登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
前言:关于可再生能源制氢发展的背景,早在90年代初出来了概念。随着经济的发展,国家出现一些问题,一是需要进行能源转型,在这个大的背景下,按照《巴黎协定》的目标,要控制全球温升不超过2度,中国政府承诺2030年之后,碳排放不再增加。主要的手段就是要把化石燃料为主体的能源结构变为高效可再生能源体系,来实现减排。
(来源:微信公众号“高工氢燃料电池” ID:weixin-gg-fcev)
在1月12日举行的百人会论坛上,中国船舶重工集团公司第七一八研究所研究员蒋亚雄围绕可再生能源制氢发展的问题与对策发表主题演讲。针对大规模可再生能源制氢存在着一些技术和政策、经济上的问题,探讨可再生能源存在的瓶颈和解决问题的对策。
可再生能源制氢的必要性及存在的问题
二是国家能源安全,这个问题比较突出。从2018年开始,我国石油的进口量已经超过了4亿吨,对外依存度超过了70%,已经严重超过了国家能源安全的警戒线,势必要想办法去减少能源的对外依存度。
可再生能源制氢有它的优势,采用了可再生能源,以风光水等等可再生能源为载体,以氢气作为一个二次能源的载体,在能源转型中可以和电力互为补充,以实现工业、建筑、电力、交通运输等产业互联。
目前广泛使用的氢源主来自化石燃料、电解水和化工副产氢。此外,生物质制氢、核能制氢和光催化制氢正在研究,还没达到工业化应用的水平。可再生能源制氢只能选择电解水制氢,化石燃料制氢和化工副产氢都是有碳排放的。
现在成熟的水电解制氢主要有两种,一是碱性水电解制氢,二是纯水电解制氢,如今固体氧化物电解水制氢技术现在也在研发的如火如荼,但是还没有达到工业化应用的水平。碱性电解水制氢技术相对比较成熟,可以大规模应用,工艺比较简单,成本比较低廉。纯水电解制氢比碱性制氢有更高的电流密度,结构更紧凑,更加安全可靠,更适用于小规模的制氢场合。
风、光发电有很大不确定性,包括水电有枯水期和丰水期,主要的特点是间歇性、波动性、随机性,尤其是风力发电随机性、波动性更加厉害。很难为负载提供一个持续稳定的电力供应,我国风光资源非常丰富,但是由于电网难以承受,风光资源的开发还受到一定影响。尽管我国风、光发电是全世界发展最快的,可能规模也是最大的,但是还有很多资源有待于开发。
要用可再生能源制氢来去解决这样的问题,主要还是要解决几方面的问题:一是宽功率的调整范围,根据它的波动性和不确定性,整个制氢系统需要有一个比较宽的功率调整范围;二是从电力上来讲,电力耦合,想办法把波动降到最小,适应制氢系统的需要。整个系统需要有一个大的控制系统,如果大规模制氢的话,大规模制氢工厂有一个大的控制系统来进行实时检测与测量、数据通讯和传输,还有控制策略的实现等等。最主要的是制氢设备,制氢设备需要能够适应宽功率波动的高效低成本的制氢系统,才能有可能实现大规模的制氢。
中船重工718所制氢技术
中船重工718所主要是做水电解制氢的研究和生产单位,从2011年开始,陆续参加了很多国家863计划,中央财政支持的一些重点高校的学科建设,政府间的一些合作项目,已经一些省级的科技重大专项等等。针对风电光伏的制氢怎么样适应宽功率的波动,怎么适合不同场合下的应用,开展了一些研究,也取得了一些成果。
