《2050年将迎来“氢能时代”》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2019-01-15
  • 新华社1月9日刊发题为《“ 氢能时代” 中国加快探索氢能经济》的报道。文章称,汽车发动机不“喝油”了,建筑取暖不烧天然气了,重工业热力来源告别黑煤球了……未来,替代这些传统能源的有可能就是氢能和燃料电池。不久前在北京举办的“首届北京未来科学城氢能与燃料电池技术发展大会”,与会专家为人们描述了这样一幅未来图景。

    “氢能时代”来临

    氢能通常是指氢在物理与化学变化过程中释放的能量。它更加清洁、高效并可再生,相比于潮汐能、风能等,氢能更便于储备、运输,同时它也是“能源互联网”中的重要纽带。氢能来源多样,可以从化石能源中获取,也可以从工业副产品、合成甲醇、生物沼气中获取。如今,氢能正在走向规模化、商业化。

    基于这些特点,燃料电池成为氢能的重要应用成果,具有燃料能量转化率高、噪音低以及“零排放”等优点,从20世纪末以来便受到各国关注,其研发、示范和商业化应用的资金投入不断增加。中国工程院院士汤广福表示,能源消费正在发生变革,高效节能、智慧用能是现代能源消费模式的典型特征。

    国际氢能委员会发布2017年发布报告称,氢能源是能源结构转型的重要方式,预计在2050年之前,通过更大规模的普及,氢能源将占整个能源消耗量的大约20%。数据显示,2017年全球燃料电池机组数量增长15%,达到7万多套。

    面对这一发展趋势,美国、德国、日本、韩国等国家均在氢能基础研究、应用研究方面进行了大规模投入。在日本、美国、德国等地,氢燃料电池车部分已经投入使用。丰田FCV燃料电池商业车最大续航里程约700公里,美国“尼古拉”燃料电池拖车头最大输出1000马力,德国已批准燃料电池火车应用于商业化。

    不仅是汽车,发电、工业能源、建筑等,同样是氢能和燃料电池的重要应用领域。在日本,家用燃料电池热电联供系统已投入使用,使家庭有了自己的“发电站”和“供暖站”。航天领域,大推力火箭的动力来源也大多采用氢能。

    中国企业、研究机构也在“紧盯”氢能源。2017年7月,北京市科委、昌平区政府联合主办北京未来科学城氢能技术协同创新平台签约仪式,推动打造代表国内氢能领域最高科研水平的协同创新平台,首批签约的12家科研单位共有24个氢能研发团队。

    清华大学核能与新能源技术研究院教授毛宗强介绍,我国有超强的氢气供应能力,目前氢气来源还是以煤炭、天然气为主,可再生能源制氢尚处于示范阶段。

    成本高、氢站少 氢燃料电池的短板

    “燃料电池汽车或者动力是我们未来车从化石燃料为主走向电动化路径当中非常重要的途径。”中国汽车工业协会副秘书长许艳华说。近期在由中国汽车动力电池产业创新联盟燃料电池分会参与主办的“第一元素” 2018氢能及燃料电池产业年度发展论坛上,氢燃料电池汽车未来路在何方成为最热的话题之一。

    近两年,氢能及燃料电池行业正式进入产业化元年,国家与地方陆续发布了《“十三五”战略性新兴产业发展规划》、《汽车产业中长期发展规划》,《上海市燃料电池汽车发展规划》等一系列政策及规划。氢燃料电池汽车已在上海、郑州、张家口、佛山、云浮、十堰等多地实现商业化运营。国内各大知名汽车企业纷纷布局,传统能源企业、汽车零部件企业、产业资本也相继在氢能及燃料电池产业加码投入。

    国家很早就将氢燃料电池汽车列为新能源汽车三大发展方向(包括混合动力、纯电动、燃料电池)之一,然而与前两种新能源车相比,氢燃料电池汽车至今仍处于示范运营阶段。究其原因,氢燃料电池汽车的高制造成本和加氢站的布局偏少是制约产业发展的关键因素。

    中国工程院院士凌文:建议将氢能纳入能源体系

    低碳化转型发展是中国应对内外部新形势新挑战的共同要求。凌文认为,氢能开发与利用是能源清洁化发展的重要方向。在优化能源系统方面,氢能作为一种二次能源,可实现多异质能源跨地域和跨季节的优化配置,形成可持续高弹性的创新型多能互补系统;在提高能源安全方面,发展氢能源配合燃料电池技术,有助于大幅度降低交通运输业的石油与天然气等的消费总量,降低二者对外依存度;在提高可再生能源利用率、促进能源革命方面,氢作为能源互联媒介,可通过可再生能源电力制取,通过氢气的存储或气体管网的运输,实现大规模的储能及调峰,实现电网和气网的耦合,增加电力系统灵活性。

