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清洁替代进一步深化,氢能物质属性扩展的同时能量属性逐步突出。氢能集成方面,我们认为,可靠、经济、低碳、安全的氢能及其系统集成理论有待完善。
——大连理工大学教授袁铁江《基于未来场景的氢能发展研究和展望》
2022年7月28日,北极星电力网主办的“2022第四届综合能源服务产业创新发展大会”在长沙召开。大会以资深行业专家解读行业发展现状、综合能源服务成功案例经验分享、优秀技术方案交流研讨为主要内容,为相关企业提供沟通交流、开拓商机搭建平台,共同构建零碳能源服务生态圈,引领综合能源服务产业创新发展。
讲话重点摘录如下:
清洁替代进一步深化,氢能物质属性扩展的同时能量属性逐步突出。
从历史来看,1900年首次研究氢气和氮气直接合成氨的反应;1937年首次研究氢气在于医学领域的应用;1806年制造了第一部氢氧混合物燃料的内燃机;1980年长寿的质子交换膜电解槽用于交通运输;预计到2024年,新能源为主的能源系统,氢将作为长时再生储能。
面向新能源为主的新型电力系统对更大范围和更长周期的电力电量平衡需求,氢能将在源、网、储、荷各环节发挥灵活调节作用。
关键技术
有一个问题,构建以新能源为主的新型电力系统的时候,化石能源如何办?我认为,化石能源即使不用在新型电力系统中,不作为基础电源来用,还可作为物质形态存在,也就是说,化石能源兼具能量和物质双重属性,以氢为桥梁,构建“高效、可靠氢能与电力、化石能源耦合的新型能源电力系统”。
涉及到这个问题,技术分为两点:
第一,本体技术。包括制氢,储氢,输氢,用氢。
第二,应用。包括安全、规划与控制、集成应用领域。
本体技术领先于集成技术。预计2024年,将会出现高温制氢电解技术。
总体来看,电解水制氢技术受到高转化效率与低投资成本之间的矛盾。
在来看储运技术,高压气态储氢是目前技术最成熟,综合成本最低的储氢方式,受到了广泛的应用。但随着技术的研发,能耗与材料问题的逐步解决,在未来场景下,低温液态、固体吸附及有机物(LOHC)储氢方式综合成本会降低,逐步应用于日常生活中。
氢储运技术与应用,不同的距离、不同的压力、不同的形态来运输氢气,需要付出的代价不同。
与制氢过程相似,燃料电池始终围绕着温度做斗争。当温度高时,意味着效率高,但效率高时,腐蚀问题、热稳定问题、气密性问题伴随而来;低温时候灵活性高,反应比较慢,需要贵重金属来做催化剂。无论哪个问题,有好处就一定有坏处。今天燃料电池的发展也有好多类型,但是终归是围绕着这两个问题。
氢能集成方面,我们认为,可靠、经济、低碳、安全的氢能及其系统集成理论有待完善。
发展路径
氢能具有利用形式灵活多样、可广泛应用到电力、工业、交通和市政建筑能源系统中,实现更广范围的清洁替代。
氢能发展主要围绕耦合电力能源网络、耦合交通能源网络、耦合高耗能工业能源网络、耦合市政建筑能源网络进行。
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