氢能工业现状、技术进展、挑战及前景

在中国实现“碳达峰、碳中和”战略目标的要求下,作为一种可再生清洁高效二次能源,氢气能源得益于资源丰富、来源广泛、燃烧热值高、清洁无污染、利用形式多样、可作为储能介质及安全性好等优点,将成为助力能源、交通、石化等多个领域实现深度脱碳的现实途径,也将成为我国构建现代清洁能源体系重要的接替能源,加快氢能发展步伐已成为全球共识。为了给氢能相关产业加快发展和能源公司加速转型提供理论支持,并为构建“氢能中国”提供依据和参考,阐述了氢产业链中制备、储运、应用等重点环节主要关键技术进展,分析了氢能工业化现状与发展趋势,探讨了氢工业发展所面临的挑战,展望了氢能产业的发展与未来。综合研究认为：(1)我国的氢能技术将走向成熟并进入产业化之路,氢能工业全产业链体系正在逐步形成,将逐渐实现由灰氢、蓝氢到绿氢的跨越式发展;(2)加快推进制氢、储氢、运氢、氢燃料电池、加氢站及其他用氢场景等氢能全产业链整体发展,注重与油气工业深入融合协同,将有效推进氢气工业体系快速高质量发展;(3)推进和实施“北氢东输”“西氢东输”“海氢上岸”等重大工程,利用加油气站等基础设施,可以在产氢、加氢等产业链节点发挥油气公司的先天优势,实...     

“双碳”目标下中国氢能发展战略

氢能由于其所具备的清洁、低碳、高效、可再生等优点,逐渐成为全球应对气候变化、实现可持续发展的重要能源载体之一。当前中国面临“双碳”目标的紧迫压力,而氢能将在这个宏伟目标实现过程中发挥重要作用。为提出“双碳”目标下中国氢能发展战略,基于氢能在中国“碳达峰”“碳中和”战略中的作用和角色,研究了中国的氢能禀赋,提出了“氢能伦理”“氢能胡焕庸线”等概念,论述了制氢、储氢、运氢及用氢各主要环节的发展现状、现有的优势,指出了中国氢能产业面临成本问题、氢能基础设施不足、能源效率偏低且与可再生能源发展步骤不匹配、市场需求不足、技术发展存在短板、政策体系不完善等6大障碍与挑战。最后,提出了未来氢能产业发展的5项政策建议：(1)制定行动方案,落实国家氢能发展规划的要求;(2)建设国际、国内双循环的氢能经济体系;(3)发挥氢能优势,建设清洁低碳、安全高效的清洁能源体系;(4)加快氢能科技创新,推动建设氢能科技发展高地;(5)建设氢能应用产业集群发展园区,扩大氢能应用市场。结论认为,“双碳”目标下,中国应发挥氢能作为能源载体和工业原料的双重优势,使氢能产业在保障中国能源安全、推动社会经济转型升级以及保护生态环...     

“双碳”背景下吐哈油田绿色转型发展的探索与思考

碳中和已成全球共识,能源消费结构从以化石能源为主向新能源为主转型是实现碳中和的首要任务,油气行业转型发展是大势所趋。中国石油以“双碳”目标为引领,加快布局清洁生产和绿色发展,明确将绿色低碳纳入集团公司发展战略。吐哈油田依托矿区、周边风光资源优势和处于疆电外送通道起始点的区位优势,提出新能源与勘探开发共同谋划、协同发展,以光伏、风力发电和制氢为主,以气电调峰、氢能和储能系统为保障,协同发展CCUS/CCS/UCG、煤油混炼等煤化工产业,到“十四五”末实现碳达峰,2040年实现“近零”排放,2050年把吐哈油田打造成风光气电氢融合、油气煤电热多能互补、企地协同多元化发展的绿色能源产业基地,实现油田向综合性能源公司转型。     

国际氢能委员会发布低碳和可再生氢政策工具箱

2021年11月,国际氢能委员会发布《低碳和可再生氢的政策工具箱》报告.报告指出,目前全球已有30多个国家推出氢战略,宣布了520多个大规模的可再生氢项目.预计至2030年,可再生氢能源项目总投资将达到1600亿美元.氢能经济的发展有助于在全球范围内实现碳中和目标,促进绿色经济增长,并创造大量的就业机会.     

