《制1标方氢气仅需4.1度电!电解水制氢成本下降至少有五成空间!》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2022-11-22
  • 11月19日,央视对氢能领域的先进项目和技术进行了报道。记者发现,通过氢储能及氢发电项目的推进,对我国减碳事业的稳步推进奠定了良好基础。同时我国的氢能技术的快速发展也为氢成本的降低迈出了关键一步。

    氢电项目是减碳重要内容

    氢能在工业领域的应用前景非常广阔,通过光伏风电等可再生能源制绿氢,可以帮助工业领域深度减排脱碳。国家发改委近日也表示要探索风光氢储一体化发展模式,推进氢能基础设施建设 ,目前试点示范进展如何?

     

    在安徽六安,国内首座兆瓦级氢能综合利用示范站正在开展核心设备性能试验,服务冬季用电高峰,利用风、光等清洁能源发电制氢,1标准立方米氢气制备仅需要4.1度电,制出的氢气压缩后储存起来,在用电高峰时,利用氢燃料电池发电。

     

    电力规划设计总院清洁能源研究院副院长 饶建业:风光氢储这样一体化的措施,能够实现把随机波动的新能源变成相对稳定可靠的氢能。

     

    在辽宁大连,我国首个分布式甲醇制氢-加氢一体站即将投运,站内的分布式甲醇制氢系统主体装置占地仅64平方米,为国内加氢站选择低成本供氢技术提供应用示范。

     

    中国石化石油化工科学研究院副院长 林伟:我们把甲醇运到加氢站内,甲醇运输有点像汽柴油,通过分布式制氢装置,就能直接生产出满足燃料电池车直接使用的氢气。

     

    在湖北荆门,国家电投的在运燃机机组近日成功实现30%掺氢燃烧改造和运行,这标志着国内已掌握一套完整的燃气轮机电站掺氢改造工程设计方案。

     

    国家电投北京重燃荆门项目部副总经理 辛芳:在现役天然气机组中增加氢燃料来源,不仅能够有效缓解天然气用气量,保证冬季供暖安全稳定,同时具有积极减碳效应。

    专家表示,我国80%碳排放来自于工业,而超过80%的氢气消费也在工业,未来氢能减碳的最大潜力来自工业领域。

    “氢”尽所能, 行业成本有望下降

    氢能在能源转型中具有巨大潜力,但是产业仍处于发展初期。近期,多地持续出台政策,推动氢能产业加速落地,目前氢能市场发生了哪些新变化?

    记者 平凡:我现在是在北京延庆919路的公交场站,在我身后就是70兆帕氢燃料电池的公交车辆。这批车辆是由奥运的通勤车辆改造而成,目前的数量达到了123辆,这个数量在全国也是最大的。这趟氢能公交线路从北京延庆城区到市区的德胜门,公交车加注的是氢气,排放物为水。

    氢能公交车有绿色低碳、长续航、耐低温等特点,但造价和配套加氢的成本较高,目前还需要政府的补贴。

     

    在内蒙古,全国首台氢燃料电池混合动力机车,已经安全运行超过两万公里。同时,以锦白铁路为应用场景的氢燃料电池机车设计方案,已经通过评审。

     

    在长三角地区,氢能重卡运营的数量快速增加,主要是用于城际的快递物流运输、工业品物流以及港口集装箱的运输。

    专家表示,使用氢能重卡对减少污染物和二氧化碳排放有明显的作用,适合在高速公路等干线物流场景推广应用。

    氢能要大规模推广应用,降低成本是关键。业内普遍认为氢能产业和其他新能源产业一样,需要一个从政策扶持到市场化经营的过程。降低成本的路径在哪里?

     

    记者 平凡:我现在是在氢燃料电池关键零部件的一条生产线,我手中拿的就是关键零部件膜电极。像一个150千瓦的氢燃料电池,需要400片这样的膜电极,单片膜电极的市场价值是在300元左右。目前,整条生产线的订单已经排到今年年底。

    国内用于重卡等商用车的氢燃料电池技术已经取得自主化突破,正在构建覆盖原材料到系统材料部件的全产业链。

    目前,通过光伏风电等可再生能源、电解水制绿氢是氢能产业发展的方向,但由于制氢成本较高面临推广的难题。近日,中国石化研发出高效新型阳极催化剂并实现工业放大,能够提升制氢的效率。

    在广东佛山,国内规模最大的质子交换膜装备生产基地正在建设之中,基地生产的是制氢的关键装备,类似汽车的发动机,将利用全球的先进技术大幅降低制氢的成本。广东佛山质子交换膜制氢设备负责人告诉记者:“第一台中国本土的质子交换膜电解水制氢装备将在2023年的7月份成功下线,我们预估在2025年到2027年中国本土的质子交换膜电解水制氢装备有50%降本的空间。”