碱性电解水技术相对成熟,寿命比较长,使用寿命可以达到20年,操作范围负荷的变化从10%-110%,可能需要多模块的控制策略才能实现。与其他技术相比,碱性电解水没有使用贵金属材料,成本相对比较低,适合于大规模的制氢场合。但是传统的碱性水电解技术有一定的局限性,主要发展瓶颈在工作电流密度比较低,能源效率还有待于提高。传统碱性电解槽早期使用的时候是石棉布和膜,后面使用的是有机材料编织的隔膜,这种隔膜的性能也造成了它整个系统难以比较快速的启动或者关闭,启动和关闭需要一定的时间。
下一步的工作,718所主要做一些高活性的模块化的电解制氢设备制造,里面主要是包括了一些用高活性的电极来替代传统的电极,用新型的无机有机的复合材料隔膜来替代原来编织的隔膜,能够提高整个电解槽的电解效率,也减少它的体积和重量。对可再生能源无规律的波动性也会有更好的适用性。
另外,要做宽功率波动下的模块化和组合式电解水制氢系统的运行控制策略,要做可再生能源制氢,目标是做大规模的可再生能源制氢,一个工厂可能会有几百台的制氢设备,需要有一个合理的控制软件,制定好合理的控制策略。这可能会减少单体电解槽对波动的适用性的要求。
近几年718所做了很多工作,做了一些新的电极和隔膜,新的电极和隔膜的组合可以使碱性电解槽的电流密度达到6000安培以上。在额定的4000安培的工况下,直流电耗可以降到4.3以下,这个就比传统的电解槽功效要提高2-3倍。跟纯水相比,有一个很大的进步,也对功率的波动影响能够降到比较小,提高气体的纯度。
纯水电解的优点,在装置中运行的灵活性和反应性都比较好。PEM电解系统可以在最低功率保持待机模式,能在短时间内按高于额定负荷的标准运行,它可以适应比较快速、范围比较大的变化,更容易跟可再生能源风、光资源去配合。但是它的缺点是设备成本比较高,使用贵金属催化剂,国内系统大多使用的是进口的质子交换膜,膜的国产化还有一些问题。它的优点在于适合小规模的分布式制氢的场所,目前国内最大产量只能做到单台100立方米的氢气,碱性可以做到1000立方米的氢气,还有一个量级的差别。
它的主要解决对策,还是要做低载量高性能膜电极组件,减少膜电极组件里面贵金属的使用量。这方面是跟燃料电池的膜电极组件有非常高的相似性。一是要做国产的膜,一是要降低电极的贵金属的使用量。通过研制高活性、高稳定性、低成本的阴极和阳极的催化剂,有效降低膜组件的成本,使整个电解系统成本下降。
此外,因为纯水电解的单体容量比较小,势必就要开发大容量的、集成式的电解制氢设备,用多台电解槽配合一台气体设备来做,纯水电解是一个发展方向。在这方面,718所做了很多电极隔膜的研制工作,现在做的高活性吸氢吸氧的催化剂,膜电极尺寸最大可以做到1米×1米,可以满足单台100立方米产氢量制氢设备的需要。
如何解决可再生能源储运难题、成本难题?
另外,可再生能源制氢的技术瓶颈,储运和大规模的储存运输也存在一定的问题。大部分的风光电往往建设在远离氢能应用终端比较偏远的地区,像我国的三北地区、东北地区、西北地区,离经济发达地区有一定的距离,离终端的用户可能比较远。
今后的发展方向,一是要发展低温液氢的储运技术,二是如果要实现大规模的使用的话,天然气掺氢的技术也是下一步应该做的一个方向。另外,在将来有很大规模的氢能应用的时候,氢能能够代替天然气来做居民的燃气的时候,也需要做长距离的氢气管道的输送技术。这些技术可能现在更多的还没有相关的标准法规体系,标准法规体系也需要完善。
在整个大规模制氢的成本方面,现在可再生能源制氢的成本主要有三个比较大的瓶颈:一是整体来说,各个地方的电价还不够低,因为要用水电解的设备,水电解制氢的设备主要成本就是电,电价不够低是它的瓶颈之一;二是应用的场景还不够多;三是使用的规模还不够大,规模小,也一定程度上导致了电价很难下降。
