《举足“氢”重!世界最大制氢国背后的央企力量》

  • 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:2023-08-14
  • 还记得北京冬奥会主火炬的

    “微火”与“雪花”吗?

    在开幕式上

    点燃主火炬的燃料正是氢能

    这也是奥运会历史上

    首次实现火炬零碳排放

    氢燃烧的产物是水

    燃烧过程完全零排放

    可谓是清洁能源中的天花板

    氢也是自然界存在最普遍的元素

    据估计,它构成了宇宙质量的75%

    又干净又多,岂不美哉!

    正是看到氢能的广阔前景

    今年3月,国家有关部门出台

    《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》

    明确了氢的能源属性

    同时明确氢能是战略性新兴产业的重点方向

    是构建绿色低碳产业体系、

    打造产业转型升级的新增长点

    我国目前已经成为世界最大的制氢国

    年制氢产量约3300万吨

    超过三分之一的中央企业

    已经在布局氢能全产业链

    加速突破氢能全产业链关键材料

    及核心技术设备瓶颈

    “国家队”的氢从哪里来,往何处去?

    小新今天就带您看个一“氢”二楚!

    如何获得氢?

    发展氢能的第一步

    就是形成完善的制备产业

    从大自然中提取出足量的氢

    以供使用

    氢能按照制取方式可以分为

    灰氢(普通化石燃料制氢)

    蓝氢(普通化石燃料制氢

    与碳捕捉、封存技术结合的制氢方案)

    和绿氢(可再生能源电解水制氢)

    普通化石燃料制氢工艺流程图

    可再生能源及核能制取绿氢路径图

    “双碳”目标下

    中央企业发挥各自产业优势

    在制氢产业“各显神通”

    ↓↓↓

    中国石化:光伏制氢

    2021年11月30日,我国首个万吨级光伏绿氢示范项目——中国石化新疆库车绿氢示范项目正式启动建设,投产后年产绿氢可达2万吨。这是中国石化第一个贯通风光发电、绿电输送、绿电制氢、氢气储存、氢气输运、绿氢炼化等绿氢生产利用全流程的典型示范项目。同时,重大机械设备、核心材料全部实现国产化。项目将替代原有的天然气制气方式,预计每年可减少二氧化碳排放48.5万吨。

    中石化计划在日后在全国建立7000座分布式光伏发电站点。光伏站点的建立,将进一步降低制氢成本,按制氢、运氢、用氢每项流程0.7元/立方来算,氢气价格约在2.1元/立方。

    中国石油:电解水制氢

    4月22日,中国石油可再生能源制氢示范项目输氢管道工程正式开工,建成后将为玉门油田160兆瓦光伏制氢示范项目顺利建设奠定基础。该项目设计建设160兆瓦光伏电站和7000吨电解水制氢生产线,预计2023年全面建成投运,年平均发电量达2.78亿千瓦时,生产绿氢7000吨。

    中国海油:海水制氢、海上风电制氢

    我国海洋资源丰富,而海水制氢原料成本低,且海水制氢品质更高。4月13日,中国海油正式成立中海石油(中国)有限公司北京新能源分公司,新能源分公司的主要业务为开展海陆风光发电、加大CCUS科技攻关、探索培育氢能等。依托海洋资源,探索海上风电制氢及储运一体化等差异化氢能综合技术,推进油气产业与新能源产业一体化协同发展。

    中国海油还拥有我国首套E-Gas煤制氢联合装置,截至5月7日,该装置已连续运行超270天,累计生产氢气超5.5万吨。E-Gas技术具有碳转化率高、排放低、热利用效率高、耗氧少等特点,与传统天然气制氢工艺相比,可以降低成本20%~25%。目前全球仅有两套装置运行。中海炼化为全球E-Gas煤制氢技术可靠运行提供了一套成熟的“中国解决方案”。

    中国华能:大型电解制氢设备

    2021年11月26日,中国华能主导研制的世界单槽产能最大碱性制氢水电解槽在苏州下线,每小时可制氢1300标准立方米,这也是世界上首套实现这一规模及每平方米6000安培电流密度性能的商业化碱性制氢水电解槽。

    该设备的下线标志着我国已成功掌握高性能大型电解制氢设备的关键技术,向大规模“绿氢”制备迈出坚实一步。

    如何使用氢?

