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能源革命,“氢”装上阵

发布时间:2019-12-28 20:15:21     阅读:21 举报

能源革命,“氢”装上阵

新华网客户端 2019-12-27 09:27:05

吴冰

汽车发动机不“喝油”了,给车“加油”以后称为“加气”了,只花三分钟“加气”车就可以续航五六百公里了,汽车尾气不存在了,改成排水了;冬季供热不靠锅炉或烧天然气了;重工业动力来源彻底告别黑煤球了;人造卫星只需要带一桶水即可实现星际遨游了……笔者近日到访国家电投集团氢能科技发展有限公司时,张银广总经理描绘了这样一幅未来世界的图景。

听完张银广总经理的介绍,第一感受就是,这不就是《小灵通漫游未来》里的美丽新世界么!

能源革命,“氢”装上阵

氢燃料电池电堆

传统能源逐渐退出历史舞台,氢能和燃料电池将成为新兴能源,能源变革已经来临。全社会“绿色、低碳、高效”发展,环境很美丽,经济指标很美丽,人们的心情更美丽!

面向未来的新兴能源

氢,在元素周期表中位列第一,是所有原子中最小的。氢也是宇宙中分布最广泛的物质,宇宙质量的75%都是氢。

相较于化石能源,氢能的优势和特点,非常显著。首先,来源广泛。氢既可以借助传统化石能源如煤炭、石油、天然气等用低碳化技术制取,也可以通过风、光、水等可再生能源制备。第二,能量密度高。除核燃料外,氢的能量密度是所有燃料中最高的。氢的能量密度是液化石油气的2.5倍、汽油的3倍、锂电池的40倍。第三,能量转化率高。以氢作为原料的燃料电池可以轻松达到50%以上的能量转化效率,而内燃机却难以突破40%的门槛。第四,清洁。可循环利用,氢气无色、无味、无毒,燃烧生成水,是可循环使用的清洁能源。第五,利用形式多样。可以通过燃烧产生热能,在热力发动机中产生机械功,用氢代替煤和石油,不需对现有技术装备作重大改造。同时,又可以作为能源材料用于燃料电池直接产生电能,为燃料电池车、分布式发电设施提供动力。第七,可储能。可以实现持续供应、远距离输送。第八,安全性高。据美国化学工业学会DIPPR综合风险评估,氢能的危险性排在汽油、丙烷、甲烷之后,也就是说,多种能源按照危险性排序是这样的:汽油>丙烷(天然气)>甲烷>氢气。

氢如果成为重要能源的话,将会为我们的生活带来革命性的变化。氢能的发展,意义重大,不仅关系到国家能源安全,关系到环境保护,同时也关系到经济发展;氢能的发展将影响整个工业体系的重构,带动很多新兴产业的发展……也正因为氢能极其重要,在达沃斯论坛、G20峰会、G20能源部长会议上,与会政要均意识到,氢能产业将会是未来世界经济复苏的引擎,人类已经开始迈向“氢经济时代”。

抓紧布局,抢占先机

目前,多国政府出台了氢能发展战略路线图。日本近年发布了一系列激励政策,并在氢燃料电池领域取得了超1500件专利。2017年,宝马、奔驰、通用汽车已开始商业化发展氢燃料电池汽车。

我国也将氢能利用作为未来能源发展的重要一环:

2016年3月,我国《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》提出,把可再生能源制氢、氢能与燃料电池技术创新作为重点任务;把氢的制取、储运及加氢站等方面的研发与攻关、燃料电池分布式发电等作为氢能与燃料电池技术创新的战略方向;把大规模制氢技术、分布式制氢技术、氢气储运技术、氢能燃料电池技术等列为创新行动。

2017年6月,科技部和交通运输部出台的《“十三五”交通领域科技创新专项规划》明确提出,推进氢气储运技术发展,加氢站建设和燃料电池汽车规模示范,形成较完整的加氢设施配套技术与标准体系。

在国家政策的大力支持下,国内氢能产业发展步伐明显加快,多地表现出强烈的发展积极性。

2018年2月,中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟成立。作为一家定位于跨学科、跨行业、跨部门的国家级氢能产业联盟,它的成立意味着氢能产业将在我国能源战略中布下重要一子。

2019年6月,《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》对外发布。这对于该产业来说,是一件里程碑式的事件。白皮书指出,氢能将成为中国未来能源体系的重要组成部分,预计到2050年氢能在中国能源体系中的占比约为10%,氢气需求量接近6000万吨,年经济产值超过10万亿元。

