《阳光氢能:迎接能源结构转型之新“氢”向》

  • 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:2023-02-16
  • 2022年3月,国家发展改革委、国家能源局联合研究制定的《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》对外发布。国家发展改革委高技术司副司长王翔在接受媒体采访时表示,“氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,是用能终端实现绿色低碳发展的重要载体,是战略性新兴产业重点发展方向。”

    双碳背景下,能源结构调整的步伐加快;对于尚未放弃传统能源的企业工业,在全球经济风险骤增的此时进行大刀阔斧的改革无疑是个充满不确定的过程,而对于提前部署氢能赛道的企业而言,未来数年则将成为发展黄金期。

    作为目前国内新能源企业涉足氢能的代表之一,阳光电源成立的阳光氢能科技有限公司(以下简称“阳光氢能”)专门研究可再生能源电解水制氢技术。阳光氢能主要产品为IGBT制氢电源、碱性水电解槽、PEM电解槽、气液分离与纯化设备、智慧氢能管理系统,致力于提供“高效、智慧、安全”的绿电制氢系统及解决方案。

    深耕能源行业,契合时代发展,风口已至,蓝海在望,阳光氢能或将迎来发展“春天”。

    氢能产业结构的“灰”“蓝”“绿”。

    氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源。目前全球制氢的方式主要有:煤制氢(国内主要模式)、天然气制氢(全球主要模式)以及绿色能源制氢,以及甲醇重整制氢等。

    同时,根据制氢全过程的低碳、清洁程度,不同制氢技术制得的氢气分为:灰氢,蓝氢和绿氢。其中以煤灰和天然气等碳基能源制备的氢称之为灰氢,也是当前全球主要制氢产能,获取成本低但制作过程中碳排放高。蓝氢是在灰氢的制备过程采用二氧化碳的捕捉、利用和封存(CCUS)相关技术支撑,实现零碳排放;绿氢是指通过清洁能源发电水电解制氢,可实现制氢的无碳、绿色。两者的劣势都是成本更高。

    目前,在氢气制备方面,我国氢气年产能约为4000万吨,年产量约为3300万吨,主要由化石能源制氢和工业副产氢构成,煤制氢和天然气制氢占比近八成,可再生能源制氢规模还很小。

    按照《规划》部署,到2035年,要形成氢能产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升,对能源绿色转型发展起到重要支撑作用。

    能源结构中氢能产业的占比一跃提升必将为以可再生能源制氢的绿氢行业带来更多关注和机遇。

    创新技术双线制氢 “让绿电制氢更高效”

     

    阳光氢能产品图集

    能源市场的竞逐注定是企业战略布局高度与科技创新投入的厮杀。氢能行业方兴未艾,市场竞争也将日益激烈。想要在制氢行业中突出重围绝非易事,为此,阳光氢能从产品技术、科技研发、人才团队、项目建设等方面多点布局,为抢占市场份额领跑行业创造更多机会。

    产品技术方面,阳光氢能坚持“双线制氢”并叠加科技赋能。据悉,阳光氢能目前已拥有碱性水电解制氢和PEM电解制氢两种技术路线。同步开发的离网、并网、微网多模式下制氢系统可提供一站式的绿电制氢系统及解决方案,契合可再生能源快速波动特性,综合实现能源电力、石油化工、交通、冶金等场景下的多元应用。

    而在科研与人才方面,阳光氢能自成立始,坚持研发投入和技术创新双驱动战略,打造了一支自主创新能力强、经验丰富的专业研发队伍,主导和参与制定多个行业标准、申请专利200多项,建成国内领先的电解水制氢系统综合测试平台。同时,阳光氢能始终保持与国内高等院校的密切交流,先后与上海交通大学、中国科学技术大学、中国科学院等院校科研单位开展系列研究合作。

    针对制氢重要设备电解槽,阳光氢能特设材料研究实验室,配备电化学工作站、X射线荧光光谱仪、体视显微镜、隔膜电阻率测试仪等设备,用以对电解槽核心材料进行性能研究、分析评价及先进技术跟踪。通过材料和设计创新,阳光氢能在电解槽性能难题的研究上逐个突破,实现了核心性能指标的提升。