    上到火箭燃料,下到汽车动力

    氢能的应用前景广阔无际

    中央企业多项

    以氢为原料或动力的产品问世

    氢能汽车、火车、轮船……

    正在逐渐步入我们的日常生活

    国家电投:氢燃料电池

    2021年12月,国家电投国氢科技30万平方米质子交换膜生产线投产。目前,国家电投已攻克了燃料电池的八大关键部件,实现了从材料到零部件再到燃料电池电堆和系统的全线自主化。

    北京冬奥会期间,搭载国家电投“氢腾”燃料电池的氢能大巴以“零事故、零故障、零失误”的稳定表现,完成了一次华丽亮相。这是冬奥会历史上第一次大规模使用氢燃料电池汽车作为主运力。

    中国中车:氢能机车

    2021年10月29日,全国首台氢燃料电池混合动力机车在内蒙古国家电投锦白铁路正式上线。该机车由中车大同公司研制,以国家电投氢能公司研制的“氢腾”燃料电池为核心动力。设计时速80公里,满载氢气可单机连续运行24.5小时,平直道最大牵引载重超过5000吨。

    机车可在大型工厂、矿山、港口等场所执行运转、调车、救援等多种任务,不用改变任何铁路基础线路。全部锦白铁路干线使用该型机车后,每年可减少碳排放量约9.6万吨,相当于种植600多万棵树。

    中国能建:氢能发电

    2021年12月28日,国内首座兆瓦级氢能发电站首台机组在安徽六安并网发电。该项目由中国能建安徽院设计,是国内首个实现兆瓦级电解纯水制氢、高压储氢以及氢燃料电池发电系统全链条贯通的氢能项目。氢能可实现输入功率秒级、毫秒级响应,为电网提供调峰调频等辅助服务,提高电力系统的安全性、可靠性、灵活性。

    三峡集团:氢能工作船

    5月17日,由三峡集团长江电力与中国船舶第七一二研究所合作研发建造的国内首艘内河氢燃料电池动力工作船——“三峡氢舟1号”正式开工建造,这是国内首艘入级中国船级社(CCS)的氢燃料电池动力工作船。

    “三峡氢舟1号”双体交通船最高航速达每小时28公里,续航里程可达200公里。建成后主要用于三峡库区及三峡大坝、葛洲坝之间交通、库区巡查、应急等工作。它的制造应用,将进一步推动氢能源技术在内河船舶上的探索与研制,助力我国氢能船舶产业发展。

  • 原文来源:https://h2.in-en.com/html/h2-2427546.shtml
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  • 《氢能重卡商用进程大幅提速背后》