白皮书系统研究了氢能在我国现代能源体系建设中的定位,展示了氢能及燃料电池全产业链的发展现状及趋势,提出了近中远期我国氢能及燃料电池的发展目标和行动倡议。白皮书指出,近年来,中国氢能及燃料产业加速布局,虽然与发达国家相比,中国在氢能自主技术研发、装备制造、基础建设方面仍有一定差距,但产业化态势全球领先。目前中国的氢能及燃料电池产业基础设施薄弱,有待集中突破。

作为国家能源行业的龙头企业,国家电投,早在2016年就开始对氢能给予了关注,积极推进氢能生产供应体系建设,稳步推进氢能示范应用基地建设,建设氢能利用全产业链。为了将自身打造成为氢能产业链一体化发展服务商、氢燃料电池先进自主技术引领者、国家氢能产业发展的推动者,近年来,国家电投采取了一系列有力举措:

制定战略规划,成立氢能工程领导小组,氢能产业投资中心,牵头建立氢能发展基金并引入外部创投资金,贯彻落实创新驱动发展战略。布局核心技术研发,建成氢燃料电池研发实验室,取得氢燃料电池开发领域重大突破,完成燃料电池原理样堆开发,实现核心原材料关键技术自主化,性能指标处于国内领先水平,部分性能指标达到世界领先水平。促进应用研究,组建氢能科技发展公司,推进氢燃料电池开发及中试线建设,完成大功率电堆系统开发及实验室综合测试。

能源革命,“氢”装上阵

氢燃料电池膜电极

据介绍,目前燃料电池的基本核心技术均已攻克,催化剂、质子交换膜、膜电极、双极板、百-千瓦级电堆、系统,均可实现国产;天然气掺氢示范项目、制氢加氢站建设及氢能综合利用示范项目、北京冬奥会1000辆氢能公交车交通示范项目,均在稳步推进;完成了100千瓦级氢燃料电堆组装,并已于日前在宁波装车试运行;氢燃料动力系统在中国商飞无人机“灵雀H”上已经试飞成功……国家电投计划于2020年实现氢燃料电池技术的产业化,实现低碳交通、甚至零碳交通的愿景,助力中国步入氢能交通时代。

关系国家能源安全

根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》公布的总体目标,未来,氢能将成为中国能源体系的重要组成部分,预计到2050年氢能在中国能源体系中的占比约为10%,氢气需求量接近6000万吨,年经济产值超过10万亿元,交通运输、工业等领域将实现氢能普及应用,燃料电池车产量达到520万辆/年,固定式发电装置2万台套/年,燃料电池系统产能550万台套/年。按照此目标,届时中国可减排约7亿吨二氧化碳,可累计拉动33万亿元经济产值,且预计2050年平均制氢成本不高于10元/公斤。

其实,发展氢能及燃料电池产业的意义,战略价值要远远高于上述这些数字所代来的经济价值。

从国家能源战略角度,我国应逐步将氢能纳入国家能源管理体系,加快顶层设计,制定氢能及燃料电池产业协同发展规划与行动方案;要持续加强科技创新,引领氢能燃料电池技术和产业发展;同时推动燃料电池装备制造业发展和氢能配套基础设施建设。

国家电投也正是因为充分意识到这一点,才在央企中率先成立氢能公司,积极布局氢能发展。正如国家电投钱智民董事长指出的那样,接下来,国家电投要积极整合国内外产业链优质资源,开展核心技术研发,打造包含测试、生产制造、氢能供应、整车示范等环节在内的氢能发展模式;同时,还将开放创新合作,推动全球全产业链研发资源共同开展技术攻关,实现该领域的更大突破。

当今时代,技术的变革呈现几何级数的增长,技术变革的速度超乎想象。可以说,在这场能源革命当中,‍‍谁掌握了新技术,谁跨对了步伐,谁在技术创新中走在前面,谁就有制胜的话语权。

对国家电投而言,需要牢牢把握全球能源转型的新机遇,对氢燃料电池等关键环节重点攻关,对影响未来能源发展的技术积极布局,打通新能源制氢、运氢、用氢全产业链,为清洁发展向纵深推进铺路搭桥,为打造国家清洁、低碳、安全、高效的能源体系做出应有的贡献。

对中国而言,“氢经济时代”是中国产业结构调整和升级的绝佳机会,我们需要抓住机遇,率先实现新旧动能转换,构建起全球“绿色、低碳”的新的能源发展格局,并普及至整个社会,重塑全球工业体系,变革人类生活方式,从而赢得“第四次工业革命”的主导权,走出一条具有中国特色的新能源发展道路,为构建“人类命运共同体”注入中国动力。

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