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"。     

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。     

氢能源的生产储备及国内外氢经济的发展对比和前景

氢能源是现代能源发展的一个新趋势,是取代化石能源的重要研究方向。如何制备氢气以及如何储存氢能是氢能源开发所面临的最大问题,生物质分解制氢法和新储氢材料的开发是最有经济效益和环境效益的方法。本文还概述了国内外对氢能源开发的研究进展,最后对国内氢能源的发展现状和改善方法进行了阐述。     

政策要闻

<正>加快制订氢能源发展战略面对石化燃料能源日益枯竭的严重挑战,以及不断苛刻的环境要求,近年来世界各国纷纷把科技力量和资金转向新能源的开发上,氢能以清洁、高效、质轻等优点,受到了人们的青睐。氢作为一种二次能源,传统的制氢法主要有矿物燃料制氢和电解水制氢,目前一些新的制氢法如生物制氢、太阳能制氢、核能制氢等应运而生,,但距离商业化生产尚有距离。氢能接近商业化利用方式主要是直接燃烧、燃料电池,核聚变利用正处探讨阶段。专家认为,只要能解决氢能源的分配系统,氢能的应用就上路了,特别指出的是氢燃料电池技术将引发一场汽车技术革命。发展氢燃料电池汽车将是我国经济持续发展新的增长点。预计到2010年,我国燃料电池汽车将达到1000辆,氢气需求量将达2．5～3吨。     

油气藏原位转化制氢技术战略意义及研究方向探讨

在中国能源体系转型的过程中,氢能将扮演重要角色。原位转化制氢是低成本、绿色开发油气藏的新技术,对提升国内制氢能力、保障国家能源安全,实现中国"能源独立"具有重大意义。从国内油气藏资源、制氢技术、氢能利用等方面阐述了该技术的战略意义,通过分析该领域相关技术发展现状,从选址评价、燃烧控制、合成气处理、液化等方面探讨了该技术的研究难点。油气藏原位转化制氢技术在国内应用前景广阔,油气勘探开发企业对攻关油气藏原位转化制氢技术具有得天独厚的优势。油气藏原位转化选址技术,油气井及相关设施改造复用技术,燃烧腔建造、监测及控制技术,合成气分离提纯技术,大规模氢气液化工艺及低温储存技术是油气藏原位转化制氢技术的主要研究方向。     

氢能制备技术发展概况

氢能，作为一种安全、有效、环保的绿色能源及能源载体，正受到人类越来越多的关注。近年来，世界各国对氢能的开发与应用高度重视，制氢技术已取得了突破性进展，同时氢的用途也越来广泛。     

国内外氢能产业政策与技术经济性分析

氢能作为21世纪人类可持续发展最具潜力的二次清洁能源,受到全球范围的高度重视。分析了国内外氢能产业政策、技术与经济性等发展现状：当前国外主要发达国家结合自身禀赋,形成了深度脱碳、能源独立和资源出口等“氢经济”战略模式,并加速电解水制氢、高密度气液固储氢、大规模地下储氢和长寿命氢燃料电池等氢能核心技术的布局;我国氢能产业发展尚处于初期阶段,上游制氢以灰氢为主,中游的氢储运技术与经济性存在瓶颈,下游氢能应用产业刚刚起步,需要结合不同地区资源状况与产业特点推动氢能差异化和多元化发展,通过研究机构与龙头企业联手引领突破技术与经济壁垒和政府出台政策引导扶持,加快构建具有中国特色的氢能“制-储-运-加-用”产业链与规模化发展。     

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。     

集中式制氢技术进展及成本分析

氢能具有质量能量密度大、来源多样化、应用场景丰富、终端零排放等特点,在保障国家能源安全、应对气候变化、推动产业升级、实现高质量发展等方面具有重要意义。本文重点介绍集中式制氢的主要类型,包括天然气制氢、煤制氢、工业副产氢和电解水制氢,并分析其制氢成本。对于煤制氢和天然气制氢,技术比较成熟,全球范围内应用广泛,原料价格对成本影响较大;对于工业副产氢,现阶段最具市场竞争力;对于电解水制氢,发展潜力最大,若与可再生能源结合,生产的氢气属于“绿氢”,更符合未来绿色能源需求。     

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、     

德国能源转型进程中氢能发展经验及启示

随着能源的可再生与低碳化发展,氢因清洁性、灵活性与通用性将会在能源转型中扮演重要作用。德国作为能源转型的领先国家,非常重视氢能在能源转型和经济脱碳中的重要作用,制定了包括长期发展战略、中期研发、近期应用示范,以及氢能发展相关管理和监管体制等全面发展措施。全面认识德国的氢能实践经验对中国氢能发展具有重要的启示。     

