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碳中和下能源3大方向!

2023-5-11 08:39

来源: 《党委中心组学习》

氢能与电化学储能具有高度互补性


氢能受到各方高度关注,2022年初国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》,首次明确了氢的能源属性。氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。

氢储能在能量密度、储能时长上具有较大优势,在能量转换效率、响应速度等方面相对较差,可以与电化学储能形成互补。近年来,我国氢气产量保持连续增长,已成为世界第一产氢大国,2021年产量达3300万吨。但是氢能的发展仍存在一些问题和挑战。一方面,目前氢气制取主要由化石能源制氢和工业副产氢构成,据中国标准化研究院不完全统计,目前我国煤制氢占比约62%,天然气重整制氢占比约19%,焦炉煤气、氯碱尾气等工业副产提纯制氢和石油制氢占比约18%,电解水制氢等约占1%,可再生能源制氢规模还很小。

大家知道,通过化石能源燃烧制氢过程中会产生二氧化碳,是灰氢;在灰氢的基础上,将二氧化碳副产品捕获、利用和封存(CCUS)而制取后的氢气是蓝氢;通过使用再生能源(例如太阳能、风能、核能等)制造的氢气是绿氢,我们真正需要的是绿氢。另一方面,氢是元素周期表上最轻的元素,很容易泄漏,对储能容器要求高,常压下液化需在-235℃下,能耗较高。如果以管道运输,则需要克服纯氢以及掺氢气体给管道带来的安全隐患。

现阶段,我国氢气储运主要以高压气态长管拖车运输为主,常用的高压气态长管拖车氢气储存压力为20兆帕,单车运载量约300千克氢气。液氢运输和管道运输的基础尚不成熟,液态储运、固态储运均处于小规模试验阶段,目前氢气管道里程约400千米,在用管道仅100千米左右。预计到2025年,液态储运和管道储运的方式将有初步发展,到2035年,高压气氢储运、液体储运和管道储运等多种氢气储运形式将实现并存。

氨既能当储氢介质,又能做零碳燃料。氨是天然的储氢介质,常压下,-33℃就能液化,便于安全运输,有完备的贸易和运输体系。可再生能源生产氢,再将氢转换为氨,运输到目的地,或许是一条解决途径。目前,氨的主要制备方式是氢气和氮气反应合成,全球年产量1.8亿吨,80%左右用于化肥行业,工艺成熟,成本低廉。在氨能使用方面,技术难题是不能稳定燃烧,如何获取“绿氨”,日韩等国在充分燃烧的研发方面遥遥领先,有氨动力船研究项目。

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标签: 碳中和目标
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