    • 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:2023-12-30
    • 随着“双碳”目标的稳步推进,重卡、搅拌车等工程车辆有望率先实现氢燃料电池动力的转型。无论是从政策的倾斜,还是实际产销量的表现来看,氢能重卡已经成为燃料电池汽车规模化推广的关键突破口。 我国燃料电池汽车市场发展过程中,氢能重卡如何开始跃升为氢车推广的“主角”?接下来,燃料电池企业该如何发力?氢能重卡的规模化商用还需突破哪些难关?本篇文章将进行系统的梳理。 重卡成为氢车投运的主战场 2023年以来,氢能重卡俨然成为当前我国氢车运行的主力。根据高工氢电产业研究所(GGII)《燃料电池汽车销量》数据库统计,2023年1-11月国内燃料电池汽车上牌销量达到5219辆,同比增长39%,其中燃料电池重卡销量2644辆,占比超过50%。 从2023年国内氢能汽车的订单、推广情况看,氢能重卡也表现非常突出,可以说发展得“如火如荼”,列举案例如下: 氢能重卡相对其它车型之所以发展迅速,有一个重要原因,那就是一批钢铁类、煤化工类企业以及大型物流园区在投用氢能重卡。 这从上表中亦可看出。比如8月30日,由氢沄新能源与晋南钢铁集团签署合作协议,氢沄新能源公司将为晋南钢铁集团提供300台49吨氢燃料电池牵引车;9月4日,飞驰科技交付49T燃料电池牵引车为张家口市的热电厂提供煤炭短倒运输服务以及市内建筑垃圾倒运;鹏飞集团首批氢能通勤客车、首辆氢能装载机在山西孝义投运;10月28日,首批110台宇通氢能源重卡正式交付迁安市九江线材有限责任公司并投入运营。 钢铁公司、煤化工企业和大型物流园区成为氢能重卡运营的主要担当力量,究其原因,主要有以下几点: 其一,国家环保部对发电、有色、钢铁等六大高耗能企业有环保评级(A、B、C、D),如果是B类企业,每年进入10月份到第二年4月份是不允许满负荷生产,只能按照60%进行;如果是C类企业,要接受帮扶整治;如果是D类,要被淘汰关停。这类企业投运氢能重卡有助于提升环保评级,加快绿色转型。 其二,煤焦钢铁等氢能重卡应用场景已趋于成熟,陕西、山西、河北等区域已逐渐形成应用闭环。这些场景应用氢能重卡的主要驱动力是重污染传统企业的环保达标压力大,且龙头企业基本都有战略转型的需求。加之煤焦钢行业的运力丰富,若加氢站建设步伐加快,氢气价格做到≤25元/kg,氢能重卡续航更长、价格更低,商业化推广进程将进一步加快。 其三、主要城市的港口和物流基地应用氢能重卡潜力大。这些应用场景也有大量运力,应用氢能重卡的驱动力首先是新能源路权,以及在碳积分政策推动下,包括宜家、可口可乐等在内的世界500强企业加快碳减排行动。在这些场景下,氢能重卡已初步打开局面。 其四,氢能车辆方面,通过融资租赁的方式,让氢能重卡与燃油重卡租赁成本基本持平的价格租赁给钢铁化工企业进行市场化运营,在用氢价格合理的情况下,氢能重卡运营的经济性有所凸显。 其五,氢气供应与应用上,这类企业普遍富余工业副产氢,比如,美锦能源、晋南钢铁、河钢集团、鹏飞集团、荣程集团、中国宝武等企业已经实现氢气自供。源于副产氢丰富,这类企业氢气定价较低,比如山西工业副产氢可以做到枪口价25元/kg(个别企业甚至能低于20元/kg),这大大降低了企业氢车运营的成本。 新需求下,燃料电池系统向大功率进阶 从燃料电池企业的角度来看,氢能重卡要实现从小批量示范到更大范围的应用推广,仍有诸多需要解决的问题,其中一个重要的挑战是功率提升带来的技术要求提高。 “由于重卡等工程车辆对动力要求比较高,从实际使用情况来看,49吨牵引车动力要超过211.5kW,45吨搅拌车动力动力需求在200.7kW以上,54吨自卸车动力需求更是在240.8kW以上。” 三一氢能科技总经理宛朝辉博士表示,200kW动力需求只是氢能工程车辆的“起步价”。 目前燃料电池汽车的动力总成是由燃料电池系统和动力电池组构成。