碳中和时代绿氢发展前景与挑战

为达到《巴黎协定》提出的温度控制目标,越来越多的国家提出了碳中和目标,碳中和成为全球的共同愿景和一致行动。在各国家和地区采取的减排措施中,鼓励可再生能源发展成为普遍选择,可再生能源迎来巨大发展机遇。其中氢能因热值高、零排放、利用形式多样,作为化石能源替代品优势突出而受到普遍关注,有望为交通、工业、建筑、电力等重点碳排放领域的减排脱碳发挥作用。“绿氢”则是真正助力碳中和目标实现的重点,是未来制氢的发展方向。“绿氢”要在碳中和路径中充分发挥作用,必须要实现大规模、经济地商业化应用。目前从技术角度还面临电解水制氢经济性瓶颈、储运难题等方面的挑战。     

清洁能源 天府开花

<正>四川销售“充电、加氢、光伏、”等清洁能源产业多元发展,为建设综合能源销售企业奠定基础。3月30日,中国石油四川销售公司与东方电气股份有限公司、大唐四川发电有限公司举行合作交流座谈会,主要探讨如何发挥各自位于氢能产业链供给端、工业生产过程、消费端的核心优势,充分发挥清洁能源资源优势和产业发展基础优势,培育出支撑高质量发展的绿色低碳新动能,助力四川省打造川渝地区“电走廊、氢走廊”,更好服务国家碳达峰、碳中和战略全局。     

瓶颈不除,氢重不得

正为防止氢能经济"越发展、越耗能、越污染",我国须引导蓝氢高值利用和绿氢大规模发展。中国已做出2060年实现碳中和的庄严承诺。相对于煤碳、石油和天然气,氢能具有能源强度高、能源转化率高、碳排放量低的"两高一低"优势,适合于在未来能源中大力发展,而氢能的低碳和减排效应,可助力实现碳中和目标。然而,氢能也存在技术难度高、生产成本高、储存和运输困难大的"两高一大"问题,在制氢过程中也有"灰氢"(化石能源制氢)、"蓝氢"(工业副产品制氢等)、"绿氢"(可再生能源制氢)之分,特别是目前中国的制氢主要不是利用电解质而是用化石原料如煤炭、天然气,使得制氢过程存在高污染、高排放、     

绿氢制取成本预测及与灰氢、蓝氢对比

全球碳中和为氢能产业发展创造了重大机遇,氢能逐步成为能源技术革命和产业转型升级的重要方向。灰氢的高碳排和绿氢的高成本是制约氢能健康可持续发展最重要的因素。2030年前灰氢是最经济的氢气生产方式;但在碳价上升和可再生能源度电成本下降的叠加影响下,2030年以后绿氢逐步成为最佳选择。2030年,当碳价高于0.5元/kg CO₂时,各制氢成本之间存在如下关系：灰氢>蓝氢(煤制氢+CCUS)>绿氢。     

“双碳”目标下传统炼厂氢气的优化思考与建议

氢能被誉为“人类的终极能源”,是21世纪最具发展潜力的清洁能源。氢能具有来源多样、洁净环保、可储存和可再生等特点,是实现“碳中和”的重要抓手。当前传统炼油厂主要有制氢装置生产、炼油重整副产、乙烯生产副产等三种主要产氢方式,绝大多数属于灰氢范畴;为实现国家“碳中和”目标,优化炼厂氢气资源势在必行,并且要逐步经“蓝氢”过渡、朝“绿氢”方向发展。该文介绍对传统炼厂氢气资源的优化思考,提出通过回收火炬气氢资源、煤制氢等产氢装置碳回收、淘汰落后产氢工艺、制备燃料电池氢等措施,为炼厂的氢气绿色发展提供借鉴思路。     

绿电制氢技术在胜利油田应用前景分析

利用可再生能源发电进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中唯一碳排放量为零的工艺,氢能作为能源的载体和储能的方式,可以与新能源发电很好的结合。胜利油田新能源发电装机约2 900 MW,依托风光发电建设规模,并结合油田生产对电、热的用能需求,发挥氢能在电、气、热多种能源间的载体作用,探索石化炼厂场景下的绿电制氢应用,形成风、光、氢、储等多能耦合技术,打造胜利油田用能现场氢能热电联供的应用场景,推动油田能源消费结构由传统能源向绿色能源转变,实现油田能源转型。     

“碳中和”目标下分布式制氢技术优选

氢气因其使用过程“零碳排放”,是未来“碳中和”目标下的重要能量载体,并将在交通运输行业中发挥重要作用。然而氢气的体积密度小,运输成本高,在生产和储运过程中存在二氧化碳排放。为了选择合适的制氢用氢方式,对不同氢气运输方式的经济性和能耗进行了系统分析,对不同制氢技术的二氧化碳排放量进行了计算和对比,并分析探讨了制氢过程的二氧化碳减排路径。研究结果表明：(1)分布式站内制氢可以作为降低氢气储运成本,减少二氧化碳排放的重要制氢方式.其制氢技术包括天然气转化制氢、甲醇裂解制氢、水电解制氢和氨分解制氢4种;(2)以水电解制氢和氨分解制氢为基础可开发无二氧化碳排放的制氢技术,如采用分布式风电和分布式太阳能发电配合水电解制氢,可实现制氢和加氢过程的二氧化碳零排放,以可再生能源的弃电生产“绿氨”结合氨分解制氢也可实现二氧化碳零排放;(3)分布式“绿电”需要面临风电或光伏发电选址、储能系统建设以及投资大幅增加的问题,而弃电生产“绿氨”同样面临大量稳定的电源、降低氨合成的能耗以及较大的投资问题。结论认为,以“绿电”为基础的分布式制取“绿氢”技术,是氢能应用于交通领域的发展趋势,同时,经济稳定的“绿电”生产是...     