    从国外看,已有多国政府出台氢能及燃料电池发展战略路线图,美国、日本、德国、韩国、法国等发达国家更将氢能规划上升到国家能源战略高度。

    凌文引述国际氢能源委员会发布的报告称,至2050年,在全球范围内,氢能产业将创造3000万个工作岗位,减少60亿吨二氧化碳,创造2.5万亿美元的市场价值,氢能汽车将占全世界车辆的20%-25%,承担全球18%的能源需求。

    2018年10月12日,由国家能源集团牵头组建的中国氢能联盟发布了《中国氢能产业研究报告(核心观点)》,认为未来氢能在我国终端能源体系占比至少要达到10%,与电力协同互补,共同成为我国终端能源体系的消费主体。

    凌文分析,我国氢能开发与应用已具备产业化基础,但还面临一些挑战,例如:与发达国家将氢能纳入国家能源体系不同,我国能源生产和消费结构中,还未将氢能纳入其中而将其作为一种具有发展潜力的能源对待;缺少立足长远的国家氢能产业发展顶层设计、政策保障体系与实施路线图;在核心技术、装备、技术标准方面与国外发达国家存在差距,应用基础设施差距巨大。

    此外,氢在我国被列为危化品管理范畴,还未列入能源管理体系。凌文指出,这不利于氢能管理体系构建和相关产业政策的及时出台,也不利于社会公众消除“谈氢色变”的心理误区,容易阻碍“氢能社会”共识的达成和氢经济发展。

    就此,他在发言中提出了相关建议:

    一是建议国家组织相关部委研究将氢能纳入国家能源体系,推动氢能成为国家能源战略的重要组成部分,制定氢能产业发展战略及实施路线图,建立科学长效的产业发展扶持与激励政策。

    二是建议明确氢能产业的行业主管部门并加强行业管理,加强行业发展战略、规范、行业协调与监管,推进氢能产业的科学发展。

    三是建议制定研究设立氢能源及燃料电池国家重大专项工作方案,以氢能国际大科学大工程项目为抓手,积极参与并主导相关国际大科学工程科技创新,加快氢能源等相关领域全球协同科技创新,协同攻关掌握氢能关键核心技术,推动氢能产业的自主核心技术与装备发展。

    水氢绿色旋风

    自2013年以来,在东莞的樟木头,刮起了水氢“绿色旋风”——来自广东合即得能源科技有限公司研发团队研发的水氢技术氢气即产即用,降低了氢能使用成本,通过移动分布式制氢解决了氢能应用瓶颈。

    水氢机是以甲醇和水的混合液作为原料,将其气化—催化整合—纯化从而产生高纯度氢气再利用氢气发电的一种新能源发电设备。水氢机具有便携可移动、原料来源广、氢气即产即用的特点。水氢机不但解决了氢气的储运难题,还将氢气的使用成本大大降低。并且维护频率低,污染程度极低。

    水氢机可以减少碳烟颗粒物排放。据计算,如果水氢机应用在汽车上,水氢汽车可以100%减少硫氧化合物(SOX)、氮氧化合物(NOX)、颗粒物(PM2.5)等传统柴油汽车的污染排放。另外,水氢汽车具有内燃机汽车一样的高续航能力及燃料电池汽车的绿色环保性和纯电动汽车的便捷性,却没有加氢、充电难题。

    行业对于水氢产业存在的最大担忧便在于一旦铺开推广应用,甲醇燃料是否足以供应。

    当前我国已是全球最大甲醇生产国,来自中国氮肥工业协会统计数据显示,经历持续10余年的连续增长,截至2017年底,我国甲醇总产能已达到近8400万吨。该协会预计,2019年,我国甲醇产能有望突破9000万吨。2020年更有望突破1亿吨。

    当前甲醇生产技术成熟,且成本要低于汽、柴油。可以说,中国煤炭资源丰富,仅以煤制甲醇便可保证我国百年能源安全,未来甲醇还可通过生物质、农作物秸秆等制取。随着技术的进步,通过加收二氧化碳制备甲醇,人们将源源不断获取清洁可再生能源。

    为了培育水氢品牌,合即得也在着手打造水氢产业平台,今后,这个平台将是一个集聚100家水氢科技企业的联盟。

    建设水氢产业生态文明,实现美丽中国,水氢擘画了生态文明建设新图景,水氢产业将推促人与自然和谐共生,一定能创造一个又一个绿色奇迹,以更多的优质生态产品满足人民群众新需要,滋养中华民族永续发展、生生不息。