张家口市政府给可再生能源制氢制定了一些特殊的政策,也有了比较低的电价。但这只是示范,在整个国家层面上,电价还是相对比较高。应该从以下这几个方面来解决这些问题,主要解决场景和规模的问题。要鼓励发展氢能基础设施,同时通过研发和技术进步,降低绿色氢气的供应成本,这个主要是通过大规模的风电光伏资源的开发,带动发电成本进一步降低。
二是应该将氢能用于低碳密集型行业,可再生能源制氢的应用,现在大部分还限于燃料电池的应用场景。在其他的工业领域,包括石化领域,包括以前的传统用氢的领域,也应该想办法用可再生能源氢气来替代原来用化石能源制取的氢气,来实现减排,这能够使氢气的规模能够得到有效的扩大。另外就是开发一些用氢气和二氧化碳合成的产品,包括一些化工产品,也能扩大氢气的使用场合。同时在建设的时候要尽量考虑将生产氢气的场合和使用氢气的场合缩短距离,以降低它的运输成本。
给发展氢能政策上的建议
对于政策方面的建议,我国制定了很多氢能方面的一些政策。各个省级政府也制定了很多氢能发展规划和相应的行动计划,还包括一些地市级或者省级以下的这些地方政府也制定了很多氢能的规划、措施等等。但是这些规划、措施有一个共同的特点,这些规划、措施都不是把氢能作为一个能源,而是作为基本上基于燃料电池行业的应用提出来的。
氢能没有真正的纳入国家能源战略体系,没有从战略上来考虑,用可再生能源制氢来代替传统的化石能源,在这方面可能还有很长的路要走。另外各个地方政府虽然出台了一些规划,大部分局限在交通领域,没有在传统的工业领域、能源领域出台鼓励用绿氢代替化石能源的引导和激励措施。还有,氢能行业整体的监管政策还不完善,直接与可再生能源制氢相关的政策还比较少,这些鼓励政策大部分都是鼓励燃料电池生产或者燃料电池汽车的生产,很少有对制氢和运氢的环节来进行补贴的一些措施。
对此,蒋亚雄建议:第一是将氢能纳入国家能源战略体系,从国家能源安全的战略层面提倡用可再生能源制氢,来部分替代传统化石能源,以改善整体的能源体系结构,减少对化石能源的依赖。
第二,在出台氢能政策规划时,应该从多方面强化用绿氢代替传统化石能源,进行大规模应用引导和鼓励措施。氢能的优惠补贴政策也应该适当的考虑可再生能源制氢和用氢的各个环节。
第三,加强技术标准的研究制定,完善氢能行业的监管政策法规,加强行业监管,确保行业的健康发展。可再生能源制氢有很好的发展前景。随着我国可再生能源发电量的提高,还有可再生能源制氢成本竞争力的提升,可再生能源制氢一定会在以后的能源结构中占有一席之地,能够起到越来越的作用,也能逐步从灰氢过渡到绿氢,实现碳的减排和改善国家能源体系这么一个重任。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星氢能网获悉,近日,罗托布斯特(上海)氢能科技有限公司(简称:ROTOBOOST)完成A轮融资,投资方为摩予渡资本。据了解,ROTOBOOST是一家专注于研发中小规模的紧凑型零碳氢制备系统的企业,致力于帮助全球工业实现低碳能源转型。ROTOBOOST的核心技术是通过天然气或生物沼气的热催化分解,生产氢气
北极星氢能网获悉,4月16日,新疆俊瑞博乐新能源规模化制绿氢项目落地新疆博乐市据了解,新疆俊瑞博乐新能源规模化制绿氢项目,项目总投资约26亿元,新建200MW光伏发电及配套输变电工程,新建40000Nm/h规模的制氢工厂,达产后将年产1.44万吨绿氢。一期实施制氢工程,项目年用水量约23万吨,用电约7亿度