新能源制氢技术发展现状及研究进展综述

本文分析了碳中和背景下我国氢能发展的必要性,整理了当前我国氢能发展的相关政策,总结了当前可再生能源制氢技术的研究和应用现状,重点聚焦生物质制氢和电解水制氢两大技术的发展现状和趋势,阐述了各类制氢技术的优势和缺点,为我国氢能技术的发展提供借鉴。     

川渝地区天然气产业与氢工业融合发展路径

“双碳”背景下,天然气产业与氢工业融合发展将势在必行,天然气与氢气同属气体能源,两者在产业链及生产制备—储运—利用等相关技术上存在交集,产业融合发展具有较强的理论和实践可行性。为此,通过研究天然气和氢气的制备及储运基础技术、储存—运输—加注等环节技术革新和管制放松的产业融合理论,构建了产业融合模型,结合川渝地区产业基础优势,提出了天然气产业与氢工业融合协调发展实施路径。研究结果表明：(1)依托川渝地区丰富的天然气资源,积极发展天然气制氢业务;(2)依托该区天然气管网优势,重点突破天然气管网掺氢运输,适应后期规模化用氢需求,降低终端成本,逐步“西氢东输”;(3)依托天然气装备制造优势,转型升级,大力发展超高压及低温液氢储运装备;(4)依托该区庞大的加油、加气站群,改扩建站点,合理布局具有加氢功能的综合能源补给站;(5)依托该区巨大的天然气消费需求,稳步推进混氢天然气在交通、民用和工业领域的示范应用。结论认为,川渝地区天然气产业与氢工业融合协调发展将助力低碳清洁能源体系的构建和能源结构的转型升级,能够为中国的天然气产业与氢工业高质量融合发展提供川渝实践样板。     

人工制氢及氢工业在我国“能源自主”中的战略地位

全球正经历从化石能源向氢能等非化石能源过渡的第三次能源体系重大转换期。为给我国实现能源体系转型和"能源自主"战略目标提供参考,综述了国内外氢工业的发展现状和发展趋势,探讨了人工制氢、储氢技术的发展途径,明确了氢工业的战略地位。研究结果表明:(1)发展氢工业,是优化能源结构、保障国家能源安全的战略选择,在实现我国"能源自主"的战略中占有重要地位;(2)全球氢工业发展初具规模,人工制氢仍主要依靠化石资源,煤炭地下气化制氢符合我国的国情,具有较大的发展潜力;(3)与氢工业相结合的新能源,将是未来能源消费的主体;(4)电解水制氢将贯穿于氢工业发展的全过程;(5)安全、高效储运氢技术是氢能实用化的关键,液态储氢将是未来主要的储氢方式。结论和建议:(1)氢工业基础设施建设处于起步阶段,但发展迅速;(2)我国发展氢工业,近期应在煤炭地下气化制氢方面取得突破,初步形成产业链;(3)中期促使氢工业成为新的经济增长点和新能源战略的重要组成部分;(4)远期力推氢能成为我国能源生产与消费结构的重要组成部分,力争实现"氢能中国",依靠新能源等实现国家"能源自主"。     

