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氢能产业现状、重点企业及发展趋势

   2022-06-06 2040
核心提示:从制氢到用氢,国家能源集团开发了加氢站安全监管平台系统,率先推出了智能加氢机和移动加氢站等产品,积极打造“绿氢供应链”体系,推动氢能产业健康发展。
 

氢能产业现状、重点企业及发展趋势

一、氢的特点

来源多样。作为二次能源,氢可以从化石能源重整、焦化等工业副产气、再生能源电解水等途径制取。我们一般将化石燃料制成的氢称为灰氢利用太阳能等再生能源将水分解制成的氢称为绿氢”。

清洁低碳。不论是氢燃烧还是通过燃料电池的电化学反应,产物只有水,没有传统能源利用所产生的污染物及碳排放。

灵活高效。氢热值高,是同质量焦炭、汽油等化石燃料热值的3-4倍,通过燃料电池可以实现综合转化率90%以上。氢能可以成为连接不同能源形式(气、电等)的桥梁,与电力系统互补协同。

应用场景丰富。氢既可以直接为钢铁、冶金等行业提供高效原料、还原剂和高品质热源,也可以通过燃料电池应用于汽车、轨道交通、船舶等领域。


二、氢能产业发展现状及趋势

近年来,我国氢能产业快速发展,氢燃料电池汽车保有量超过7000辆,建成加氢站超过100座,成为全球最大的氢燃料电池商用车生产国。我国年制氢产量3300万吨(约占全球的47%),其中63%为煤制氢,14%为天然气制氢,仅1.5%为可再生能源制氢,这与其他国家制氢途径存在明显差异。


截至目前,已有20多个省、40多个地市发布氢能规划或指导意见,已建成(或规划)30余个氢能产业园区,长三角、珠三角、环渤海区域产业初具规模,汇集多家氢能企业及研发机构,呈现集群化发展态势。

据国际氢能委员会预测,到 2050 年全球氢能占全部能源消费比重将提高到 18%,市场规模将达到 2.5 万亿美元。2060年在我国终端能源体系中的占比至少20%,市场规模提升8-10倍。氢能将在保障国家能源安全、顺利实现碳中和目标上发挥重大积极作用。


三、北京冬奥会的氢能示范

氢能点燃“雪花”造型的主火炬台和微火火炬,开创了奥运史上的先例。同样是以氢气为燃料,火炬的氢气消耗量每小时小于2立方米。

1000余辆氢能大巴穿梭在赛场之间,成为全球最大规模的一次燃料电池汽车示范。与传统化石能源客车相比,氢能大巴每百公里可减少约70千克二氧化碳排放。据北京冬奥组委预测,北京冬奥会和冬残奥会期间使用的氢燃料车等赛事交通服务用车将减排约1.1万吨二氧化碳,相当于5万余亩森林一年的碳汇蓄积量。


四、氢能重点企业简介

)国家能源集团

国家能源集团年生产 400 万吨氢气,占全国产量 12%,是国内首家加入国际氢能委员会的企业。从制氢到用氢,国家能源集团开发了加氢站安全监管平台系统,率先推出了智能加氢机和移动加氢站等产品,积极打造“绿氢供应链”体系,推动氢能产业健康发展。

中国石化

中国石化年生产350 万吨氢气,占全国产量11%“十四五”期间,中国石化将加快构建“一基两翼三新”产业格局,抢抓氢能发展的重大战略机遇,逐步培育并壮大中国石化氢能产供销一体化产业链。目前,已在新疆规划建设百万吨绿氢示范项目,项目建成后有望成为世界上最大的绿氢生产项目。

国家电投

国家电投专门成立氢能公司,承担以氢燃料电池为核心的氢能关键技术开发与产业化任务,积极研究和布局氢能产品,重点发展氢能交通连接能源线和产品线。

东方电气

东方电气聚焦氢燃料电池全产业链,自主研发国内首套100千瓦等级氢燃料电池供能系统,开发出具备自主知识产权的燃料电池膜电极、高功率密度电堆及测试设备,形成40kW80kW等功率等级发动机。

