浅谈制氢技术现状与发展前景

氢能被誉为21世纪最具发展前景的二次能源,在解决能源危机、全球变暖及环境污染等问题方面将发挥重要的作用。目前,氢能源产业正处于从工业原料向大规模能源应用的战略转折点。而氢能的开发和大规模应用首先要解决的就是氢源问题,业内人士在不断地改进现有技术及探索新的技术来获得廉价的氢气。文中综述了氯碱工业副产提纯制氢、煤气化制氢、天然气蒸汽重整制氢、甲醇裂解制氢、电解水制氢、生物质制氢技术的发展现状及存在问题,对未来制氢技术的发展前景进行了展望。     

发展绿色氢能助力东北全面振兴路径探讨

绿色氢能具有清洁低碳的特点，有望成为未来低碳时代氢气制备的重要来源，而推动东北全面振兴是国家的重要战略决策，受资源禀赋制约，东北地区能源总体供需缺口较大，氢基化工原料较为缺乏。对东北地区能源及化工行业发展现状进行了总体介绍，对绿氢助力东北全面振兴的路径进行了深入探讨；认为东北地区可再生能源资源丰富，发展绿色氢能、实施规模化制氢，发展绿色燃料、材料，可有效推动绿氢在能源化工行业的应用，既能够消纳可再生电力，又能够弥补东北地区能源供给的不足，并且能促进化工产业的发展，同时带动相关技术装备产业的发展，促进东北地区工业领域的绿色低碳发展。     

我国工业领域绿氢发展应用现状与前景分析

以可再生能源制氢替代化石能源制氢是未来工业领域实现绿色低碳转型的主要路径之一,我国水电解制氢技术以碱性电解技术为主,适合波动性新能源的PEM电解技术将有较好的发展前景。从经济性和碳排放两方面对绿氢的竞争力进行了分析,认为目前我国绿氢成本还较高,未来随着新能源电力成本的下降以及碳排放成本的上升,绿氢将逐渐在我国能源体系中发挥重要作用。重点介绍了绿氢发展现状及趋势,分析了绿氢行业存在的主要问题,指出随着我国绿氢化工项目的加速推进,在行业脱碳进程中应重点考虑不要盲目加快绿氢的工业应用进程,需要国家层面在绿氢制备和工业消纳领域出台相应的支持政策,同时建议加快相关标准体系的建设进度。     

氢能航空发动机研究现状及发展制约因素

为应对全球气候变暖和温室效应加剧,欧美中等多国纷纷提出各自碳中和发展战略,在航空航天、交通运输等多个领域推动新能源技术的应用。氢能源是航空业中较为理想、可取代传统石化燃料的能源,目前全球各大航空公司都在着手布局氢能航空体系。氢能源在航空领域的应用十分广泛,但其最重要的1个研究方向—氢燃料航空发动机,仍处于大力发展和技术创新阶段。总结了近期氢燃料发动机在航空领域的新发展,综述了氢燃料发动机在材料应用方面的短板和现实阻碍,具体从氢能航空发展现状、氢能航空发动机关键技术、氢能航空发动机发展的主要制约因素3大方面进行介绍。氢燃料一直备受关注和青睐,国外早已启动开发氢能飞机的研究项目,并在研发氢能飞机、推动氢能航空相关产业方面已取得一定实质性进展,而我国相关研究主要集中在制氢（风能、光能等电解制氢）、储氢、供氢（氢燃料加注站）及氢燃料电池和汽车领域。为推动氢能航空发动机的大力发展,未来必须突破氢动力推进技术、机载氢燃料存储技术及氢燃料生产制备技术等技术壁垒,而提供飞行动力的航空发动机是其中首要核心点。尽管氢能航空的发展前景备受瞩目,但如要大规模推行,仍面临诸多挑战。若要实现氢能航空飞机大范围应用推广,还需在核心动力、交叉技术等方面开展更加深入的研究与开发。     

氢能在我国能源转型中的地位和作用

针对我国能源体系现状进行了分析,认为建立多元化、清洁化、低碳化的能源供应体系是我国能源转型的总体战略目标。在我国能源体系向"清洁、低碳、智慧"转型的过程中,氢能将扮演"清洁高效的二次能源、灵活智慧的能源载体、绿色低碳的工业原料"这三重角色,全社会氢能需求有望大幅增长。根据不同制氢工艺综合评估结果,分析了近中期和中长期各制氢路线的发展重点。面对未来巨大的氢气需求,需加快氢能供应格局的绿色低碳变革,提高"绿氢"比重。     

电解水制氢发展概况之一:碱式电解水

碱式电解水是目前最为成熟也是商业化程度最高的电解水制氢技术,仅使用Ni等丰度较高的过渡族金属元素就可实现高效制氢.为进一步提高碱式电解水制氢的效率及质量,从催化剂材料到系统构成分别对碱式电解水的研究现状进行讨论和分析.主要介绍了新型电极及部件材料的研发,如采用多种活性材料复合制成的新型电解电极,以及新型隔离膜的开发和应用.最后指出,通过与可再生能源结合,碱式电解水制氢用电成本可以大幅下降,有望使制氢成本低于15元/kg,可媲美煤制氢、天然气制氢等.     