以现在国内49吨的氢燃料电池重卡为例,其续航里程在300—450公里之间。重卡配备的燃料电池系统功率大多在60-150kW的区间,同时需要再配备容量为60-140kWh的锂电池作为储能。 一般情况下,当燃料电池重卡使用中功率110kW的燃料电池系统,其需要同时搭配大于100kWh的动力电池组。在实际使用过程中,当车辆启动或负荷较小时,由动力电池工作;当加速、上坡或载重负荷较大时,燃料电池和动力电池共同工作;等到巡航时,功率恒定负荷较小,仅需燃料电池工作;在减速下坡以及刹车的时候,负荷较小,动力能量回收,再给动力电池组充电。 氢璞创能副总经理赖平化告诉高工氢电,当前一些中小功率的氢能重卡还无法适应高速公路运营场景,这些车辆在急加速、爬坡以及超载情况下,需要动力电池放电补偿燃料电池系统功率,若时间一长,便容易造成动力电池组欠电,导致重卡无法长时间高负荷工作。 在过去,受限于技术和材料成本,装车的燃料电池功率相对尚小。随着国内燃料汽车产业链的发展成熟,燃料电池发动机的功率也正慢慢接近真正的市场需求。2023年以来,燃料电池系统功率正朝着200+kW迈进,未来会达到300kW级别甚至更高。 未来随着燃料电池的设计水平、工艺技术和制造能力有长足进步,电堆关键材料和核心部件性能得到显著提升,大功率的燃料电池系统还有进一步挖掘的空间。 规模化商用还要突破哪些难关? 燃料电池从小批量示范走向大规模商用,性价比是绕不过去的“拦路虎”。 根据乘交强险数据统计,2023年1-11月,国内新能源重卡市场累计销售2.8万辆,同比累计增长47%,其中纯电动车型在新能源重卡市场占到89.86%的份额,与去年全年占比基本持平,燃料电池重卡占比9.30%,在去年的基础上提升了0.44个百分点。 与同为新能源重卡的纯电动车型相比,氢能重卡存在接近10倍的差距。如果要实现氢能重卡的大规模推广,就要让其与燃油重卡、纯电动重卡在市场上比拼经济性。要改变这些,需要加快产业链的持续降本,同时还要从商业模式上去解决燃料电池汽车贵、氢气贵和加氢难的问题。 从燃料电池降本提效的角度,氢璞创能董事长欧阳洵博士给出了自己的思考,在他看来,重卡电堆技术发展趋势如下:大功率(300kW+)、长寿命(30000小时+)、高性能(>4.5kW/L)、低成本(<600元/kW)。 作为燃料电池电堆头部企业、代表企业,氢璞创能一直着力于降本增效,2023年年初就正式发布了300kW的HV系列石墨板电堆,目前正在此基础上进一步优化设计,计划在2024年推出一个性能更优、成本更低的HV Plus版本。 从商业模式的角度,宛朝辉博士分享了三一氢能科技氢燃料电池重卡发展的“三阶段”发展理论。在起步阶段,通过降低燃料电池系统成本,将整车燃料电池系统额定功率提升到220kW,并将锂电池降到60kWh以内,从而实现将整车成本降低到80万左右。 此时,氢能重卡应选择在国内部分氢气价格在10-20元/kg的地区,如钢厂、煤矿等拥有丰富且便宜的副产氢区域,开始示范运营。加氢站就设立在这些用氢场景现场,当在高速路况下,氢能重卡氢耗降到12kg/百公里时,就可以和纯电动重卡比肩经济性。 在发展阶段,氢能重卡商业化达到千辆规模,氢能重卡燃料电池系统额定功率提升到260kW,并将锂电池降到40-50kWh,整车成本将降到60万。此时,可以选择在氢气成本20-30元/kg的区域运营,氢能重卡的运营场景范围将扩大。 在成熟阶段,经过进一步发展,氢能重卡燃料电池系统额定功率提升到300kW,并将锂电池降到20-30kWh,氢能重卡整车成本降低到40万。此时,氢能重卡的运营场景可以是氢气成本≥30元/kg的地区。当出现大规模的用氢场景,绿氢和管道输氢也就会具备经济性,这时就可以全面布局加氢站了。 目前三一氢能科技已经迈出追求性价比的第一步,已有5辆氢燃料电池搅拌车已经正常运营7月有余,平均行驶里程达25200km。
  • 《背后的神秘中国力量:石油土豪国如何玩转首届碳中和世界杯?》

