氢能专项规划超过30个。

  美国、日本等发达国家也一直在发布政策促进氢能源发展。近两年全球各国纷纷把氢能源列入国家顶层设计,制定中长期发展计划,鼓励企业发展,降低氢能源产业链各环节成本。

  氢能源发展的主要问题2

  目前了解的,可根据氢生产技术分成五种氢能类别:

  首先是绿色氢气,氢能中的绿色氢是通过利用绿色电力来电解水,如风能和太阳能获得。但这一过程是最昂贵的,这意味着目前它只占全球氢气产量的1%,这是目前唯一零碳排放的生产工艺。

  蓝色氢气是较好的替代品,以天然气生产氢能,但是因为得同时捕集生产过程中所排放的二氧化碳副产品,进而实现碳中和,因此氢能产量也相对较少。

  灰色氢气同样采用天然气生产,但是为了降低生产成本不进行碳排放捕集。它与碳结合,然后通过蒸汽重整分离。但这会产生大量的二氧化碳排放,1千克氢气产生的二氧化碳高达9.3千克,高于燃烧汽油产生的碳量。

  最便宜的棕色氢气则是以动力煤来生产,反而会带来更多碳排放。

  而蓝绿氢气采用的是甲烷热解工艺,但存在甲烷泄露的风险。

  我们应该把氢气当作是燃料,而不是可再生能源,因为只有氢气可以通过可再生能源产生,如果使用绿色氢气就完全是零排放的。因为氢气的生产,也是由可再生能源完成的,所以氢气是一种终极燃料,因为燃烧后得到的`就是水,认为这是氢气最大的优势。氢气的另一个优势是,氢可以作为缓冲器或储能装置,如果氢气储存量够的话可以使用几个月或一个季度,这就是氢气所在的优势。

  在亚洲、日本、韩国、中国和印度都相继投入这场新能发展的竞赛。中国已经投大量资本在布局,预计各地将在未来几年启用多座大型氢气加气站,以满足氢能源汽车的使用,氢能市场的前景看似一片大好。

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  2020年全球氢能市场达到近1500亿美元,摩根士丹利预测,到了2050年,全球氢气市场会达到六千亿美元,主要用在电力、工业、交通运输、化工原料和建筑等领域,只是目前的氢能技术还远远不足以向全球各地普及。有声音质疑,发展氢能是否真的可以?

  氢气的第一个潜在应用模式是用来取代发电站的天然气,但是由于氢气的供应链并不完善,存储规格和终端使用都没有完全有合适的应用。到现在,发现还是没有多少燃气轮机可以直接把氢气当作燃料使用,可能还需要很久才能看到完全使用氢气运行的发电站。

  其实人们很早就开始思考如何将氢能应用在生活中,早在1960年代美国航空航天局NASA就利用氢能源电池为太空飞行器发电,氢气除了被用于重工业也逐渐在交通运输领域投入使用。

  2018年9月,德国首列氢能火车通车载客。这是自2016年世界首列氢能火车在柏林面世以来,氢能火车首次投入载客服务。此后几年,氢能火车相继在英国、荷兰、丹麦、意大利、加拿大等国家出现,今年的北京冬奥会大约800辆氢燃料电池汽车投入服务,负责接送人员。

  根据查询的2021年全球新能源数据,全球的氢燃料电池车从2017年的7000辆增加到2021年中的43000辆,但与最初预测的1100万辆相比,还有很长一段距离。除了巴士和货车,载人汽车占了全球氢燃料电池车辆总数的八成。

  韩国的现代汽车在发展氢能车技术方面目前算是引领全球,日本和中国也为氢能车定下了2030年宏图大计。只是氢能车的发展始终不及电动车,原因是氢气加气站尚未普及,人们对氢能燃料的功率和安全性都还有所顾虑。还有就是现在氢能燃料非常贵,别看各种地方都在使用氢能汽车,但实际上生产加使用的成本只有国家项目用得起。

  氢能在使用方面对货车很好,货车一般需要行驶很长的距离,需要使用大量的能源,使用氢气可以减少货车碳排放。

  但目前氢气成本大概是30多到60多人民币一公斤,实际上降低到15元到20元才最合适,现在最划算的是灰色氢气,灰色氢大概是一公斤7元到13元。需要降低价格的话,二氧化碳分离和封存会造成巨大成本,部分的二氧化碳捕集和封存技术还并不先进。可是再过一段时间,在实现零排放的目标下,转型绿色氢气将是全球不得不做的一件事。

  氢能的发展是全球绿色能源竞赛的重要一环,但是全球的氢能需求增长幅度十分缓慢,2000年的需求量是六千万公吨,2020年的需求量才达九千万公吨。而且因为大部分用作工业和炼油的氢气仍然在靠化石燃料生产,发现碳排放超过9亿吨,这意味现在生产氢能是在严重的破坏全球环境。

  世界各国已经在开始跟进碳排放数量向大行业征税,但能源专家认为花时间在如何增加碳税,还不如花时间聚焦研究氢能技术。只有在短时间内将绿色氢气的生产成本降低,让氢能从灰色转型到绿色,地球和人类才有希望在未来实现氢能社会或氢能经济。

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