  • 原文来源:https://www.in-en.com/article/html/energy-2320930.shtml
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    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
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    • 随着技术的进步,SOEC已开始逐步走向规模化发展,降本路径清晰,有望成为助力实现碳达峰碳中和目标的重要推动力。 ▲翌晶氢能SOEC电堆自动化产线。 4月25日,上海翌晶氢能科技有限公司研发的国内首条固体氧化物电解水制氢(SOEC)电堆自动化产线正式下线,年产能可达100兆瓦,可兼容多型号电堆生产。 业界普遍认为,SOEC作为主要电解水制氢方式之一,此前一直处于实验室验证阶段,但随着技术的进步,SOEC已开始逐步走向规模化发展,降本路径清晰,有望成为助力实现碳达峰碳中和目标的重要推动力。 多元化技术路线利好产业发展 目前,碱性电解水、质子交换膜电解水(PEM)、固体氧化物电解水(SOEC)制氢为三种主流电解水制氢技术。其中,碱性电解水技术最为成熟,已能够实现大规模制氢应用,目前国内已实现兆瓦级制氢应用。PEM制氢在过去十年发展迅速,相比于碱性电解水工艺,其占地面积较小,与可再生能源的适配度更高,国内目前已实现规模较小的商业化运作。川财证券研究指出,SOEC制氢的主要特点是工作温度高、效率高、蒸汽替代液态水,且可以反向运作,充当燃料电池,目前国际上已实现商业化,但规模落后于碱性和PEM电解水制氢。 “碱性电解水制氢与PEM制氢的较快发展得益于有一定的产业基础作支撑,如碱性电解槽原先用来制氧,随着制氢产业发展及氢气需求加速增长,碱性电解槽开始用于制氢环节。”资深从业者郑贤玲对记者表示,“SOEC加速发展是业内所盼,这一技术路线解决了电解槽的污染、体积大、效率不太高、贵金属成本等问题,如今SOEC已正式走出实验室,对于产业而言是重要的一步。” 佛山环境与能源研究院上海事业部部长邬佳益认为,虽然相较碱性电解水和PEM,SOEC发展进程较慢,但目前主流电解水制氢方式各有其优势,也分别适用于不同的应用场景。“同时,对产业而言,技术的不断更新迭代是大势所趋,现在的技术能否适应未来的发展值得关注。因此,多元化的技术路线同时发展将更好更快适应未来应用场景、商业模式等的快速变化,最终利好产业发展。” 降本增效优势显著 开源证券研究指出,SOEC拥有不使用贵金属催化剂、余热温度高、能量转化效率高等优势,可适用于制氢、热电联产等应用场景,是实现我国碳达峰碳中和目标的重要发展方向。 据上海翌晶氢能科技有限公司总经理刘青介绍,在电解水制氢的成本构成中,电费占比80%、折旧占比10%、运营维护10%,因此,降低电费成本成为电解水制氢降本的关键因素,而SOEC高效优势将引领绿氢技术降本。“数据显示,SOEC系统的电解效率超过84%,与工业余热回收结合,能进一步降低电耗达10%,比碱性和PEM电解省电28%。” 关于降本问题,刘青表示,现今,SOEC降本速度已远超预期,预计到2023年,成本可降为1万元/kW;2025年有望下降到5000元/kW;至2030年,成本将为1000元/kW,相较2023年下降90%。 “目前,氢气生产大部分是以化石燃料为主的灰氢,或通过碳捕集和封存技术来减少碳排放制取的蓝氢,由清洁能源和可再生能源制取的绿氢所占比重则不足千分之一。”国家能源局原正司级巡视员、中国投资协会能源投资专委会会长孙耀唯表示,采用先进高效的SOEC技术生产低排放、高效率的绿氢是未来氢能产业上游优化供给的关键课题。SOEC技术因电价降本空间扩大而表现出更明显优势,将成为助力工业无碳化的关键一环。 产业链需进一步完善 2022年3月出台的《氢能产业发展中长期规(2021-2035年)》明确提出,要合理布局制氢设施,推进固体氧化物电解池制氢等技术研发。在政策方向指引下,SOEC技术迎来更多发展前景。但需要注意的是,目前SOEC相关产业链尚不完善,在产氢规模、运行时间等方面符合商业化运行的SOEC产品仍较少。 具体来看,SOEC设计开发风险大,对材料性能要求高。邬佳益指出,相比碱性电解水和PEM,SOEC技术壁垒更高。SOEC电解水制氢过程中工作温度高,对很多材料的耐温性和耐腐蚀性提出更高要求。“要实现材料在高温下具有较好热稳定性和化学稳定性,不同组件间的热膨胀系数匹配,同时保证材料成本尽可能低,行业还需要持续技术攻坚。” 产业链不完善也成为制约SOEC发展的重要因素。邬佳益表示,由于SOEC发展相对较晚,产业链基础不完善,行业内相关企业很少,造成产业发展速度较慢。“目前,SOEC还没有完备的供应链,举例来说,如果企业想要购买或者缺少某个零部件,可能根本找不到厂家。” 刘青表示,氢能产业将是能源低碳化转型的主旋律,SOEC作为未来单位制氢成本最低的技术解决方案之一,必将成为绿氢迈向大规模应用的主要抓手和推动力。期盼业内上下游各企业通力合作,打造一个更加完善、更有韧性的SOEC生态产业链体系,将绿氢产业做大做强。