    • 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
    • “碳中和”概念如今已风靡国际体育界。有年初的北京冬奥会珠玉在前,“首届碳中和世界杯”原本未必有多新鲜。然而,当“碳中和”与中东石油土豪国卡塔尔匹配,其中的反差萌便激发出奇妙的化学反应。 卡塔尔位于传说中的波斯湾西南岸,属于家里有矿的典型,油气资源尤其是天然气资源异常丰富。一个国土面积与天津市相差无几的弹丸小国,天然气已探明储量竟居全球第三,从而使其坐稳世界第一大液化天然气生产和出口国之位。 众所周知,石油天然气属于“碳中和”语境下的“被革命”对象。以油气为经济支柱的土豪国扬言要办史上首届碳中和世界杯,难道其背后另有一支神秘力量? 答案是肯定的。回到年初北京冬奥会,卡塔尔的埃米尔(国王)塔米姆作为中国人民的好朋友来华出席了开幕式,并与习主席就“构筑长期稳定的能源合作关系”等议题举行会谈。两国最高层的定调为企业层面的合作指明方向。 今天,小编就为大家盘点一下“首届碳中和世界杯”背后的神秘中国企业。 隆基绿能 隆基大约是光伏行业最出圈的一家公司,其市值一度突破5000亿元,股民们都亲切地称它为“光伏茅”。几天前,隆基刚刚代表中国企业打破硅太阳能电池效率世界纪录,达到26.81%。 研发的归研发,应用的归应用。隆基最近借世界杯之势又火了一把。但这一次,中国光伏企业既不是靠当赞助商刷广告,也不是象征性地用少量产品装点体育场,而是真正意义上的应用于大型光伏电站以助力“碳中和”。 10月18日,卡塔尔阿尔卡萨800MW光伏电站正式投产。这是该国有史以来首个全容量并网的大型地面光伏电站,也是目前全球第三大单体光伏电站。这个足以让世界刮目相看的清洁能源项目,组件全部采用隆基“Hi-MO 4”双面组件。 闪耀在阿尔卡萨项目中的隆基组件是近年来中国光伏产品出口规模持续走高的一个缩影。海关统计数据显示,2022年前三季度,我国光伏组件出口量达到121.5GW,同比增长89%。 阳光电源 阳光电源是早年光伏逆变器国产化的中坚力量,如今该公司与华为共同引领着全球光伏逆变器产业的发展潮流。早在2008年的北京奥运会上,阳光电源就曾作为国产化先驱将其逆变器产品应用于“鸟巢”,后者是“绿色奥运”的样板工程。 从2008年北京奥运会到2022年北京冬奥会,阳光电源或许称得上是与中国体育界结缘最深的光伏企业。而在此次世界杯上,该公司又冲出中国、走向世界,在国际体育界擦亮中国制造的“绿色”招牌。前述卡塔尔阿尔卡萨800MW光伏电站在使用隆基组件的同时,将逆变器供应商钦定为阳光电源,后者为项目提供了全套的1500V逆变解决方案。 中国电建 看到这里可能有读者朋友要问,左手隆基,右手阳光电源,阿尔卡萨800MW光伏项目的建设者是何方神圣? 该电站EPC由“国家队”中国电建贵州工程有限公司总承包。中国电建位居2022年《财富》世界500强第100位,是中国能源行业闯入“世界100强”的9家企业之一。该公司在2022年ENR全球工程设计公司150强中排名第一,连续三年蝉联榜首;在2022年ENR全球承包商250强和国际承包商250强排名中分别位列第5位、第6位,两项排名在电力行业领域均居全球第一。也就是说,中国电建的能力和业绩在全球电力建设行业(规划、设计、施工等)中长期高居榜首。 阿尔卡萨项目每年可为卡塔尔提供约18亿千瓦时的清洁电能,满足约30万户家庭年用电量,每年减排二氧化碳约90万吨。该项目在卡塔尔乃至整个中东地区都有着深远意义,可满足卡塔尔峰值电力需求10%以上。更重要的是,对于一个高度依赖油气产业的中东土豪国而言,这一项目为其实现国家经济多样化发展提供了一份落地的新方案,从而成为卡塔尔“2030国家愿景”的一部分。 中国能建 另一个“国家队”中国能建也参与其中。 卡塔尔属于热带沙漠气候,为了增强饮用水的储水和供水能力,同时为2022年世界杯足球赛提供清洁水源,卡塔尔在沙漠中修建了15个全世界最大的饮用水水池。其中,中国能建葛洲坝集团承建了卡塔尔超大型战略蓄水池E标段。 2020年,经吉尼斯官方认定,由中国能建葛洲坝集团承建的卡塔尔超大型战略蓄水池荣获吉尼斯“世界最大饮用水水池”世界纪录。 格力电器 “让世界爱上中国造”不只是一句口号。从南非世界杯到俄罗斯世界杯,格力空调早已是世界杯赛事场馆里的“熟面孔”。 本届卡塔尔世界杯,格力又有了新使命。在冬季最高气温可达30度的卡塔尔,空调成为刚需。当世人惊异于中东土豪国“露天体育场开空调”的奢侈时,不要忘记空调提供商正是我们大名鼎鼎的格力。教育城体育馆、974体育馆、麦蒂娜娜球迷村等多个场馆的中央空调均由格力提供,总计高达4万多台套。 早在2013年,格力就将“让天空更蓝、大地更绿”确立为发展理念和价值主张,主攻节能低碳技术。2019年,“高效动压气悬浮离心压缩机关键技术”问世,对降低大型公共建筑空调能耗具有重要意义。即便在节能减排要求严苛的欧洲市场,格力凭借独有的双级增焓压缩机技术,自主研发了全系列热泵产品,从而获得“国际认可”。 就“碳中和”而言,节能与清洁能源替代,两者相辅相成,需要共同发力。 宇通客车 一届主推“碳中和”的世界杯离不开绿色能源与绿色建筑,而绿色交通也必不可少。在这个细分舞台,宇通客车牢牢占据C位。 作为绿色出行的践行者,宇通客车掌握纯电、混动、氢燃料电池三大新能源技术,已累计推广超过16万辆新能源车辆,累计减少碳排放超过2300万吨。 宇通客车11月22日在投资者互动平台表示,截至目前,公司已提供888辆纯电动客车,服务于2022年卡塔尔世界杯。 除了产品输出,宇通早在2020年10月就曾与卡塔尔签署战略合作框架协议,计划在卡塔尔自贸区建立电动客车工厂。该工厂计划2023年11月实现投产,预计年产500-1000辆新能源客车。通过建立工厂,宇通将助力卡塔尔实现绿色公交转型,使之成为中东乃至全球公共交通第一个大规模电动化的国家。