  • 原文来源:http://www.xincailiao.com/news/news_detail.aspx?id=396713
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    • “2022年是全球氢能产业规模化发展的‘元年’,世界各国热情高涨,全球氢能领域的直接投资达到了2500亿美元。”记者从2023全球能源转型高层论坛氢能绿色高质量发展论坛上了解到,在实现碳达峰、碳中和目标,以及保障能源安全的使命的引领下,氢能正渐渐站上能源转型“C位”。 氢能将“大显身手” 随着碳中和、能源转型逐渐成为全球共识,氢能产业正在成为世界各主要经济体竞相发展的新兴产业。“当前,世界能源技术创新进入活跃期,带来生产生活方式的深刻变革。”北京市经济和信息化局副局长彭雪海指出,氢能作为21世纪最具发展潜力的二次清洁能源,是实现多领域深度清洁脱碳的重要路径,也是全球能源技术革命和转型发展的重大战略方向。 中国工程院院士、中国工程院原副院长干勇表示,保守估计,2050年氢在我国终端能源体系占比约10%,2060年占比将达约15%,成为我国能源战略的重要组成部分,氢能将纳入我国终端能源体系,与电力协同互补,共同成为我国终端能源体系的消费主体,带动形成十万亿级的新兴产业。 氢能产业的巨大机遇,得益于其在应对气候变化和推动能源系统转型中的优势。“当前,气候变化是全球面临的重大挑战,碳达峰、碳中和已成为我国坚定的发展方向,氢能将在未来能源生产和消费中扮演重要角色。”中国科学院院士、中国产业发展促进会氢能分会专家委员会主任徐春明表示,氢能有助于推动传统能源向低碳清洁能源转型,推动能源动力转型和保障能源供应安全,同时还是实现各种能源之间高效转化的理想媒介,以及实现传统化石能源清洁化的有效途径。 在中国科学院院士、中国科学院化学研究所研究员韩布兴看来,科学技术的重大进步是实现碳中和的重要保障。“碳中和涉及多学科领域,最核心的科学问题是物质转化和能量转换。”他强调,氢为物质与能量转换提供了有效的解决方案,用可再生能源制氢及其有效应用是利用可再生能源的重要途径。 从全球来看,随着近年来各国支持政策的加速出台,氢能逐渐成为全球竞争与合作的“新赛道”。“根据国际能源署(IEA)2050年净零排放目标,为了2050年实现净零排放,氢能将被广泛应用在多个能源部门,并且需要提高到目前应用水平的六倍以上。”北汽福田汽车(3.490, -0.01, -0.29%)股份有限公司业务副总裁、智蓝新能源总裁秦志东对此表示认同,“截至2021年底,全球已有136个国家提出了‘碳中和’承诺,覆盖了全球88%的二氧化碳排放、90%的GDP和85%的人口。”他表示,“双碳”背景下,新能源和氢能迎来快速发展机遇。 随着全球应对气候变化和减排措施提上日程,氢能正迎来巨大的发展机遇。氢能已成为全球加快能源转型升级、培育经济新增长点的重要战略选择,由示范应用正加速走向规模化推广,产业体系基本建立、应用领域持续拓展、市场规模快速扩大。 “在2019年,只有法国、日本和韩国制定了氢能应用的战略,今天,已经有17个政府公布了氢能战略,超过20个政府公布了他们正在制定相关战略。”澳大利亚技术科学与工程院院士、新南威尔士大学教授甄崇礼介绍说,作为世界第三大能源出口国,“澳大利亚希望新能源、氢能能在未来成为其能源出口的重要部分,把丰富的‘阳光’出口到全世界。” 全产业链布局 近年来,随着氢能产业发展和技术进步不断提速,氢能应用的推广也在持续加快。加拿大工程院院士、国际氢能协会燃料电池分会主席李献国指出,目前,燃料电池技术已经发展到第五代,拥有众多可能的应用场景,包括大规模长时间储能,边远无电网地区供电,备用电源、应急电源,交通运输等方面。 在秦志东看来,全球氢能产业处于初期示范和商业模式探索阶段,预计2030年后,将进入商业化阶段。“中国氢能产业链已初具雏形,处于规模化前夕。”他表示,我国氢能产业从制氢-储运-应用,已经初步形成较完整的产业链条。受顶层设计、政策利好拉动,氢能产业正稳步发展。 “随着产业的逐步完善,我国商用车氢能时代已经拉开序幕。”秦志东表示,不同于国外以乘用车为主的发展路径,中国氢燃料以商用车为切入点,在全球处于领先地位。同时,我国氢燃料电池汽车基础设施不断完善,2021年,中国建成加氢站数、在营加氢站数、新建加氢站数实现全球三个“第一”。截至2022年6月底,全国已建成加氢站超270座。 