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8院士谈氢能:中石化氢能战略研讨会18条重磅信息

北极星氢能网 来源:香橙会研究院  作者:项边溪  2020/7/27 11:47:19 我要投稿

北极星氢能网讯:7月24日,中国石化集团公司举办氢能发展战略研讨会,请了8名院士来做演讲。堪称国内氢能行业里的顶级天团。研讨会的主题是“解构氢能产业,谋划氢能未来”,话题泛,但信息量很大。香橙会研究院以学习笔记记之。

(来源:微信公众号“香橙会研究院”ID:xch-club作者:项边溪)

1中石化的氢能使命

【禀赋&条件】中石化每年氢气产量超过300万吨,占全国氢气产量14%左右,有着丰富的氢气生产和利用经验。拥有3万多座加油站,目前已建成若干油氢合建示范站,有着布局加氢站网络的天然优势和实际运营经验。

【定位】中国石化提出要打造世界领先洁净能源化工公司的发展愿景、构建“一基两翼三新”(以能源资源为基础,以洁净能源和合成材料为两翼,以新能源、新经济、新领域为重要增长点)的发展格局,氢能在其中占据重要的地位。

【近期任务】以保障2022年北京冬奥会氢能供应为重要节点,力争在“十四五”期间形成一定规模的高纯氢产能,布局若干高速氢走廊,构建氢能产业链和关键材料自主核心技术体系及标准体系。

【方向&路径】随着技术日趋成熟、成本大幅下降,氢能正迎来快速发展的战略机遇期。氢能发展前景十分光明,但氢能产业的发展方向如何选择、发展路径如何优化、发展时机如何把握,仍然存在疑问甚至争议,需要深入研究和探索实践。

2中国工程院能源与矿业工程局学部主任苏义脑等认为:国内出现了氢能热

氢能是世界公认的清洁能源,近年来燃料电池汽车迎来了产业化发展的重要窗口期,使得氢能和燃料电池发展受到广泛关注,国内也出现了氢能热,全国部分地方政府陆续出台氢能相关规划和支持政策,其核心技术能力、燃料电池和氢能关键部件与装备、标准体系建设等亟待加强。

针对这些问题,中国工程院先后组织了我国燃料电池技术发展现状暨面向2035年的重大战略研究,中国氢能源与燃料电池发展战略研究等咨询项目。

目前,我国氢能产业发展还处于培育阶段,重点是要做好示范推进,这需要有实力的大型企业来承担相关示范任务,引领国家氢能产业健康有序发展。

3中国工程院院士、“煤炭资源与安全开采”国家重点实验室主任彭苏萍:中国发发展氢能有煤化工企业的贡献

应该说我们还是归功于当时克林顿时期就提出氢能源的问题。后来到小布什时期就提出把氢能源拱一把,又拱到氢经济,应该说美国做了15年的努力还没拱起来。

现在世界上包括Audi、Sunfire、Fuel Cell Energy都在做,美国能源过剩,燃料电池发电没市场,包括GE三起三落。中国就是能源质量太差,所以中国还有市场。

现在这么热实际上是能源企业,特别是我们化石能源企业在里面有作用的。中国对氢能的推动我讲的不一定对,实际上是一大堆煤化工企业产能相对过剩反过来思考怎么走。

4中国工程院能源与矿业工程学部副主任,国家能源集团科技委常务副主任顾大钊:氢能需要国企央企介入不够

现在看来我们的氢能搞的比较热,但是国企特别是央企的介入还不够,希望有中石化这样的龙头企业加入就好得多。

像中石化、国家能源集团这些央企一定要介入关键技术和装备的研发,这确实是必须的。不然的话很担心过了若干年之后我们就变成了一个市场,核心技术、装备、标准还在人家手里面。以前我们国家有很多产业是有教训的,这次是给我们提供了一个机会。

5衣宝廉院士讲为什么要发展氢能

人类能源是一个逐渐的减碳过程,从木材、煤炭、石油、天然气到氢,这是逐渐来减碳的。

我们国家的能源特点:贫油,2018年燃油消耗达到6亿多吨,对外依存度达70%。少气,2018年我国天然气进口超日本,对外依存度达到45.3%。

为保证国家能源安全,减少对国际油和天然气的依赖,我国也要发展油、天然气的替代燃料——氢。

世界氢能协会预测到2050年:全球20%的二氧化碳减排可以通过用氢能完成,氢能消费将占全球能源的18%。

选择氢做能源载体的原因:

原因一,巴黎协定。《巴黎协定》长期目标是将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2摄氏度以内。氢作为能源载体它有物质性、可储运,还可以作为贸易商品,潜在分布广,可以淡化地缘政治,所以氢作为能源载体是很好的。

原因二,可再生能源高速发展。可再生能源高速发展,但可再生能源时间上不均匀性,催生物理储能和电化学储能如抽水储能,各种电池储能的发展,但这些储能只能解决短时间的可再生能源的不均匀性,不能解决长时间如季节性的不均。