    伴随一批优质项目落地,阳光氢能的产品在各大风电、光伏制氢项目中得到应用,推动“技术优势”变为“市场优势”。2021年,阳光氢能1000Nm³/h碱性水电解制氢系统交付吉林白城,助力建设“中国北方氢谷”;2022年,与国家电网有限公司、中国科学院大化所合作的国内首座(国网六安)兆瓦级氢能综合利用示范站项目投运,对氢能参与储能调峰具有重要示范意义。同年,为内蒙古综合能源站项目提供碱性水电解制氢装置,为宁夏等地项目提供200标方PEM制氢装置。2022年12月底,长江电力绿电绿氢示范项目产氢成功,顺利产出99.999%高纯度氢气。该项目采用阳光氢能领先的PEM电解制氢技术,将为国内首个500kw氢燃料电池动力船艇提供制氢加氢服务。

    值得一提的是,针对制氢成本高这一限制,阳光氢能提出的“让绿电制氢更高效”发展目标,不断在制氢系统、核心材料、关键设备等方面提升其性能和效率。阳光氢能相关负责人表示,“下一步,阳光氢能将继续加大研发投入,深耕绿氢领域,持续提升产品力,用实际行动践行创新价值。”

    在改变传统以化石能源为主的传统能源结构时代背景下,氢能将在构建清洁低碳、安全高效的能源体系承担起更大的作用和效果。对标“成为绿电制氢系统及解决方案全球引领者”的目标,阳光氢能正在不断积蓄势能,创造更多可能。

