氫能作為一種清潔的二次能源,近年來,隨著氫能應用技術的逐漸成熟,以及全球應對氣候變化壓力的持續(xù)增大,氫能產業(yè)的發(fā)展在世界各國備受關注,美國、德國、日本等發(fā)達國家相繼將發(fā)展氫能產業(yè)提升到國家能源戰(zhàn)略高度。我國氫能產業(yè)也非常大,每年氫氣產量超過2000萬噸。談到氫能產業(yè),首先要明白幾個問題。一是為什么要發(fā)展氫能,二是我國氫能產業(yè)的相關政策,三是我國氫能產業(yè)的發(fā)展狀況。
為什么發(fā)展氫能?
氫能是一種清潔的安全能源,用途廣泛,既可以用于發(fā)電、供熱,也可以作于交通能源。據(jù)了解,日本計劃到2050年二氧化碳排放量減少到2005年的一半。為此,日本推出了21種技術來推動氫能開發(fā)。比如燃料
電池車,家用電站氫能供電。
燃料汽車有性能、續(xù)航等方面的優(yōu)勢,但是目前我國燃料電池的發(fā)展滯后于電動汽車。去年燃料電池汽車銷售不到2000輛,究其原因,最主要的原因還是供給問題。采用美國能源部(DoE)的數(shù)據(jù)來看,燃料電池成本上升空間較高,未來量產上升空間較大。
從投資的角度來說,燃料電池比鋰離子電池有發(fā)展的空間。據(jù)了解,美國已經(jīng)投入了燃料電池叉車的應用,并且規(guī)模不小。用燃料電池叉車的原因,一方面是受環(huán)保因素的影響,另一方面是氫氣加氫速度快,環(huán)境友好。
三大主要應用場景
1、軌道交通
燃料電池動力系統(tǒng)能夠取代傳統(tǒng)軌道交通車輛用大功率柴油發(fā)電機組或弓網(wǎng)受流系統(tǒng),顯著降低基礎設施投資。2015年,世界首列氫能源有軌電車下線。中車為佛山提供8列氫燃料電池有軌電車設備。示范車使用模塊化設計,2-5輛靈活編組,車輛續(xù)航超過100公里。目前中車正在開發(fā)凈輸出功率為100kW的燃料電池電堆和350kW的動力系統(tǒng)。預計2030年前仍以局部地示范應用為主。
2、礦山機械
地下裝載機除了能耗高,加上柴油機的廢氣污染,必須加強地下巷道的通風,但成高本。電動地下裝載機解決了排放問題,但因電纜與架線問題,大大限制了設備使用范圍。蓄電池地下裝載機雖沒有排放問題,也沒有電纜與架線問題,但充電時間長、壽命短。氫燃料電池解決了排放和線路問題,也不存在蓄電池充電時長方面的限制,適合地下裝在機械應用。2018年我國的裝載機年產量預計超過16萬臺,挖掘機年產量也將達22萬臺,燃料電池具備一定應用空間。
3、建筑熱電聯(lián)產
中國建筑普遍存在耗能大,效率低,圍護結構的保溫隔熱性能不高等問題,并具有夏季空調用電量大,冬季采暖能耗高等特點。天然氣重整制氫用于燃料電池熱電聯(lián)產不僅可以有效降低天然氣終端利用的排放強度,且具有多能互補、綜合能效高、保障供能可靠性等方面的優(yōu)點。
我國加氫站現(xiàn)狀
據(jù)了解,我國目前有23座在運營的加氫站,基本上200公斤一噸。但由于加注強度較小,成本較高,國家出臺了一些相關政策。如2019財政部發(fā)布的《關于進一步完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》,支持各地對充電(加氫)基礎設施進行“補短板”建設。目前,我國對于建造加氫站的補貼一般是國補400萬/站,地補不低于300萬/站。地方補貼也陸續(xù)出臺過一些政策,如《佛山市南海區(qū)促進加氫站建設運營及氫能源車輛運行扶持辦法(暫行)》提出,新建固定式加氫站建設最高補貼800萬元,是補貼力度最大的城市。
從加氫站的技術路線來講,主要分為兩類,一是氣態(tài)氫,二是液態(tài)氫。氣態(tài)的主要核心部件是壓縮機和儲氫系統(tǒng),還有加注系統(tǒng)。液態(tài)大體結構和氣態(tài)類似,但液態(tài)加氫站是通過液氫泵來對液氫直接進行加壓,通過液氫的氣化獲得高壓氫氣,一定程度上可以降低壓縮機的投入,同時能效也有一定的技術空間,運營和能耗的成本也會下降。
加氫站運營成本主要體現(xiàn)在兩方面,一是投資,二是運維。就投資而言,核心成本在于壓縮機和儲罐,約占整個加氫站投資一半以上。就運維而言,最高的是采購氫氣成本,以15塊錢來算,約占運維成本的40%。另外,運維的運輸也比較貴。如果將投資和運維折算到每年運維成本來看,終端氫氣如果是40塊錢,氫源占40%,加注占40%,運輸占20%,所以儲運環(huán)節(jié)或加注環(huán)節(jié)大概占到終端氫氣售價的一半以上。改善加氫站運營成本,可以通過提升儲運、加注的加注量和技術進步,提升加氫站運營強度來實現(xiàn)。
在政策方面,我國加氫站建設還需進一步完善,比如政策規(guī)劃與引導,統(tǒng)一行政許可,完善審批流程等,推動解決制約加氫站建設的瓶頸性難題。
(文章根據(jù)發(fā)改委能源所可再生能源發(fā)展中心研究員劉堅在“2019新型制氫技術與加氫站建設高峰論壇”上的演講速記整理,未經(jīng)本人審閱)
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