在国内氢能产业的发展进程中,大型能源央企的入局给产业走向成熟提供了重要的支撑,其中,中国石化(5.800, -0.13, -2.19%)正在以建设世界领先洁净能源化工公司为发展目标,大力发展氢能产业。据中国石化北京石油分公司副总经理贾文利介绍,中国石化具有丰富的制氢用氢经验和较强研发实力,氢气生产和利用规模国内领先,具有发达的交通能源销售网络,具备上中下游产业链一体化统筹发展的优势。目前,中国石化正加快构建规模最大、科技领先、管理一流的中国第一氢能公司。 不过,作为正处起步阶段的新兴产业,氢能的发展仍然面临诸多需要解决的问题。有研科技集团首席专家、国家有色金属新能源材料与制品工程技术研究中心主任蒋利军认为,经济可持续发展应是氢能产业健康发展的关注重点,“我们应该制定相关政策,鼓励发展可能较快实现经济可持续发展的3个应用方向:资源地绿氢+化工就近利用、工业园区风光氢储微网供能、工业园和物流园绿氢叉车。” 贾文利表示,中国石化深化产融协同,围绕打造“中国第一大氢能公司”战略目标,聚焦公司在氢能制、储、输、加、用等全产业链上的瓶颈和短板,发挥资本孵化撬动作用,适度超前布局关键材料、核心装备及相关技术,引领带动氢能产业链孕育发展,推动实现“科技—产业—金融”的高水平循环。 绿氢成全球氢能发展重点 在2023全球能源转型高层论坛氢能绿色高质量发展论坛上,中国产业发展促进会氢能分会编写的《国际氢能技术与产业发展研究报告2023》(以下简称《报告》)正式发布。《报告》预计,未来10年是我国氢能产业的“黄金发展期”,预计到2030年,我国可再生能源制氢新建投资规模将达到3750亿元,绿氢产能接近副产氢。 《报告》指出,我国氢能产业发展顶层设计日渐完善,截至2022年12月,全国已有30个省级行政区域将氢能发展纳入“十四五”规划,69个地级市、县、区明确提出要发展氢能相关产业,到2025年各地氢能产值总额已接近万亿元。 绿氢是全球氢能发展重点。专家指出,目前,全球已公布的绿氢项目数量约680个,规划装机量累计超过460吉瓦。在净零排放场景下,2030年全球电解水制氢装机量将达到720吉瓦。对于我国而言,截至2022年,我国已建成和规划可再生能源制氢产能达410万吨/年,2022年全年电解水制氢项目约52个,其中风电光伏一体化项目21个,占比约为40%。预计到2030年,我国氢气年均供应量将达4800万吨,其中电解水制氢供应量约为1100万吨/年,占比约为25%。 值得注意的是,随着氢能产业技术快速发展,氢能需求也将逐渐扩大。专家预计,到2030年,全球对氢的需求将超过1.5亿吨;到2050年,全球氢能需求较2022年将增长10倍。 在交通领域,《报告》显示,截至2022年底,全球已累计推广燃料电池汽车72000余辆,集中于欧盟、东亚和北美市场。在交通应用快速推广的背景下,根据《报告》,截至2022年底,全球共建成加氢站1024座,主要分布于中国、日本、德国、美国和韩国,预计到2030年全球加氢站数量将超过4500座。 此外,《报告》指出,随着电解水制“绿氢”的发展与氢能多样化应用的融合,电力多元化应用“Power to X”模式成为促进全球能源绿色转型的重要方向。根据目前拟在建项目,预计到2030年,电力多元化转换总装机将超过1100万千瓦。从化工领域用氢企业产量来看,据不完全统计,我国2022年合成氨产量约为6000万吨、合成甲醇产量约8100万吨,其氢气需求量分别达到约1059万吨、1012万吨,绿氢替代潜力巨大。
  • 《全球氢能市场规模2050年将超万亿美元》

    • 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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    • 投行高盛近日发布报告称,目前,全球氢能市场的总价值约为1250亿美元,预计到2050年,氢能市场的总规模将超过1万亿美元。该报告表示,在全球各国的低碳转型过程中,氢能都将发挥重要作用。一旦清洁能源制氢的技术发展成熟,氢能在全球能源市场的占比将达到15%。 高盛自然资源研究主管Michele Della Vigna指出,目前,投资氢能有两种方式,一种是收购纯电解槽公司,另一种是投资已将氢能作为其主要业务的企业,包括能源服务公司、工业天然气公司和石油和天然气公司。 报告认为,近年来,氢能行业的投资显著增加,特别是在生产技术方面。“要想在2030年实现净零排放,全球需要在绿氢供应链上投资5万亿美元。”报告称,“另外,随着可再生能源项目开发成本下降,氢能的成本也将随之下降,产业将拥有更大的增长潜力。”