  • 原文来源:https://h2.in-en.com/html/h2-2422278.shtml
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    • 氢作为一种来源广泛、清洁无碳、灵活高效的二次能源,在汽车、轨道交通、船舶、航天、物流、供电供暖等领域,都有着丰富而广泛的应用前景,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,代表着未来新能源的发展方向。 闫慧忠 包头稀土研究院技术专家 记者1月10日从内蒙古包头稀土高新区获悉,该区中科轩达新能源科技有限公司(以下简称中科轩达)建立了我国具有自主知识产权的新型稀土储氢合金电极材料连续稳定的生产工艺和产品控制体系,产品受到多家国内知名动力电池生产厂家的高度重视,并已初步形成规模供应。 “目前我们建立的生产线年产能为200吨,材料选用燕山大学自主知识产权的合金制备技术,通过稀土镁镍基储氢合金相结构与电化学储氢性能间的匹配关系,优化合金结构特性,开发出不同优势性能的稀土镁镍合金新产品。”中科轩达生产技术部部长肖明介绍。 技术研发带头人、燕山大学教授韩树民表示,新型稀土储氢合金电极材料生产线的投入运营,是新材料研发制备技术与氢能源应用结合的一次重要尝试和突破,也是未来我国氢能源发展的一个重要方向。 发展氢能源应对生态危机 能源危机是本世纪中叶即将面临的巨大挑战。据统计,若按目前的水平开采世界已探明的能源,煤炭资源可开采100年,石油可开采30—40年,天然气可开采50—60年。 另一方面,生态危机已经成为当今社会面临的巨大挑战。石化能源燃料燃烧时所产生的有害物质,严重污染了环境,导致全球气候变暖、生物物种多样性降低、荒漠化等诸多生态问题,严重影响国家资源安全和社会经济持续发展,甚至威胁人类的生存。 “事实上,目前的新能源交通工具,主要还是来自基于火力发电的电能。下一步,按照‘绿色发展’的要求,发展氢能尤其是推广氢燃料电池汽车,将成为发展零污染低碳交通的必然选择。”包头稀土研究院技术专家闫慧忠说。 据闫慧忠介绍,氢作为一种来源广泛、清洁无碳、灵活高效的二次能源,在汽车、轨道交通、船舶、航天、物流、供电供暖等领域,都有着丰富而广泛的应用前景,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,代表着未来新能源的发展方向。 我国氢气资源丰富,发展氢能源具有先天优势。目前国内氢气产量已位居世界第一位,同时,我国煤炭资源丰富,已经开始发展煤制氢产业;此外,丰富的风电、光电、水电等资源,未来都可以用来进行水电解制氢。 “我国氢能源产业相关技术,尤其是燃料电池技术与发达国家差距仍然较大,加氢站基础设施建设滞后,国家及相关部门正在对此进行统筹规划,以推进我国氢能源产业发展。”肖明说,储氢材料技术创新面临重要发展机遇,而稀土系储氢材料是目前生产工艺最成熟、产业规模最大的固态储氢材料,稀土储氢材料可作为氢能实现产业化过程中的关键技术手段。 储氢技术高歌猛进 氢能源从生产到利用的过程中,储氢技术无疑是必不可少的桥梁。 肖明介绍,目前国内运用的主要储氢方式为固态储氢,即通过物理或者化学吸附的方式将氢气存储于固态储氢材料介质中。这种新型储氢技术因具有体积储氢密度高、储运方便、安全性能好等优点,被认为是最有发展前景的储氢方式。 稀土镁镍基储氢合金电池是以贮氢合金为负极材料的新型二次电池,被誉为无污染的绿色能源,具有比能量高、循环寿命长、耐过充放电、安全性能好等优点,可广泛应用于各种小型便携设备上。然而,自放电率较高的问题,也给这种电池的实际应用造成了一定困难。 依托丰富的稀土资源和雄厚的产业技术基础,中科轩达自2000年开始对稀土镁镍基储氢合金的制备技术、相结构和电化学性能等进行系统、深入的研究,揭示了这类合金的特殊超堆垛结构的生成机理和电化学特性,指出了不同类型相结构的稀土镁镍基储氢合金在吸/放氢过程中氢原子的存在状态、分布和进出行为的差异,以及对其结构稳定性及其电化学性能的影响规律。 韩树民表示,近几年来,130余篇相关研究成果论文已在各类核心期刊发表,相关成果获国家发明专利授权量18件,获得河北省技术发明奖二等奖。 在揭示了稀土镁镍基储氢合金相结构转变规律、生成条件及其对储氢性能影响的基础上,研发团队通过改进金属镁加料方式和生产工艺,还实现了合金规模化生产要求的精确控制和安全操作,所制备合金电化学容量大于360毫安/每克、寿命可达到500次循环以上,并且合金在功率性能、低温性能和低自放电性能等方面表现出优异的特性,比目前已商业化的混合稀土合金电极材料具有更加优良的性能和更高的性价比。 业内专家表示,新型稀土镁镍基储氢合金可以显著提高镍氢电池的性能和市场竞争力,有良好的市场应用前景,可用于新能源汽车、智能电网储能、通信基站储备电源等领域。 创新储氢材料提高性价比 储氢技术创新高歌猛进,储氢材料的创新也在大步奔跑。 内蒙古自治区关于“十四五”能源规划的具体步骤中,氢能和储能均位列“四大产业集群”。