油气产业氢能利用的经济性与CO2减排效益分析

中国在实现“双碳”目标和新型能源体系的构建过程中，油气产业发展中氢能利用具备独特的地域、技术和基础设施等优势。为此，总结了氢能产业的技术特点和油气产业发展氢能的优势，提出了4种典型的油气产业氢能发展路径，并运用蒙特卡罗模拟方法，从平准化成本和CO₂减排效益2个方面分析了各路径在不同资源禀赋条件下的发展趋势。研究结果表明：(1)蓝氢路径中，煤制氢耦合碳捕获与封存技术可以凭借其成本和CO₂减排优势作为油气产业氢气清洁化生产的过渡路径；绿氢路径的CO₂减排效益优于蓝氢路径，可以作为中长期的发展路径。(2)在天然气资源丰富、价格低于1.38元/m³的地区，天然气制氢耦合CCS技术具有较好的经济性和CO₂减排效果。(3)年光照有效发电小时数大于1 390 h的油气田布局光伏制氢向加氢站供应清洁氢气将具有一定的经济可行性。(4) 2030年，油气产业布局海上漂浮式风电制氢+天然气掺氢混合使用的业务在风力条件优越、年有效发电小时数大于2 900 h的资源区将具备可行性。(5)其他资源区氢能利...     

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。     

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。     

氢能开发利用经济性研究综述

发展氢能已经提升到国家能源战略,研究氢能的开发利用经济性是当前我国优化能源消费结构和能源转型的迫切需要之一.在总结国内外氢能发展战略、相关支持政策和氢能生产、消费状况的基础上,通过对国内氢能生产、储存、销售经济性的研究和文献进行归纳梳理,对使用不同原料、采取各种技术工艺、在不同生产规模下生产氢能的投资和制氢成本、氢能储...     

氢风劲吹正当时

氢能,近期正受到前所未有的广泛关注。由于处于产业发展初期,还需加强调研、科学论证,做好战略支撑工作,保障氢能在我国的高质量发展。氢能在我国的高质量发展,需要考虑和解决三个问题,即氢从哪来?用到哪去?是否有商业化的可能性?氢从哪来,是指煤制氢、工业副产氢需考虑是否有富余氢用于氢能产业发展,可再生能源制氢需考虑当地是否存在合适来源。     

甲烷裂解制氢工艺研究进展及技术经济性对比分析

为应对气候变化,减少CO₂排放,开发低碳能源技术是十分必要的。氢能因其清洁低碳被视为最有前景的清洁能源之一,但传统制氢工艺(煤制氢、甲烷蒸汽重整制氢)不可避免会造成CO₂大量排放。在向零碳氢过渡阶段,甲烷裂解技术被视为潜在的低碳氢生产方法,在制氢的同时还能产出具有附加价值的碳产品,且整个裂解过程不直接排放CO₂,因而受到广泛关注。重点介绍了几种不同甲烷裂解制氢工艺,即高温热裂解制氢、催化裂解制氢、等离子体制氢、熔融金属裂解制氢等,详细阐述了上述制氢工艺的研究进程,并从经济效益方面类比了技术经济可行性。此外,还提出了未来技术发展和攻关方向的建议。      

中国氢能产业技术发展现状及未来展望

氢能具有来源丰富、应用广泛、燃烧热值高、清洁绿色等特点,是目前最有潜力替代传统化石能源的“未来”能源之一。在国家政策的大力支持下,中国氢能产业发展正步入快车道。为聚焦中国氢能产业发展现状和未来发展方向,研究了近年来各国政府制定的氢能相关政策和战略发展目标,从产业发展和科研成果角度分析了中国氢能产业的发展现状,并对未来的发展方向进行了分析。研究结果表明：(1)世界主要发达国家都在积极制定政策,推动氢燃料电池和汽车的发展,实现能源绿色化;(2)中国氢能产业发展迅速,相关产业方兴未艾,但其发展能否达到预期尚需观望;(3)中国绿色制氢技术科研成果数量世界第一,氢燃料电池销量呈指数型增长,但仍需以安全经济为核心,从政策上大力扶持,从技术上纵向挖深,从资金上加强监管。最后,指出了中国氢能产业下一步的发展方向：(1)降低绿色制氢成本,促进氢能由“灰”转“蓝”转“绿”;(2)与CCUS技术协同发展,积极建设中国的P2X系统;(3)克服“短板效应”,加强顶层设计与产业配套,以消费促生产,全面发展氢能相关产业;(4)加强国际交流与合作,打造氢能出口大国;(5)发挥传统能源公司优势,推动天然气掺氢商业化。     

氢能源——将大大降低CO2气体的排放及污染指数，减少能源对环境的影响，提高能源使用的安全性

美国国家研究院在能源部氢能发展计划项目中指出：“在将来的50年里，氢将逐渐转变为美国的主要燃料，这将会根本地改变美国的能源系统。使用国内的各种各样的氢能源，将大大降低CO2气体的排放及污染指数，减少能源对环境的影响，提高能源使用的安全性。”国际上氢能研究从20世纪90年代以来受到特别重视，美国早在1990年就通过了Spark M.Matsunaga氢能研究与发展、示范法案。     

海上风电制氢关键技术及突围路径

海洋可再生能源非常丰富,但能量难以储存。利用海上可再生能源发电制备绿氢,可为绿色能源的储存提供全新的思路。本文主要分析了海上风电制氢关键技术,详细论述了海上水电解制氢技术、海上氢能储运技术、海上制储氢装备设计以及海上制储氢方案4个方面,并对国内海上风电制氢关键技术进行了对比与总结。在此基础上提出了相关对策和建议,为我国海上风电制氢技术与装备的创新发展提供参考。