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《储能产业研宄白皮书》从第一版开始,持续保持着对新兴、热门技术的跟踪与分析。 本版白皮书挑选了氢能产业、天然气存储、钠系电池为大家详细介绍。
另外,随着储能技术的实际应用越来越多,其相关标准,特别是一定应用场景下储能的应用标准,对储能的推广意义重大。《储能产业研究白皮书2012》对国内外储能的标准化工作做了详细的分析,本版白皮书将就这一部分内容进行更新,并对中关村储能产业技术联盟在储能应用标准方面做得努力进行总结。
一、氢能产业简述
在2014版白皮书的技术分册中,我们曾对氢能产业的定义、特点、发展历程、全球格局以及主要的制氢、储氢、输氢、用氢技术进行过介绍。本部分将在2014版白皮书的基础上全面梳理氢能产业链、讨论氢能和燃料电池的主要应用领域、分析中国氢能产业的发展状况及支持政策。
1.氢能产业链概述
氢能产业链涉及制氢、储氢、输氢和用氢等多个环节,经过多年发展,目前呈现出以下主要特点:
氢能领域的企业主要集中于制氢和燃料电池领域,且除传统大型工业气体生产企业,氢能领域的公司多成立于最近10年;
在制氢和氢气供应方面,天然气重整制氢是大型工业气体公司生产供应氢气的主要方式,电解水制氢是分布式现场制氢的主要技术;
在氢气的运输和存储方面,氢气的储存方式决定其输送方式。高压储罐、以气体方 式进行储存和运输,是目前运用最多的方式,管道输氢项目开展较少,固态储氢技术大多处于研发阶段。另外,专门开展储氢、输氢业务的公司很少;
在用氢方面,燃料电池是氢能利用的主要方式,化工领域是氢气的最大消耗部门,但氢气仅作为化工原料使用,并不属于氢能的范畴;
在氢气-天然气综合利用方面,注入燃气管网(Power-to-Gas)和加氢天然气燃料两种方式是探索可再生能源大规模制氢之后氢气长距离输送和就地消纳的有效尝试。
成本和寿命是氢能产业链各环节发展面临的共同问题。未来随着可再生能源的大规模接入和制氢技术的发展,利用清洁的风能、太阳能,高效、安全、大规模地制取氢气将成为可能,氢气有望扮演起能源储存媒介的角色,以氢气为基础的能源体系将获得更大的发展空间。
2.氢能和燃料电池的应用领域
燃料电池已经成为氢能清洁利用的最主要方式,在2014版白皮书中,我们曾分析了燃料电池的三大应用领域,便携式应用、固定式应用和交通运输应用。本部分我们将详细介绍各种应用的市场发展状况。
(1)燃料电池的固定式应用
燃料电池固定式应用是指燃料电池作为发电设备为数据中心、商业楼宇、工业企业、居民住宅建筑以及大型发电站提供清洁、可靠的电力和热力能源供应。主要有燃料电池备用电源、燃料电池微型热电联产系统、分布式燃料电池热电联产电站三种形式。
固定式应用是全球燃料电池装机规模最大、增长速度最快的领域。根据DOE《2013燃料电池技术市场报告》(《2013 Fuel Cell Technologies Market Report》)的数据统计,截至2013年,燃料电池固定式应用的装机规模已经超过150MW,占到燃料电池总装机规模的近90%。
(2)燃料电池交通运输应用
在交通运输领域,燃料电池有广泛的应用,主要包括乘用车、公交车、物料搬运设备、冷藏车、机场牵弓{车和摆渡车、小型飞机船舶的辅助动力装置(APU)等。其中,以燃料电池为动力的物料搬运设备己经实现了商业化;2014年12月,丰田率先推出了世界首个燃料电池汽车车型“Mirai”;全球其他大型汽车制造商,例如现代等,也正在加快燃料电池乘用车辆商业化推广的步伐。
目前,充分配套的加氢设施和政府支持补贴政策仍然是决定燃料电池汽车布场化水平和时间的关键因素。
(3)燃料电池便携式应用
燃料电池便携式应用是利用燃料电池为小型移动及便携式设备提供电能,应用领域包括燃料电池盒、军用野战设备电源、小型燃料电池充电器、电子设备电源、燃料电池玩具、远程遥控设备电源、工业辅助动力单元(APU)等。
质子交换膜燃料电池(PEMFC)和直接甲醇燃料电池(DMFC)是目前燃料电池便携式应用的主要技术解决方案,其面临的主要竞争对象为锂离子电池、铅酸电池、镍氢电池等储能电池。
由于尚未找到明确的市场定位和商业模式,在与锂离子电池、铅酸电池等的竞争中不具优势,燃料电池便携式应用的发展十分缓慢,目前商业化产品和市场规模仍然有限。
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