“我们将引进行业领军企业开展新能源制氢,配套发展氢能装备制造、建设加氢设施、推广氢燃料电池汽车,推进氢能产业链一体化发展,同时统筹全区储能发展,推动正负极关键材料以及隔膜、电解液、逆变器等核心组件的装备制造,推进储能全产业链发展,打造千亿级储能产业集群。”内蒙古能源局局长助理李理表示。 韩树民分析说,随着国家和各地相关产业的拉动及国际电池生产厂商在中国投资的增多,中国电池产业发展步伐加快,近年来增长速度超过30%以上;同时随着国际市场需求的不断增加,中国也成为世界上最大的电池出口国之一。因此,电池产业是21世纪最有发展前途和应用前景的新型绿色能源体系。在此背景下,稀土型储氢材料大有可为、风光无限。 韩树民表示,某些过渡族金属、合金以及金属间化合物,在常温常压(附近)下与氢反应,成为合金氢化物,这种材料可以贮存比自身体积大1000—3000倍的氢,通过加热或减压将贮存的氢气放出;通过冷却或加压又再次将氢气吸收于合金中。 “生产线建成之后,这种拥有我国自主知识产权的新型储氢合金将迅速应用于储氢材料中,它较以往的储氢合金最大的优势是容量提高,同时具备良好的安全性,以及低温性和较宽的温差范围,可在零下40摄氏度正常使用。”肖明介绍。 这种新型材料主要以镍和稀土金属为生产原料,使用的生产原料中有三分之一左右是轻稀土金属,也就是我国在全球储量最为丰富的镧、铈元素。因此,该材料实现国产化,不仅价格优势明显,而且就地消化了我国北方稀土生产的镧、铈,提高了稀土材料的附加值。 产业背景 到2050年,全球氢能占能源比重约为18%,氢能产业链产值将超过2.5万亿美元,且随着技术研发和产业资本的持续投入,未来10—20年,全球氢能产业将迎来快速发展的重大机遇期。 全球氢能布局正在加速,从能源发展规律和影响变量来看,氢能产业已进入新发展阶段。“十四五”期间,我国将加速发展绿氢制取、储运和应用等氢能产业链技术装备,促进氢能燃料电池技术链、氢燃料电池汽车产业链发展,氢能产业将迎来重要的机遇期。
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    • ◎经济参考报记者 王璐 李紫薇 王铭禹 从戈壁荒漠变身“能源新蓝海”,到闲置盐穴担当“大型充电宝”,当前我国能源转型“绿”潮涌动,风电光伏跃升发展,新型储能、氢能等新业态加快培育,为我国经济社会高质量发展注入新动能。 3月5日提请十四届全国人大三次会议审议的政府工作报告提出,加快建设“沙戈荒”新能源基地,发展海上风电,统筹就地消纳和外送通道建设。 多位代表委员认为,随着我国能源科技创新不断突破和市场化改革持续深化,新能源行业高质量发展的特征将越来越明显。在政策和市场的双重驱动下,新产业新业态将加快步入规模化发展的新阶段。 以“质”竞速:风电光伏跃升发展 初春的青海,乍暖还寒,柴达木格尔木东沙漠基地电源项目建设现场一派热火朝天。 2月26日,这个目前国内规划建设容量最大、总投资最大、新能源占比最高的“沙戈荒”新能源外送基地电源项目正式开工。该项目建成投运后,每年可通过“青桂直流”特高压直流输电通道向广西输送约365亿千瓦时清洁电力,相当于广西2024年全社会用电量的14%。 “中国华电可再生能源装机已超过1亿千瓦,清洁能源装机占比达到56.2%。”全国政协委员、中国华电集团有限公司董事长江毅说,“我们必须把握新型电力系统建设的战略机遇期,全力推进青海柴达木格尔木东沙漠等一批‘沙戈荒’新能源大基地项目以及西南水风光一体化、海上风电集群项目开发建设,全力做大以可再生能源特别是新能源为主体的增量规模。” 新质生产力本身就是绿色生产力。当前,新一轮科技革命和产业变革加速重构全球能源版图,大力发展新能源成为我国加快能源转型升级、培育经济新增长点的重要战略选择。 以“沙戈荒”为重点的大型风电光伏基地是新能源发展的主阵地,到2030年规划建设总装机容量为4.55亿千瓦。截至2024年底,第一批基地建成9199万千瓦、投产9079万千瓦。第二批、第三批基地也在加紧建设。 看大江南北,戈壁沙漠崛起“光伏蓝海”,海上“风车林立”转出新动能,勾勒出一幅跃升发展的生动图景。 2024年,我国全年新增风电、太阳能发电装机3.6亿千瓦,占新增总装机比重超过82%,总装机规模突破14亿千瓦。 这一“绿色加速度”背后,是能源体系从资源依赖到技术驱动的根本性转变。 高效晶体硅、钙钛矿等光伏电池技术转换效率多次刷新世界纪录,量产先进晶体硅光伏电池转换效率超过25%;风电叶片、高塔架等技术处于国际领先水平,海上风电机组最大单机容量达18兆瓦…… 通过建设光伏领跑者基地和开发新能源大基地等举措,我国推动新技术示范应用和产品快速迭代升级,已经建成全球最大、最完整的新能源产业链。风电、光伏发电等清洁能源设备生产规模稳居世界第一。 “绿色能源技术是大国科技竞争的焦点,我国光伏产业技术发展已进入‘无人区’,实现突围要靠自主创新的原创技术。”