为解决可再生能源长时间不均,选择氢能,采用电解水制氢解决可再生能源的储存、再分配问题,提高可再生能源的利用率。

原因三,燃料电池技术的突破。丰田在2014年12月15日正式宣布燃料电池车Mirai公开销售。同时丰田也宣布5680件燃料电池的专利可以无偿使用,到现在丰田已经销售未来车1万多辆,韩国现代也销售了1万多辆燃料电池出来。我们国家已经有6000多辆燃料电池的商用车在运行,主要是大巴和各种特种车。

6欧阳明高院士讲氢能存在的合理性

根据储能装置的特性,目前的基本共识是:

1、动力电池是分布式、短周期储能的最佳选择,而长周期、大规模储能要靠氢能;

2、在车下固定式储能,氢能的成本比电池储电要低一个数量级(当然车上不是这样,车上没地方放,只好高压,成本就上去了),而且可以大规模、长周期储能。储氢和储电互补将是未来的一大发展趋势;

3、运储方式比较灵活,例如不一定要在新疆集中式可再生能源基地制氢,也可以在北京,对稳定电网无论哪里都一样。氢能是集中式可再生能源大规模、长周期储存的最佳途径,一旦可再生能源成本降低,如果到0.1元一度电,储存成本在总成本中间占的比例就最大,那时候它的优势就出来了,这是它存在的合理性。

7欧阳明高院士讲未来智慧能源生态将有两个组合:分别是黄金组合和白银组合

1、黄金组合——分布式光伏+电池+电动汽车+物联网+区块链,光伏进入2毛钱电价,电池将会进入5毛钱一瓦时的时代,电动汽车进入了亿辆时代;

2、白银组合——集中式风电与光伏+氢能+燃料电池汽车+物联网+区块链。综上,我认为氢能是新能源技术体系的重要组成部分,因为可再生能源上来之后氢能才被赋予战略地位。

8衣宝廉院士系统提出中国氢长距离输送方法:天然气管网输氢

我们提出一个解决氢长距离输送方法的建议。

因为我们国家东北、西北和西南可再生能源比较丰富,东北和西北风能、太阳能比较丰富,西南水能非常丰富,所以我们就想利用西南、西北、东北丰富的水电与风电、太阳能来电解水制氢,把氢输送天然气管网,利用天然气管网把氢和天然气一起运到全国各地。

国外现在正在做的是天然气当中氢的含量可以做到5-20%,输出去的管道要重新布设,用原先天然气管道比较费劲,内部还要加一个涂层。欧盟的计划就是在原先天然气管道的那块再建一个运输纯氢的管道,所以我们现在国内建议把氢送到天然气管网。

9中国工程院院士彭苏萍:化石能源制氢最便宜

这两年国家提出了可再生能源,蓝氢、绿氢的问题,我们专门算了一个账,化石能源制氢是最便宜的方法,化石能源制氢是中国人最熟悉的。日本氢能的计划他们有战略规划了,还是煤制氢是主线,因为煤制氢便宜。

有的同志提出来可再生能源制氢,这个在目前20年范畴内还是没有机会的。

加上碳排放成本,煤制氢还是第一,天然气制氢第二,化石燃料制氢+CCS大于可再生能源或者核电制氢。

10欧阳明高院士梳理纯电动和燃料电池汽车的发展脉:国家对燃料电池一直很重视

①“十五”规划时期的“三纵三横”,燃料电池汽车是第一重点,因为那个时候动力电池还真的不行,那时候锂离子电池还是钴酸锂,根本不行,大家对纯电动不看好,那时候是燃料电池发展的第一次高潮。

②“十五”只是打个基础,并不要产业化。但是“十一五”必须从打基础到示范考核。

③2008年的时候,锂离子电池里的锰酸锂出来了,替代了钴酸锂,锂离子电池的革命性突破。“十二五”搞产业化,产业化必须提出一个重点来,08年在金融危机背景下我们选择了纯电驱动。

“十二五”是新能源汽车真正产业化,我们得益于锂离子电池的革命性突破,大家知道去年锂离子电池获得诺贝尔化学奖,所以如果没有技术的革命性突破,投再多的钱也是没有用的。

由于锂离子电池的革命性突破,我们真的能到今年实现500万辆,现在已经450万辆,按预定的国家规划是可以完成的。在全世界所有新能源汽车规划中间只有中国有希望达标,德国、美国都是没算数,我们是唯一一个,而且占了全球市场的一半以上,这是很不容易的。

④“十三五”期间燃料电池仍然是重中之重,因为燃料电池本身也比较贵。也就是说燃料电池在我们整个计划这20年都是很重视的,到“十四五”现在正在酝酿,有可能单独还弄一个氢能燃料电池专项,说明国家对这个技术一直是很重视。

