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氢氨融合技术投入商用

2022-09-01 18:26来源:中国能源报关键词:绿氢加氢站制氢收藏点赞

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全国首座氨现场制氢加氢一体站示范项目启动仪式日前在福州长乐举行,这是“氨制氢加氢”这一技术首次走出实验室,投入商业应用。

氨作为零碳燃料和氢能载体,可以解决氢能大规模储运难题,拓宽氢能产业应用场景。业内认为,可再生能源制绿氢合成氨及其应用对于全球实现碳中和至关重要,绿氨合成将会成为绿氢的重要应用之一。近年来,国内外氢氨融合产业项目布局逐渐加快,氢氨融合技术路径渐受热捧。

规划落地年产能超过156万吨,

对应超28万吨/年绿氢需求

今年3月发布的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》提出,扩大工业领域氢能替代化石能源应用规模,积极引导合成氨等行业由高碳工艺向低碳工艺转变,促进高耗能行业绿色低碳发展。公开数据显示,自上述规划发布以来,国内绿氨规划并落地的年产能已超过156万吨,对应超28万吨/年的绿氢需求。

4月7日,国际氢能冶金化工产业示范区新能源制氢联产无碳燃料项目签约仪式在内蒙古包头九原工业园区举行,同时建设中国首台套氢电催化合成技术的120万吨绿氨化工项目,推动形成绿色低碳化工产业链。7月12日,国家能源集团国华投资蒙西公司乌拉特中旗甘其毛都口岸加工园区风光氢氨一体化新型示范项目获备案,该项目利用风光发电分解水制取高品质氢气,再用于生产合成氨,年产约30万吨绿氨,供蒙西地区工业园区化工生产使用。

8月19日,兰州新区氢能产业园项目正式实施,计划建设年产2万吨制氢能力和10万标方储氢能力的绿氢供应基地,以年产6万吨绿氨和氢能交通应用为核心的示范应用中心,以年产3000套氢燃料电池系统为核心的氢能装备制造中心。

“近年来,业内持续探索氢能储运难题突破口。我国是氨生产大国,氨能源丰富,氨作为高效储氢介质,具有高能量密度、易液化储运、安全性高和无碳排放等优势。因此,氢氨结合将成为最具潜力的新型储运方式。”厦门大学能源学院教授王兆林表示。

200公里以上储运半径,

液氨更具优势

现阶段,氢能储运成为氢能发展不可忽视的瓶颈。据国际能源署预计,2040年全球绿氢和蓝氢需求将达7500万吨,解决供需矛盾,首先要解决储存和运输难难题。但无论是气氢还是液氢,目前都没有现成的廉价运输方式,这也是当下氢能及氢燃料电池汽车产业未实现快速大规模推广的主要原因之一。

“氢气按体积计算时,由于密度非常小,导致运输的体积巨大,因此以气态的形式进行长距离、大规模运输这一方式不可取。”盈德气体集团氢能事业部总经理张旭认为,同时,合成甲醇并不能实现完全零碳,液氢则面临技术和成本问题。一方面需要环保属性,另一方面要解决工业化和商业化问题,基于此,用氢和氨做成合成氨进行储运和应用是更优解决方式。

“在化学性质方面,氨的液化温度只有零下33摄氏度,非常容易液化,与之相比,氢液化温度则需要降至零下253摄氏度左右,无论是车辆运输还是管道运输,液氨的难度都相对更低。”王兆林称,只要超过200公里的储运半径,液氨有能力胜过所有的储运方式,并支持更大规模的氢能储运及应用场景。

苏州希倍优氢能源科技有限公司总经理李留罐认为,氢氨融合这一技术路径的兴起背后,也有市场需求的推动。“以内蒙古为例,依托丰富的风光资源,内蒙古的风光制氢项目不断增长,但氢的消纳难题逐渐暴露。为实现当地新能源项目形成完整的产业链闭环,氢氨结合逐步受到重视。“随着光伏度电成本的逐渐降低,未来光伏组件及总投资成本的减少,绿氢将更具经济优势,在此背景下,‘氢-氨-氢’模式下的全生命周期成本将得到有效控制。”

为实现氢氨融合快速发展,

需进一步降低电力及设备成本

王兆林称,氢氨结合不仅能解决氢储运难题,还能够扩展氢能产业的应用渠道或者应用场景,延伸产业链。“氢氨结合延伸到下游,可做成化肥和化工品,或应用于水泥窑、工业用氢及冶金等,长远来看,还可作为燃料进行火电替代。”

“此外,氨作为氢载体、动力燃料的新市场具有重要发展潜力,全球减碳大趋势下,氨的市场需求将进一步增长,氢能产业的相关应用规模也将不断扩大。”李留罐表示,同时,氨拥有完备的贸易和运输体系,长远来看,可通过液氨船实现大规模的氢气运输,利好我国氢能国际贸易发展。

值得注意的是,在氢氨融合技术路径方面,已出台相关鼓励政策。2022年4月,科技部发布《国家重点研发计划“先进结构与复合材料”等重点专项2022年度项目申报指南》,提出包括分布式氨分解制氢技术与灌装母站集成、氨燃料电池到掺氨清洁高效燃烧等与氨有关的技术。《“十四五”新型储能发展实施方案》提出依托可再生能源制氢(氨)的氧(氨)储能等试点示范,将探索风光氢储等源网荷储一体化和多能互补的储能发展模式列入“十四五”新型储能区域示范。

李留罐强调,为实现氢氨融合的持续、快速发展,需要电力成本及相关制氢设备成本的进一步下降,目前,新能源的波动性问题导致制氢设备的可利用率较低,电网调峰过程中易出现收费不明确或成本高等问题,制约整个产业链的健康发展。因此,需要制氢设备企业、电力企业等各方面形成合力,助推产业发展。


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