全国人大代表、隆基绿能科技股份有限公司董事长钟宝申建议,鼓励高效先进技术光伏产品的应用,并通过政策引导、资金支持、知识产权保护等措施,鼓励企业增加原创技术研发投入。 以“新”谋局:加速拓展未来产业 在华能金坛盐穴压缩空气储能发电二期项目,曾经的闲置盐穴,正被建设为“地下充电宝”。这个全球最大的盐穴压缩空气储能电站,实现核心设备100%国产化。“项目建成后,充电一次可储存280万千瓦时电量,能满足10万辆新能源汽车的充电需求。”华能金坛公司工程安质部主管陈辉说。 当前,虽然新能源逐步成为我国电力装机主体,风电光伏“绿色”属性明显,但仍不得不“靠天吃饭”,具有明显的间歇性、随机性和波动性,大规模、高比例接入和消纳需要储能等调节性电源作为支撑。 受此驱动,包括盐穴压缩空气储能在内的新型储能发展驶入快车道。截至2024年底,装机规模达到7376万千瓦,约为“十三五”末的20倍,较2023年底增长超过130%。 政府工作报告提出,“深入推进战略性新兴产业融合集群发展”。以“新”谋局,加速拓展未来产业,多能互补、多态融合、多元互动成为关键词。 全国政协委员、怀柔实验室山西研究院院长孙予罕在走访山西、陕西、内蒙古等地的多家大型能源企业后,将加强新能源就地消纳的目光投向了氢能。“氢能既可直接应用于交通、工业等领域,也可通过可再生能源电解水制氢并长周期储存,可有效解决风光发电的间歇性问题。应支持发展绿氢消纳与储能。” 目前,我国已掌握制氢、储氢、燃料电池等众多关键技术与成套装备,初步形成了“制储输用”全链条产业体系,氢气供给能力、加氢站数量和燃料电池商用车数量均居全球首位。 今年是“十四五”规划收官之年。根据规划,新型储能将由商业化初期步入规模化发展阶段,具备大规模商业化应用条件。 “我国氢能产业发展将从‘示范推广’迈向‘规模化发展’的新阶段。”全国人大代表、北京亿华通科技股份有限公司董事长张国强判断。 瞄准万亿级的市场空间,地方和企业加快布局,打造经济发展绿色新引擎。 “甘肃发展氢能产业的最大优势在于其具备丰富的可再生能源资源,河西‘绿氢走廊’雏形已逐渐形成。”全国政协委员、甘肃省工业和信息化厅副厅长黄宝荣说。 今年出台的甘肃省打造全国重要的新能源及新能源装备制造基地行动方案提出,加快电解水制氢装备、高压气态储氢容器等产品研发试制及推广应用,推动氢能在交通、冶金等领域应用。 “目前,新能源、新型储能、氢能正加速成为中国能建的核心产业、核心生产力、核心利润来源。”全国政协委员、中国能源建设集团有限公司董事长宋海良判断,在未来一段时期内风光新能源仍将保持快速增长,带来重大发展机遇。伴随新能源大规模接入和消纳,抽水蓄能、新型储能等储能行业会有较大的市场空间。此外,随着全社会深度脱碳,氢能将成为电能的有效补充,迎来广阔发展空间。 以“改”赋能:释放红利激发活力 培育新质生产力,既是发展课题,也是改革课题。 2025年1月1日,《中华人民共和国能源法》正式施行,为加快构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系提供法治保障。这部法律提出要优先开发利用可再生能源,加快构建新型电力系统,并首次将氢能明确纳入能源管理体系,同时推进新型储能高质量发展。 宋海良建议,推动建设高能级新能源催化转化科技创新平台,全力突破储热(冷)、压缩空气储能、重力储能、储氢、氢燃料电池等关键核心技术,鼓励开展一批新能源多元转化利用试点示范项目。同时,将新能源多元转化利用纳入有关重大规划和“双碳”政策体系,进一步完善风光水火储一体化、源网荷储一体化、智能微电网等项目管理、调度运行和市场交易机制,健全促进绿色能源消费的激励和考核制度。 今年以来,相关部门密集释放信号,加大力度鼓励支持更多民营企业参与能源领域开发建设,促进民营企业投资建设新型储能、智能微电网等新技术、新业态、新模式。 “加大产业链民营企业融资发展支持力度”“推进氢能在工业及电力等领域的多元化示范应用”……张国强的调研笔记本里,写满了关于行业发展的思考。他建议,鼓励各类投资机构设立主要投向氢能领域民营企业的投资基金,鼓励金融机构为氢能领域民营企业提供创新型信贷产品、专项债券和担保支持等金融服务。 新能源领域“大门”越开越大,参与的主体越来越多,健全完善市场体系势在必行。3月5日提请十四届全国人大三次会议审查的计划报告提出,深化新能源上网电价市场化改革,优化电力系统调节性资源市场化价格机制,健全输配电价监管制度。 今年全国两会期间,山西代表团有关推动新能源全面入市加快新能源高质量发展的建议称,新能源保供、转型、稳价“三大挑战”日益突出,建议相关部门设计新能源全面入市路径,明确新能源市场化消纳方向,扩大市场化消纳新能源规模,引导提升新能源资源优化配置效率。此外,推动新能源行业公平承担新型电力系统建设成本,推动分布式新能源通过绿电绿证市场获得收益。 乘势而上,蓄势而起。立足新发展阶段,把能源革命引向深入,推动新能源行业高质量发展,一个更绿色、更稳定、更高效的新型电力系统正在加速构建,将为我国能源安全和经济发展提供坚强保障。 (新华社北京3月9日电)