北极星氢能网获悉,4月16日,内蒙古自治区能源局等部门发布《内蒙古自治区可再生能源制氢产业安全管理办法(试行)》的通知。其中指出:允许在化工园区外建设绿氢项目和制氢加氢一体站。绿氢项目不需取得危险化学品安全生产许可。绿氢加氢站参照天然气加气站管理模式,经营性绿氢加氢站应向燃气主管部
4月16日,内蒙古自治区能源局等部门发布《内蒙古自治区可再生能源制氢产业安全管理办法(试行)》的通知。其中指出:允许在化工园区外建设绿氢项目和制氢加氢一体站。绿氢项目不需取得危险化学品安全生产许可。绿氢加氢站参照天然气加气站管理模式,经营性绿氢加氢站应向燃气主管部门取得经营许可。全
4月16日,内蒙古自治区能源局等部门发布《内蒙古自治区可再生能源制氢产业安全管理办法(试行)》的通知。其中指出:允许在化工园区外建设绿氢项目和制氢加氢一体站。绿氢项目不需取得危险化学品安全生产许可。绿氢加氢站参照天然气加气站管理模式,经营性绿氢加氢站应向燃气主管部门取得经营许可。内
北极星氢能网获悉,近日,旭阳集团第四条高纯氢生产线——呼和浩特园区制氢装车站顺利完成首次氢气装车,首次充装量达到5315标方,标志着旭阳集团呼和浩特园区氢能业务正式启动,制氢装置规模为5000标方/小时,同时配套1000标方/小时充装能力的制氢装车站。旭阳集团呼和浩特园区高纯氢生产线投产后产能
北极星氢能网获悉,4月11日,国新办举行“推动高质量发展”系列主题新闻发布会,海南省委副书记、省长刘小明表示,打造新质生产力重要的实践地主要是基于海南的两大比较优势,一个优势是温度、深度、维度和绿色这“三度一色”自然的禀赋,第二个优势是自贸港的政策和开放红利的加持的优势。具体来说,
北极星氢能网获悉,近日,全国首个高速公路服务区现场制氢、储氢、热电联供项目在青银高速高密服务区落地运行。该项目由厚普股份EPC总包,厚普技服公司提供设备安装及调试服务。在一期项目中期验收过程中,专家组详细了解光伏发电、电解水制氢等数据以及服务区用能匹配情况,并对项目运行效果感到满意
北极星氢能网获悉,3月31日上午,江西省都昌县人民政府成功举行微风发电及配套绿氢产业园项目签约仪式,县政府副县长刘红、县政协副主席向文花、县商务局局长查正发,项目服务单位县市监局余传秀、县发改委谢石开等参加仪式。微电站(广东)投资控股有限公司是一家新兴高新科技企业,是国家新能源战略
北极星氢能网获悉,4月9日,中国大唐集团新能源股份有限公司发布多伦15万千瓦风光制氢一体化示范项目(制氢)水电解制氢成套设备招标公告。项目新建额定产氢量14000Nm/h,最大产氢量为15400Nm/h的电解水制氢装置,其中包含了晶闸管电源方案和IGBT电源方案,电解槽部分招标包含12套1000Nm/h设备和1套200
北极星氢能网获悉,4月8日,郑州市氢能产业发展中长期规划(2024—2035年)发布,其中指出:到2025年,郑州市氢能产业总产值达200亿元,形成以工业副产氢为主体,可再生能源电解水制氢为辅的氢气供应保障体系,低碳氢供应能力达到1万吨/年。布局加氢站200座,其中制加氢一体站10座,开展管道掺氢试点,
北极星氢能网获悉,4月16日,内蒙古自治区能源局等部门发布《内蒙古自治区可再生能源制氢产业安全管理办法(试行)》的通知。其中指出:允许在化工园区外建设绿氢项目和制氢加氢一体站。绿氢项目不需取得危险化学品安全生产许可。绿氢加氢站参照天然气加气站管理模式,经营性绿氢加氢站应向燃气主管部