11欧阳明高院士论证燃料电池汽车为什么不能用传统化石能源

综合看一下全链条能效分析,如果基于化石能源,汽油的油电混合动力是效率最高的,天然气重整制氢的燃料电池也效率最高,所以丰田说效率70%都是基于天然气,纯电动用煤电,这三种动力系统其实效率是差不多的,谁都争不过谁,都是大概总效率30%几。只要是化石能源,谁都不能说自己比别人更好。所以在这种情况下氢燃料电池既然不比油电混合动力更好,那我干吗要用你?逻辑上讲不通。所以如果基于化石能源,油电混合动力是最合理的选择。

氢能是新能源技术体系的技术组成部分,我不认为是化石能源的组成部分,因为可再生能源上来之后氢能才被重新重视,也就是向可再生能源转型,集中式转向分布式,用氢气、电池储存间歇式能源,发展能源互联网,然后纯电动、燃料电池汽车成为用能、储能、回馈能源的终端,这是第三次工业革命,我认同这个理念,这就是愿景。因为气候变化。

12欧阳明高院士:可再生能源背景下,纯电动、燃料电池、燃油车三种技术路线并存

基于可再生能源的话未来动力选择都要基于可再生能源,一种是纯电动,直接发电就充电,一种是发完电制氢搞燃料电池,还有制完氢之后再把空气中二氧化碳捕捉起来再做成合成燃料,合成的汽柴油,现在欧洲搞的很红火,然后继续用内燃机汽车,不是说内燃机汽车就不能用可再生能源,也可以用。

13欧阳明高预判:动力电池和光伏电池已经出现革命性突破,氢能需要一轮全链条科技革命

全球面对的共同挑战是氢能燃料电池全链条技术经济性。出路在于创新,包括理念创新、商业模式创新,最重要的当然还是技术创新。动力电池和光伏电池已经出现革命性突破,氢能需要一轮全链条科技革命,现在要以燃料电池的技术突破推进氢能的技术突破。

14潍柴集团董事长谭旭光:固体氧化物电池从商业角度更现实

为了防止在技术路线上出现失误,燃料电池搞了两种,一种氢燃料电池,一种固态氧化物燃料电池。我们认为固态氧化物燃料电池,从商业角度判断可能更现实、更快,但是在过去几十年中对固态氧化物燃料电池的应用大家有争议,认为就是分布式发电,实际现在有了很大突破,所以现在已经完全应用到重卡客车上了,热效率在车上达到61,实验室达到70,如果烧天然气无非就是还有一点点污染,这方面我们和中石化再论证一下更现实。我们预计未来十年,天然气重型汽车将会达到30-40%。

15长城汽车未势能源科技有限公司总裁陈雪松讲长城汽车的愿景

高压70兆帕的四型瓶,别人都在讲,我们已经在车上试了。

我们目标到2025年能够成为中国这个行业的领导者,到2030年有信心能够成为世界在这个行业主要的产品或者工程服务的提供商。

16国家电投集团氢能首席专家柴茂荣:燃料电池功率密度还需要提高一倍,才能和现有的车辆来竞争

燃料电池从1839年开始发明到现在大概经过了180年的历史,大概到1958年为止燃料电池一直是没有得到应用的,1958年开始航天飞机上开始首先使用了燃料电池,到八十年代初燃料电池开始用于固定式发电,用氢气来发电。90年代才开始车载使用。

制氢这块我们还是上世纪40年代的技术,用氢燃料电池还是上个世纪90年代开始的技术,所以这两方面是我们现在要重点开发的。

现在最新的燃料电池大概103千瓦,它的体积大致相当于本田V6发动机的体积,但是功率只有一半。所以我们认为燃料电池功率密度还需要提高一倍,才能和现有的车辆来竞争。

17国家电投集团氢能首席专家柴茂荣:国家电投氢能公司可能是央企里面第一个二级企业

燃料电池整个中试线的计划,2018年开始组装,2019年中试的设备到位,到今年10月份整个规模化量产,到智能化量产整个设备的调试、完成,我们就可以往市场上卖了。

18干勇院士力推氢能“重卡时代”

因为柴油氮氧化物排放量占排放总量68.3%,柴油车占汽车保有量的9.4%,颗粒物排放量占排放总量99%以上。在一些特殊区域,如港口、码头、工业园区等重型柴油车密集的地方,污染物排放问题十分严重,柴油货车的尾气排放对雾霾颗粒物贡献率约为77.8%以上。物流密集的港口地区适合建立柴改氢示范区,氢燃料电池车的特点适合长距离、重载,若改为“氢能重卡”,氢需求量大。

此外,氢和锂动力电池相比,400公里左右和纯电动汽车成本基本持平,略高一点。但是里程超过400公里的时候,它的程序和里程特性得以体现。因为这时候纯锂动力汽车充电时间又长,还不如氢燃料电池的经济性。

港口地区大型钢铁企业及联产焦化企业,副产氢来源有保障,可实现氢源供应的经济效益。港口交通发达,可以开创氢能重卡时代,优先发展氢能源商用物流车这是重中之重。国内的主要海港,按照一个月货物60%的公路运输比例,估算重量2.36亿吨,约1600万车次,需消耗柴油400万吨,折算氢气240万吨/月。

原标题:8院士谈氢能:中石化氢能战略研讨会18条重磅信息

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