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能源革命,“氫”裝上陣
2020/1/6 9:42:59 來源:中國產業發展研究網 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示:汽車發動機不“喝油”了,給車“加油”以后稱為“加氣”了,只花三分鐘“加氣”車汽車發動機不“喝油”了,給車“加油”以后稱為“加氣”了,只花三分鐘“加氣”車就可以續航五六百公里了,汽車尾氣不存在了,改成排水了;冬季供熱不靠鍋爐或燒天然氣了;重工業動力來源徹底告別黑煤球了;人造衛星只需要帶一桶水即可實現星際遨游了……筆者近日到訪國家電投集團氫能科技發展有限公司時,張銀廣總經理描繪了這樣一幅未來世界的圖景。
聽完張銀廣總經理的介紹,第一感受就是,這不就是《小靈通漫游未來》里的美麗新世界么!
傳統能源逐漸退出歷史舞臺,氫能和燃料電池將成為新興能源,能源變革已經來臨。全社會“綠色、低碳、高效”發展,環境很美麗,經濟指標很美麗,人們的心情更美麗!
面向未來的新興能源
氫,在元素周期表中位列第一,是所有原子中最小的。氫也是宇宙中分布最廣泛的物質,宇宙質量的75%都是氫。
相較于化石能源,氫能的優勢和特點,非常顯著。首先,來源廣泛。氫既可以借助傳統化石能源如煤炭、石油、天然氣等用低碳化技術制取,也可以通過風、光、水等可再生能源制備。第二,能量密度高。除核燃料外,氫的能量密度是所有燃料中最高的。氫的能量密度是液化石油氣的2.5倍、汽油的3倍、鋰電池的40倍。第三,能量轉化率高。以氫作為原料的燃料電池可以輕松達到50%以上的能量轉化效率,而內燃機卻難以突破40%的門檻。第四,清潔?裳h利用,氫氣無色、無味、無毒,燃燒生成水,是可循環使用的清潔能源。第五,利用形式多樣?梢酝ㄟ^燃燒產生熱能,在熱力發動機中產生機械功,用氫代替煤和石油,不需對現有技術裝備作重大改造。同時,又可以作為能源材料用于燃料電池直接產生電能,為燃料電池車、分布式發電設施提供動力。第七,可儲能?梢詫崿F持續供應、遠距離輸送。第八,安全性高。據美國化學工業學會DIPPR綜合風險評估,氫能的危險性排在汽油、丙烷、甲烷之后,也就是說,多種能源按照危險性排序是這樣的:汽油>丙烷(天然氣)>甲烷>氫氣。
氫如果成為重要能源的話,將會為我們的生活帶來革命性的變化。氫能的發展,意義重大,不僅關系到國家能源安全,關系到環境保護,同時也關系到經濟發展;氫能的發展將影響整個工業體系的重構,帶動很多新興產業的發展……也正因為氫能極其重要,在達沃斯論壇、G20峰會、G20能源部長會議上,與會政要均意識到,氫能產業將會是未來世界經濟復蘇的引擎,人類已經開始邁向“氫經濟時代”。
抓緊布局,搶占先機
目前,多國政府出臺了氫能發展戰略路線圖。日本近年發布了一系列激勵政策,并在氫燃料電池領域取得了超1500件專利。2017年,寶馬、奔馳、通用汽車已開始商業化發展氫燃料電池汽車。
我國也將氫能利用作為未來能源發展的重要一環:
2016年3月,我國《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》提出,把可再生能源制氫、氫能與燃料電池技術創新作為重點任務;把氫的制取、儲運及加氫站等方面的研發與攻關、燃料電池分布式發電等作為氫能與燃料電池技術創新的戰略方向;把大規模制氫技術、分布式制氫技術、氫氣儲運技術、氫能燃料電池技術等列為創新行動。
2017年6月,科技部和交通運輸部出臺的《“十三五”交通領域科技創新專項規劃》明確提出,推進氫氣儲運技術發展,加氫站建設和燃料電池汽車規模示范,形成較完整的加氫設施配套技術與標準體系。
在國家政策的大力支持下,國內氫能產業發展步伐明顯加快,多地表現出強烈的發展積極性。
2018年2月,中國氫能源及燃料電池產業創新戰略聯盟成立。作為一家定位于跨學科、跨行業、跨部門的國家級氫能產業聯盟,它的成立意味著氫能產業將在我國能源戰略中布下重要一子。
2019年6月,《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》對外發布。這對于該產業來說,是一件里程碑式的事件。白皮書指出,氫能將成為中國未來能源體系的重要組成部分,預計到2050年氫能在中國能源體系中的占比約為10%,氫氣需求量接近6000萬噸,年經濟產值超過10萬億元。