4月16日,内蒙古自治区能源局等部门发布《内蒙古自治区可再生能源制氢产业安全管理办法(试行)》的通知。其中指出:允许在化工园区外建设绿氢项目和制氢加氢一体站。绿氢项目不需取得危险化学品安全生产许可。绿氢加氢站参照天然气加气站管理模式,经营性绿氢加氢站应向燃气主管部门取得经营许可。全
4月16日,内蒙古自治区能源局等部门发布《内蒙古自治区可再生能源制氢产业安全管理办法(试行)》的通知。其中指出:允许在化工园区外建设绿氢项目和制氢加氢一体站。绿氢项目不需取得危险化学品安全生产许可。绿氢加氢站参照天然气加气站管理模式,经营性绿氢加氢站应向燃气主管部门取得经营许可。内
北极星氢能网获悉,4月8日,郑州市氢能产业发展中长期规划(2024—2035年)发布,其中指出:到2025年,郑州市氢能产业总产值达200亿元,形成以工业副产氢为主体,可再生能源电解水制氢为辅的氢气供应保障体系,低碳氢供应能力达到1万吨/年。布局加氢站200座,其中制加氢一体站10座,开展管道掺氢试点,
北极星氢能网获悉,4月1日,伊犁州发展和改革委员会发布了《伊犁州氢能产业发展中长期规划(2023—2035年)》,明确将发展氢能产业作为现代能源经济绿色发展和新质生产力快速发展的重要抓手,努力实现将伊犁州打造成为全疆氢能应用样板间和氢能示范引领者、我国西部氢能产业发展新高地、全球氢能贸易重
北极星氢能网获悉,3月16日,中国石油第一个规模化可再生能源制氢项目制氢装置在玉门油田成功投产,玉门油田经过近8个月的全力建设,在玉门市老市区建成包含3套1000标方/小时碱性电解槽和1套质子交换膜的制氢站,年产氢能力2100吨,氢气产品纯度超过99.99%。该项目于2023年8月8日正式开工,作为中国石
3月1日,浙江南都电源动力股份有限公司(简称:南都电源)发布关于控股子公司完成工商注册登记暨关联交易进展公告。公告称,南都电源审议通过了《关于与关联方共同投资成立公司暨关联交易的议案》,同意公司成立浙江南都氢能科技有限公司,依托公司储能主业,重点开发氢储能及其下游应用项目,专注于可
近日,生态环境部发布关于印发《国家重点低碳技术征集推广实施方案》的通知,其中指出氢能开发利用技术为重点方向,包括基于可再生能源的低成本(离网、可中断负荷)大规模制氢技术,分布式可再生能源制氢技术,工业副产氢高效提纯技术,经济安全高效的氢能储运技术,氢燃料电池开发及燃料电池分布式发
北极星氢能网获悉,在日前召开的陕西省政协十三届二次会议委员联组专题讨论会上,陕西省政协委员、农工党陕西省委会主委、西安市政协副主席王国根建议,加快推进氢能全产业链发展。王国根建议,一是推进氢能供应绿色化,短期重点发展工业副产氢,探索推进非化工园区电解水制氢、可再生能源制氢、制氢加
2024年2月6日,中集旗下电解水制氢装备专业公司中集集电,在中集集团总部举行了中集可再生能源制氢创新技术论坛暨中集集电低负荷运行电解制氢技术发布会。中集集电常务副总吕国爱做了详细技术发布报告,围绕“碱性电解水制氢装备如何实现低负荷运行”核心问题,从影响电解槽低负荷运行的原因、解决方案
北极星氢能网获悉,2024年2月5日,江苏省常熟虞山高新区与北京明阳氢能科技有限公司(下称“明阳氢能”)签约战略合作协议。双方将在氢能源领域携手共进,打造华东区先进氢能装备产业基地。明阳氢能将在虞山高新区建设面积超过1.6万平米、年产2GW的制氢设备的产业园区,依托园区周边完善的高端装备制造
北极星氢能网获悉,近日,国家电投集团科学技术研究院有限公司2024年第六批集中招标招标公告发布,招标范围包括1套电解水制氢制氧设备等。详情如下:
北极星氢能网获悉,4月16日,四川省研究进一步推动绿氢全产业链发展及推广应用工作会议召开。会上四川省交通运输厅相关负责人表示,下一步将积极挖掘政策空间,加大引导力度,探索氢能源汽车通行高速公路费用全免,鼓励城市人民政府对氢能源货车城区不限行,同时鼓励有条件的城市全域推进氢能源设备更
北极星氢能网获悉,近日,启迪环境科技发展股份有限公司(以下简称“启迪环境”)与浙江氢邦科技有限公司(以下简称“氢邦科技”)签订战略合作协议,双方将共研氢燃料电池技术,围绕环保和新能源领域的技术创新、产业落地以及市场开拓等多方面开启合作。SOC技术近年来在双碳战略引领下新能源领域迅速
北极星氢能网获悉,4月9日,兆联清通伊宁市制加氢一体站示范项目全面复工,标志着伊宁市氢产业建设又向前迈进一大步。兆联清通伊宁市制加氢一体站示范项目总投资3000万元,建设包括两台500m/h的碱性电解水制氢装置、4台氢气隔膜压缩机、1台20MPa储氢瓶组、1台45MPa储氢瓶组、4台加氢机以及配套的公辅设
4月6日上午10时,华电科工承建的华电德令哈PEM电解水制氢示范工程72小时连续试运行圆满成功,标志着国内首台套单堆MW级PEM电解水制氢装置实现商运,解决了质子交换膜、气体扩散层等关键核心材料及装备国产化“卡脖子”问题,具有重大科技与产业示范意义。72小时试运行是机组正式商业运行前的最后一项程
在中国燃料电池产业聚集地——广东省佛山市南海区仙湖氢谷,全国首个以氢能研究为主的省级重点实验室——仙湖实验室正在牵头研发氢氨融合新能源技术。由于氢能产业链上下游企业的不断进驻、科研基地的持续扩展,仙湖氢谷一年用电量达409万千瓦时。90千米外的广州南沙小虎岛电氢智慧能源站,密布的管网
中国氢能联盟已牵头研制《碱性水电解制氢系统碳足迹评价方法及要求》,在业内人士看来,电解水制氢系统碳足迹评价工作,这是全球电解水制氢系统和氢能产业低碳化发展的第一步,填补了国际空白。《中国能源报》记者近日采访获悉,中国氢能联盟已牵头研制《碱性水电解制氢系统碳足迹评价方法及要求》,此
北极星氢能网获悉,3月27日,深圳市好风光氢能科技有限公司(以下简称“好风光氢能”)2GW高效大功率制氢装备制造基地正式开工。据悉,该项目位于江西省瑞金经济技术开发区电子科技园南侧,占地面积30亩,总投资近5亿元;该制造基地生产装配车间层高21米、建筑面积18400平方米,是目前国内单体规模最大
北极星氢能网获悉,4月2日上午,深圳清华大学研究院海洋氢能中心产业化基地挂牌仪式暨氢致能源电解海水制氢装备项目签约江苏常州武进。区领导乔俊杰、徐俊、朱慧峰参加活动。据悉,氢致能源电解海水制氢装备项目计划总投资1亿元,在常州西太湖科技产业园布局海水制氢装备业务,建设研发和制造基地。氢
北极星氢能网获悉,3月28日,中国华能集团有限公司华中分公司与大冶市人民政府签订大冶市矿区绿电绿氢制储加用一体化氢能矿场综合建设项目协议。大冶市委书记郝胜勇、华能华中分公司总经理卢怀钿共同见证协议签署。大冶市矿区绿电绿氢制储加用一体化氢能矿场综合建设项目是湖北省首个实现可再生能源与
2024年3月18日,石油化工研究院开发的中国石油首套50标方/小时质子交换膜(PEM)电解水制氢示范站完成调试运行,标志着批量化制备PEM电解水制氢催化剂步入产业化阶段,实现中国石油PEM电解水制氢技术从0到1的突破。绿氢作为最清洁的能源载体,是实现我国碳达峰、碳中和战略目标的重要手段。在获取绿氢
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!