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    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
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    • 近日,宁夏宝丰能源集团股份有限公司一体化太阳能电解水制氢储能及综合应用示范项目在宁夏开工建设。该项目是目前国际顶级制氢储能项目,预计建成后合计年产氢气1.6亿标方,每年可减少煤炭资源消耗25.4万吨、减少二氧化碳排放约44.5万吨。   氢能源是目前已知最绿色清洁的能源,通过太阳能电解水所生产的氢气是真正意义上的“绿色氢气”。当前,在行业整体发展的压力下,“绿氢”项目的启动对推广发展清洁能源具有重要的示范意义。   从传统能源迈向新能源领域   根据万得数据统计显示,A股化工行业上市公司2019年净利润相比2018年同比降幅较大。但最新披露的财报显示,宝丰能源2019年净利润增速远超整个化工行业平均利润增速,同比增长2.88%。   宝丰能源逆势上扬,得益于公司近年来始终坚持“绿水青山就是金山银山”发展理念,科学布局,优化产品结构,提升产品附加值,积极探索高质量绿色发展新路子。   此次开工建设的太阳能电解水制氢储能及综合应用示范项目,在发电领域具有建设成本优势。“以‘光伏能源+氢能源’为路径积极探索新能源替代化石能源,推动新能源的多场景综合利用。”宝丰能源总裁刘元管说。以燃料电池为代表的交通领域是氢能应用的突破口与主要市场,直接将氢能产业化,运用于能源、交通、工业、建筑等领域,氢能源有望逐步替代传统化石能源,拥有极大发展空间。   当前,工信部已启动《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》编制工作,将以新能源汽车高质量发展为主线,研究重点向燃料电池汽车拓展,氢能源的广泛应用也将获得突破性进展。据测算,相关市场将达到万亿元产值,宝丰能源看准市场,正在优先布局。   推动煤化工与新能源融合发展   宝丰能源在积极布局新能源市场的同时,也在优化升级传统能源产业,推动电解水制氢装置与公司新型煤化工产业有效融合,降低产业链综合成本。   “新项目所产生的氢气将与公司现有煤化工产业链有机结合,即将太阳能电解‘绿氢’补入甲醇装置耦合生产甲醇和烯烃等材料,强化公司循环经济产业集群优势,并实现甲醇生产过程的降本增效和节能减排;另一方面,还将配套进行制氢储能、氢气储运、加氢站建设,通过与城市氢能源示范公交线路协作等方式拓展应用场景,实现氢能产业链一体联动发展。”刘元管说。   另外,宝丰能源正进行规划建设的300万吨焦化多联产项目,每年所产焦炉煤气可生产12亿方氢气,将进一步提升公司氢气产量,节约煤炭资源消耗,降低二氧化碳排放。   “焦炭气化制220万吨/年甲醇项目已于5月29日联合试车成功。投产后,宝丰能源的甲醇产能将增加130%,届时公司生产所需甲醇将实现全部自给,为进一步降低烯烃生产成本、培育公司核心竞争优势奠定基础。”刘元管说。   扩展渠道、扩充市场   疫情发生后,在坚持疫情防控守土有责、守土尽责的基础上,宝丰能源精确分析、精准排产,一手抓安全生产和产线的满负荷运行,一手抓扩展渠道、扩充市场、扩大销售,全力保障产销循环运转顺畅。同时,公司充分发挥优势,结合疫情防控,打出了一系列转产新牌号、投产新产能、以增产促保障的“组合拳”。   结合公司装置工艺特点,公司决定以一套聚丙烯装置转产高熔指纤维料聚丙烯产品S2040。每吨高熔指纤维聚丙烯S2040所生产的无纺布约可制成一次性外科口罩90万—100万个或N95口罩20万—25万个。   从确定转产到产品下线再到首批产品发货起运,宝丰能源这次驰援防控的紧急行动仅用时13天。   4月下旬,面对“口罩心脏”熔喷布紧缺、市场混乱的情况,宝丰能源又开建7条熔喷布原料产线。新建的熔喷布产线所用原料全部来自公司自产的高熔指纤维聚丙烯产品,实现了公司从煤炭原料到聚丙烯再到熔喷专用料生产的无缝衔接。   从最初的生产受限,到统筹推进疫情防控和复工复产再到积极转产抗疫物资,宝丰能源尽己所能稳定供应链、发展链,共克时艰,践行社会责任。   “能源和环境是当今人类面临的两大问题。”刘元管说,宝丰能源以更高视野、更优布局、更新科技开启新能源替代应用发展的新征程,努力实现煤炭资源高效、清洁利用,打通以煤替代石油的路径,着力打造中国煤化工产业占位国际领先水平的标杆样本。(记者 周小苑)