中国煤炭行业发展面临的挑战与机遇

煤炭是我国工业的粮食,随着"调结构、转方式"和节能减排的进行,引发了人们对煤炭前景的思考。受当前中国经济增长速度与增长模式变化、石油与天然气市场竞争、智能电网与大规模储能电池技术应用以及其他可再生、绿色能源的影响,煤炭发展面临着严峻的挑战,煤炭行业迫切需要绿色、可持续的煤炭利用模式。针对我国"富煤贫油少气"的资源特点,伴随着低碳技术、煤炭深加工、碳捕捉与封存技术的快速发展,通过对能源结构的分析,得出未来煤炭将在我国社会经济发展中逐步蜕变为绿色新型的主导能源。     

氢能在钢铁冶金中的应用及发展趋势研究

近年来我国氢能产业发展迅速,钢铁冶金是氢能产业应用端非常重要的一环。钢铁与氢能有着良好的协同促进关系,钢铁企业既是产氢企业也是用氢单位,应用氢能可助力钢铁产业实现高质量绿色发展。对当前国内外氢冶金技术及项目的发展情况进行了整理,分析了在我国低碳化发展背景下氢冶金的竞争优势和发展挑战。认为,氢冶金是我国钢铁产业和冶金行业高质量发展的重要途径和方向,气基直接还原竖炉工艺将是未来氢冶金的主要工艺路线,但目前我国氢冶金面临基础研究薄弱、短期成本较高、缺乏政策支持等挑战,随着相关示范项目的不断推进以及绿氢产业的快速发展,绿氢冶金将是未来钢铁产业绿色发展的重要方向。     

浅谈二氧化碳捕获与封存技术

二氧化碳捕获与封存技术(CCS)是一种有助于减少温室气体排放和控制全球变暖的新技术。该文分析了CCS技术面临的诸多挑战,指出发展该技术的同时必须加强可再生低碳或无碳排放能源的发展。     

应对碳减排挑战 现代煤化工多能融合创新发展研究

我国“富煤、缺油、少气”的资源禀赋决定了现代煤化工产业对保障国家能源安全具有非常重要的战略意义。现代煤化工应在生产过程中秉持清洁转化、高效利用、可持续发展的目标,推动高碳能源绿色转型发展,但在如何突破高能耗、高耗水、高排放等关键技术瓶颈方面仍然面临诸多挑战。在分析发展现代煤化工对我国能源产业的重要意义、面临的挑战等基础上,结合国家推进能源革命和构建清洁低碳、安全高效能源体系的要求,建议进一步加强科技布局,充分发挥煤炭的物质资源属性,以变革性技术为引领,突破行业壁垒,跨领域促进各种能源种类及产业之间的多能融合,推动现代煤化工产业高质量发展。     

新疆油气行业碳捕集、利用与封存技术发展路线分析

为了缓解新疆CO₂气体控排压力,扭转严峻的节能减排形势,做好能源行业领域的减排技术发展规划,基于现阶段较为成熟的CCUS技术,探讨了对CO₂捕集、运输、利用和封存几个环节不同的方案,针对性的提出现阶段新疆油气行业可行的CCUS技术方案。结果表明:短期内新疆地区以化石能源消费的结构不会发生较大变化,限制碳排放量可从开展CCUS技术入手;规划合适的碳源是开展CCUS技术的重要前提,在条件允许的情况下,对排碳设备（燃烧器）进行改造对提高捕集效率有正相关性;CO₂运输方式的合理性直接影响了CCUS技术产业布局和使用效率;推广和开拓CO₂的使用方式和途径,对响应国家低碳环保政策、调整新疆能源产业结构有积极意义。     

我国能源领域科学低碳转型研究与思考

对我国能源领域低碳转型的紧迫性和国外能源转型方式进行了分析,认为我国应从自身条件出发选择能源转型方向,而不是“整齐划一”地发展可再生能源。对2021年碳中和、碳达峰“一波三曲”的特征进行了简要回顾,认为能耗“双控”考核要强调科学性,不能因为能耗控制限制我国的发展;并且认为2021年12月召开的中央经济工作会议将“先立后破”具体化,对煤炭等传统能源的退出与可再生能源发展、能耗“双控”考核给出了严格的科学界定,具有特别重要的意义;对2021年“拉闸限电”相关问题进行了深入思考,认为应对“双碳”挑战是持久战,要以人民为中心,以保障能源安全为首要任务;煤矿退出的确定要更加科学、更加精准。提出,要处理好短期和长期的关系,强化底线思维和风险意识,须将可负担作为政府调控能源的政策导向;要优化能源结构,争取减污降碳的协同效益,科学推进能源领域的绿色低碳循环发展。同时指出,颠覆性技术是未来能源的最大变数;我国推动低碳转型任重道远,不可能一蹴而就。     

双碳背景下煤炭安全区间与绿色低碳技术路径

煤炭是我国的主体能源和重要原料,为中华民族伟大复兴做出了不可磨灭的历史贡献,在今后较长时期内,特别是推动我国能源转型发展中还将发挥不可或缺的兜底保障作用.作为"双碳"目标的主战场,能源产业的减碳、降碳是我国"双碳"工作的重点方向.由于我国以煤为主的能源禀赋现状,在保障能源安全的基础上,降低煤炭消费总量及其消费过程中的碳...     