白皮書系統研究了氫能在我國現代能源體系建設中的定位,展示了氫能及燃料電池全產業鏈的發展現狀及趨勢,提出了近中遠期我國氫能及燃料電池的發展目標和行動倡議。白皮書指出,近年來,中國氫能及燃料產業加速布局,雖然與發達國家相比,中國在氫能自主技術研發、裝備制造、基礎建設方面仍有一定差距,但產業化態勢全球領先。目前中國的氫能及燃料電池產業基礎設施薄弱,有待集中突破。
作為國家能源行業的龍頭企業,國家電投,早在2016年就開始對氫能給予了關注,積極推進氫能生產供應體系建設,穩步推進氫能示范應用基地建設,建設氫能利用全產業鏈。為了將自身打造成為氫能產業鏈一體化發展服務商、氫燃料電池先進自主技術引領者、國家氫能產業發展的推動者,近年來,國家電投采取了一系列有力舉措:
制定戰略規劃,成立氫能工程領導小組,氫能產業投資中心,牽頭建立氫能發展基金并引入外部創投資金,貫徹落實創新驅動發展戰略。布局核心技術研發,建成氫燃料電池研發實驗室,取得氫燃料電池開發領域重大突破,完成燃料電池原理樣堆開發,實現核心原材料關鍵技術自主化,性能指標處于國內領先水平,部分性能指標達到世界領先水平。促進應用研究,組建氫能科技發展公司,推進氫燃料電池開發及中試線建設,完成大功率電堆系統開發及實驗室綜合測試。
據介紹,目前燃料電池的基本核心技術均已攻克,催化劑、質子交換膜、膜電極、雙極板、百-千瓦級電堆、系統,均可實現國產;天然氣摻氫示范項目、制氫加氫站建設及氫能綜合利用示范項目、北京冬奧會1000輛氫能公交車交通示范項目,均在穩步推進;完成了100千瓦級氫燃料電堆組裝,并已于日前在寧波裝車試運行;氫燃料動力系統在中國商飛無人機“靈雀H”上已經試飛成功……國家電投計劃于2020年實現氫燃料電池技術的產業化,實現低碳交通、甚至零碳交通的愿景,助力中國步入氫能交通時代。
關系國家能源安全
根據《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》公布的總體目標,未來,氫能將成為中國能源體系的重要組成部分,預計到2050年氫能在中國能源體系中的占比約為10%,氫氣需求量接近6000萬噸,年經濟產值超過10萬億元,交通運輸、工業等領域將實現氫能普及應用,燃料電池車產量達到520萬輛/年,固定式發電裝置2萬臺套/年,燃料電池系統產能550萬臺套/年。按照此目標,屆時中國可減排約7億噸二氧化碳,可累計拉動33萬億元經濟產值,且預計2050年平均制氫成本不高于10元/公斤。
其實,發展氫能及燃料電池產業的意義,戰略價值要遠遠高于上述這些數字所代來的經濟價值。
從國家能源戰略角度,我國應逐步將氫能納入國家能源管理體系,加快頂層設計,制定氫能及燃料電池產業協同發展規劃與行動方案;要持續加強科技創新,引領氫能燃料電池技術和產業發展;同時推動燃料電池裝備制造業發展和氫能配套基礎設施建設。
國家電投也正是因為充分意識到這一點,才在央企中率先成立氫能公司,積極布局氫能發展。正如國家電投錢智民董事長指出的那樣,接下來,國家電投要積極整合國內外產業鏈優質資源,開展核心技術研發,打造包含測試、生產制造、氫能供應、整車示范等環節在內的氫能發展模式;同時,還將開放創新合作,推動全球全產業鏈研發資源共同開展技術攻關,實現該領域的更大突破。
當今時代,技術的變革呈現幾何級數的增長,技術變革的速度超乎想象?梢哉f,在這場能源革命當中,誰掌握了新技術,誰跨對了步伐,誰在技術創新中走在前面,誰就有制勝的話語權。
對國家電投而言,需要牢牢把握全球能源轉型的新機遇,對氫燃料電池等關鍵環節重點攻關,對影響未來能源發展的技術積極布局,打通新能源制氫、運氫、用氫全產業鏈,為清潔發展向縱深推進鋪路搭橋,為打造國家清潔、低碳、安全、高效的能源體系做出應有的貢獻。
對中國而言,“氫經濟時代”是中國產業結構調整和升級的絕佳機會,我們需要抓住機遇,率先實現新舊動能轉換,構建起全球“綠色、低碳”的新的能源發展格局,并普及至整個社會,重塑全球工業體系,變革人類生活方式,從而贏得“第四次工業革命”的主導權,走出一條具有中國特色的新能源發展道路,為構建“人類命運共同體”注入中國動力。
轉自:新華網
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