亿华通

亿华通致力于燃料电池系统的研发和制造,形成以自主氢燃料电池系统为核心,包括氢系统、燃料电池实验室全套解决方案等的一体化产品与服务体系,建立了具有核心自主知识产权的全新一代氢燃料电池系统。

潍柴动力

潍柴动力聚焦氢能重卡领域,正式投产20000台产能氢燃料电池发动机工厂,先后在山东潍坊、聊城、济宁、济南等地批量投放氢燃料电池公交车。北京冬奥会期间,亦有搭载潍柴WEF160氢燃料电池重型牵引车亮相。据氢云链显示,在国内燃料电池企业专利公开情况方面,潍柴动力排名第一,数量为189项,占比29%


五、氢能产业发展痛点及专家建议

(一)成本问题

以大工业电价均价 0.61 / kW·h 计算,电解水制氢成本约为 3.69 /Nm3,约等于煤制氢成本(0.87/Nm3)和天然气制氢成本(1.1/Nm3)的四倍,成为制约其应用的最大障碍。

(二)安全问题

氢气属于危险化学品,爆炸极限比较宽泛,氢气安全是重中之重。氢气生产需要至少4个许可证(《危险化学品安全生产许可证》《危险化学品经营许可证》《工业产品生产许可证》《气瓶充装许可证》)。氢气生产属于《国民经济行业分类》中的“其他基础化学原料制造”,要求进入化工园区。

(三)运储问题

国内以长管拖车为主,经济距离在200公里以内,8-10/百公里,需要解决长距离运氢难题。如国外2/3氢气是液氢运输;管道输氢可以借助天然气管道掺氢,百公里千克输氢成本在1元以下;国内年消费3000亿方天然气中掺氢10%可以消纳约300万吨绿氢从高压储氢为主,逐渐向液氢储存发展。国内车载储氢瓶以35MPa三型瓶为主,逐渐向70Mpa四型瓶过渡。

(四)技术问题

氢能技术链条长、难点多,现有技术经济性还不能完全满足实用需求,亟需从氢能制备、储运、加注、燃料电池、氢储能系统等主要环节创新突破,重点突破“卡脖子”技术。如严重影响燃料电池寿命和使用成本的质子交换膜;70MPa高压四型瓶的高强度碳纤维和安全阀;加氢站离子压缩机、加注枪的核心零部件等。


坚持因地制宜。中国国际经济交流中心科研信息部部长景春梅认为,我国资源能源禀赋多样,对能源的选择及经济调控的回旋空间较大,各地区应切实从实际出发,从各自资源禀赋、产业基础、市场承载能力及地方财力等多方面系统谋划,理性布局,不能跟风盲从搞政绩工程。

 

坚持科技创新。中国石油国家高端智库研究中心专职副主任吕建中建议,打造氢能产业创新支撑平台从基础研究、应用技术开发、创新产品示范等多维度部署重点科技创新项目,根据技术开发进展、可靠性、安全性及经济性,统筹不同技术发展路线,聚焦短板弱项,加强应用基础研究,超前部署颠覆性技术研发,明确技术推广及示范重点,形成跨部门、跨行业、跨区域的研发布局和协同高效的创新体系。

 

坚持安全为本。全国政协常委、中国科学院院士欧阳明高建议,建立氢能全产业链数据监控平台,建立安全评价和检测体系,尤其是要注重一线工作人员的安全培训,严格按照安全规范进行日常操作。例如,张家口市专门成立张家口氢能研究院,建立氢能全产业链安全监控平台和数据库,并联合中国特检院建设氢能装备检测中心,着力维护张家口市氢能燃料电池公共交通系统安全运营。

 

 

坚持拓宽应用场景。中国国际工程咨询有限公司总工程师杨上明认为,我国西部地区可再生能源资源丰富,意味着可再生能源制氢资源也多分布于该区域,但氢能应用市场主要集中在东部沿海地区。要充分利用已有技术基础,发挥氢能高品质热源、高效还原剂、低碳化工原料等多重属性,推动氢能在交通、冶金、化工等领域替代化石能源使用,降低二氧化碳排放。

 
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