煤制天然气全生命周期碳排放核算研究

我国长期以煤炭为主的能源结构对环境造成严重的污染，国家加快天然气市场化改革的步伐，煤制天然气作为常规天然气的补充，其产业得到较快发展。煤制天然气产业发展的环保性与经济性饱受质疑，我国仍没有形成系统的煤制天然气碳排放核算模型，因此煤制天然气碳排放研究至关重要。文章基于物料平衡法和排放因子法从全生命周期角度分析并构建煤制天然气全生命周期碳排放核算模型，以KQ煤制天然气项目为实例进行整个生命周期的CO2排放估算，并与相同产出时传统燃煤路径的碳排放量进行比较，提出我国煤制天然气产业低碳减排的建议，为促进煤制天然气产业发展提供政策参考和决策依据。      

中国石油企业低碳竞争力评价及对策研究

由于石油产业具有高耗能、高污染的特性,在石油企业实施低碳战略,有利于推动我国低碳经济的发展。本文以低碳生产、低碳经济、低碳技术、低碳管理、低碳文化和资源基础为准则层,构建了适用于我国石油企业的低碳竞争力评价体系,并利用层次分析法对20个指标赋予权重,研究发现万元产值的二氧化碳排放量、营业利润率、净资产收益率、清洁能源占比和专利技术产出对低碳竞争力的影响最大。通过对中石油、中石化和中海油三家国有石油公司进行实证分析,对比结果表明中海油在低碳生产和低碳经济指标上优势突出,整体低碳竞争力最高。最后,针对我国石油企业在发展中如何提升低碳竞争力提出相关建议。     

“双碳”目标下镍资源的综合利用发展趋势

人类面临气候变化的挑战日益严重,“暖战”已在全球范围内打响。我国“双碳”目标提出后,各行业部门纷纷研究制定各自的减排方案。金属矿产行业作为国民经济的重要基础产业,在绿色低碳转型中的挑战和机遇并存。本文重点研究了动力电池重要金属之一的镍,在能源清洁化和动力电池高镍化双重驱动下的综合应用前景。现阶段主要用于不锈钢生产的镍将在绿色低碳转型中逐渐减少,电池级硫酸镍的消费量将快速增长。随着硫化镍矿资源日渐贫乏,红土型镍矿已成为镍的主要来源。目前红土型镍矿主要通过回转窑-电炉等火法冶炼工艺生产镍铁和不锈钢,随着电池级硫酸镍的需求增加,高压酸浸镍湿法冶炼中间品和镍铁转产高冰镍制备硫酸镍或将成为未来红土型镍矿综合利用的发展趋势。      

电网企业碳排放核算与配额分配方法研究

电力行业是我国首个纳入全国碳市场、需开展碳排放核算并参与履约及交易的重点行业。列举了目前电网企业的几种碳减排途径,包括电网内部减排、促进发电侧减排和用电侧减排,并指出内部减排潜力有限,通过电网促进资源利用最大化,实现推动社会能源结构的变革以及提升清洁能源使用率在碳减排方面的作用则更为明显。按照碳排放核算方法要求,指出了我国电网企业碳排放核算与配额分配可能存在的一些问题,其中通过对电网企业间接排放影响因素的分析,给出了碳排放核算中时间和空间匹配的优化建议;提出了基于线损率、电网排放因子、可再生能源消纳比例以及电网企业能效服务和需求侧管理绩效指标等因素的多种配额分配思路。     

华北矿业型城市长序列能源消费碳排放特征

区域视角的长序列能源消费碳排放特征研究对低碳减排政策的制定具有一定意义。针对中国地市级及以下尺度数据难以获取、统计标准存在差异、从时间长序列角度对矿业型城市能源消费碳排放的研究较少等问题,基于夜间灯光影像数据模拟估算了1995～2017年华北矿业型城市能源消费碳排放量,对矿业型城市进行多维研究,分析不同矿业型城市碳排放的差异性。结果表明:能源消费碳排放量较高的矿业型城市为成长型煤炭型、再生型铁矿型、成熟型铁矿型以及成熟型煤炭型中的张家口市、忻州市和赤峰市;强度效应是促使能源消费碳排放量与经济增长脱钩的重要手段,结合人口效应、规模效应的调控,通过科学的低碳减排政策,能够有效地控制能源消费碳排放量的增加,加快矿业型城市的经济转型。