“碳中和”的内涵、创新与愿景

地质作用引起的全球性气候变化是地质历史时期5次全球性生物大灭绝的主要诱因之一。人类工业化活动导致生态系统遭到严重破坏,大气CO_2温室效应加剧,生存环境面临威胁与挑战。碳中和目标是人类面对气候变化危机的主动作为和共同追求,探究"碳中和学"的理论与技术内涵、科技创新体系和发展前景,具有深远的意义。研究结论认为:(1)碳中和体现"能源学"与"碳中和学"的理论内涵,包含碳减排、零碳、负碳、碳交易等;(2)碳中和催生以CCUS(碳捕集、利用和封存)/CCS(碳捕集与封存)为核心的碳工业和以绿氢为核心的氢工业等新产业;"灰碳"和"黑碳"是CO_2的两种应用属性,"碳+""碳-""碳="是碳中和的3种产品与技术;(3)中国实现碳中和目标面临三大挑战:一是能源转型规模大,碳中和实现周期较短;二是能源转型过程中存在着安全不确定性、利用经济性、颠覆性技术难预测性等问题;三是转型后可能面临新的关键技术"卡脖子"和关键矿产资源"断链子"等风险;(4)基于目前的认知预判能源领域的十大颠覆性技术与产业包括煤炭地下气化、中低熟页岩油原位开采、CCUS/CCS、氢能与燃料电池、生物光伏发电、天基太阳能发电、光储智能微网、超级储能、可控核聚变、智慧能源互联网,同时碳中和需要实施节能提效、减碳固碳、科技创新、应急储备、政策支撑五大战略协同工程;(5)未来我国不同能源类型定位各有侧重,煤炭将发挥保障国家能源战略"储备"与"兜底"作用,石油将发挥保障国家能源安全"急需"与民生原料用品"基石"作用,天然气将发挥保障国家能源"安全"与新能源最佳"伙伴"作用,新能源将发挥保障国家能源战略"接替"与"主力"作用;(6)碳中和是绿色化工业革命、减碳化能源革命、生态化科技革命的重大实践,将为人类社会、环境与经济带来新的深刻变革;(7)碳中和进程中需遵循"技术的颠覆性突破、能源的安全性保障、经济的可行性实现、社会的稳定性可控"4项原则,重点依靠科技创新与管理变革保障国家能源"独立自主"与碳中和目标的实现,为宜居地球、绿色发展、生态文明建设做出中国贡献。     

重新认识氢能源——解读《氢能产业发展中长期规划（2021-2035）》

<正>《规划》首次将氢定义为一种绿色低碳的二次能源,明确氢是能源转型的重要载体。我国的氢能产业在碳达峰碳中和目标下方兴未艾,已进入快速发展的窗口期,制定出台《氢能产业发展中长期规划（2021-2035）》（以下简称《规划》）正当其时,将对我国氢能产业持续健康发展起到关键引领作用。《规划》首次将氢定义为一种绿色低碳的二次能源,明确氢是能源转型的重要载体,是具有革命意义的里程碑,     

碱性水电解制氢装置大型化的研究进展

发展基于水电解制氢的绿色氢能有助于消纳波动的可再生能源“弃光”“弃风”并显著降低氢能成本。碱性水电解制氢技术是未来大规模制备绿氢、连接可再生能源与高碳排放行业、协同实现“双碳”目标的关键性技术。实现绿氢低成本制取的核心是高效大功率碱性水电解制氢装置的高效化、规模化、大型化研制。碱性水电解制氢装置大型化技术攻坚与装备研发的重要方向是高电流密度、大功率和低能耗。电解槽的性能参数决定了整个系统的技术性能。文中从电解槽关键材料的研究、电解槽结构设计优化及相应配套设备大型化面临的挑战等方面描述了实现碱性水电解制氢装置大型化发展的方向。     

油气行业可再生能源制氢技术进展与前景展望

利用可再生能源制氢,是油气企业推动能源结构优化升级与深度脱碳的重要途径。油气企业近年通过全产业链技术研究与示范应用,积极推动氢能产业高效益、规模化发展。文章研究对比了碱性电解水制氢（ALK）、质子交换膜制氢（PEM）和固体氧化物电解制氢（SOEC）等技术的优势与挑战,分析了国内外代表性油气公司在制氢产业和项目方面的布局规划。中国石油围绕绿氢产业链与制氢技术链,持续攻关符合自身特色应用场景的可再生能源制氢技术及配套系统,涵盖基础研究到项目示范,在高效率电极催化剂材料、电解槽系统优化、氢电耦合系统、大规模大容量制氢装置、固体氧化物电解制氢技术、太阳能光解水制氢技术等领域取得系列创新成果。结合我国油气企业制氢技术特点、场景特色与项目现状,对未来可再生能源制氢领域发展提出建议和展望。     

数字

正1000亿美元我国可再生能源领域专利数、投资、装机和发电量连续多年稳居全球第一,可再生能源投资已经连续五年超过1000亿美元。 1万亿元中国氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》指出,预计2020年至2025年间,中国氢能产业产值将达1万亿元,氢能源汽车数量达到5万辆,加氢站数量200座。     

加氢站开发成本分析与优化——以燃料电池汽车示范城市为例

为应对全球气候难题,实现碳达峰、碳中和目标,各国纷纷研发清洁、高效、安全、可持续的新能源。氢能成为最具发展潜力的清洁能源之一。我国已提出庞大的氢能发展计划,但当前,车用氢气加氢站开发经营增速缓慢,原因之一是开发成本高企。该文以国家批准的燃料电池汽车示范城市群（广东片区）为例,对加氢站进行全成本分析,并据此提出优化建议。