未来能源终极形态——“氢能社会”
栏目:行业新闻 发布时间:2018-10-24
氢能试图在未来的能源体系中占据主导地位

能源革命正热烈的进行,新锐的能源形态演绎着各自的风云,试图在未来的能源体系中占据主导地位,其中就包括被称为21世纪终极能源的氢能。

“可以将2018年定义为中国氢能源及燃料电池的产业发展元年。在通过三个阶段的有序发展之后,中国氢能源及燃料电池产业将实现技术快速进步,大量创新成果爆发式涌现,氢能实现可持续开发,在小汽车、轨道交通、船舶、航天、物流系统、矿用车等领域广泛应用,行业健康发展,最终形成‘氢能社会’。”中国氢能联盟理事长、中国工程院院士凌文表示。 

那么,未来是“氢能社会”的终极命题该如何去理解呢?这条路又该怎么走呢?

中国能源体系的“瑕疵”

中国氢能联盟专家委员会主任余卓平在《中国氢能源与燃料电池产业发展研究报告》开篇时指出:“我国能源体系存在不安全、不平衡、不可持续的问题,主要体现在能源安全、煤炭大国但利用不够清洁、可再生能源发展遇瓶颈、碳排放压力大和电力系统灵活性不足五方面。”

2017年,石油进口量突破4亿吨,对外依存度高达68.85% ,70%石油进入交通运输领域;天然气进口量946亿立方米,39%的天然气依靠进口。

煤炭方面,80%应用在燃烧后的发电和供热,碳排放量大,散烧煤污染严重;低质褐煤保有储量约1300亿t,占煤炭储量13%,开发利用不足;褐煤碳含量低,氢含量相对高,科学利用褐煤,相当于发现了一种新能源。 

此外,可再生能源并网消纳困难。2017年可再生能源发电量占比仅增加0.7%,全年弃可再生能源电量达1007亿kwh,阻碍了可再生资源进一步规模化应用。

我国提出2030年减排目标:单位GDP的二氧化碳排放比2005年下降60%-65%。以化石能源为主的能源结构为我国碳排放目标带来了巨大的挑战。而电力作为我国终端能源消费的主体,其最大问题在于无法存储。可再生能源的接入带来的不确定性影响着电力系统的安全稳定运行。

此时,氢能作为二次能源,具有零碳、高效、能源互联媒介(电,热,气之间转化的媒介,是在可预见的未来实现跨能源网络协同优化的唯一途径)和可储能(可再生能源电解水制氢,实现能源消纳与储存)等特点,且有交通、工业、建筑等丰富的应用场景。

现有氢气工业基础

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未来氢气工业基础

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针对中国能源体系的不足,氢能或许能够成为完美弥补。

余卓平还介绍说:“未来氢在我国终端能源体系占比至少要达到10%,成为我国能源战略的重要组成部分。氢能将纳入我国终端能源体系,与电力协同互补,共同成为我国终端能源体系的消费主体。” 

氢能大规模商业化应用仍存在诸多挑战

尽管“氢能社会”的蓝图十分美好,但是目前仍然处于初期的阶段,仍然面临一些挑战。

从制氢环节上看,现有制氢技术大多依赖煤炭、天然气等一次能源,经济、环保性问题依然突出。利用核能、生物质气化制氢尚不成熟,利用太阳能或风能等可再生能源则存在效率低、综合成本高等问题。

从储氢环节上看,虽然加压压缩储氢技术、液化储氢技术、金属氢化物储氢技术和有机化合物储氢技术均取得了较大进步,但储氢密度、储氢安全性和储氢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。

从用氢环节上看,氢燃料电池汽车规模不足,导致加氢站建造成本居高不下、难以大规模铺设,加氢站数量不足反过来又导致用户难以选用氢燃料电池汽车。总体来看,用氢环节的便利性和成本控制难以兼顾。