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绿氢 一个万亿级市场正在开启

北极星氢能网 来源:北极星氢能网  作者:Haya  2021/7/16 17:46:12 我要投稿

北极星氢能网讯:绿氢,正成为全球氢能发展的焦点。截止2020年底,全球已有约70个在建的绿氢项目,其中GW级项目已超过20个。去年,欧洲还发布了一项里程碑式战略,以支持绿氢发展,提出了2024年建成6GW的电解绿氢产能、2030年建成近40GW电解绿氢产能的发展目标。

事实上,自去年我国双碳目标提出以来,绿氢在国内同样掀起了一轮热潮。可再生能源的波动性和随机性、发电设备的低抗扰性和弱支撑性,给电网带来高效消纳、安全运行和机制体制三大挑战,中国工程院院士干勇在7月11日举行的“2021长三角(张家港)国际氢能产业人才峰会”上表示。氢储能具备大规模、长周期等优势,可实现可再生能源电力时间、空间转移,有效提升能源供给质量和可再生能源消纳利用水平,将成为拓展电能利用、应对可再生能源随机波动的最佳方式之一。

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此外,作为一种用途广泛的清洁能源载体,绿氢有巨大的潜力帮助交通领域、冶金领域实现深度脱碳。根据BCG发布的《氢能的绿色科技机遇》评估显示,到2050年,清洁氢气通过在化工、交通、制造业等领域的应用,每年至少可减少50~60亿吨的温室气体排放量,约占2050年全部绿色技术减排量15%左右。

绿氢:不止电解水

当前,由于风电、光伏等新能源的飞速发展,可再生能源电解水制氢技术成为当下关注的焦点。而事实上,绿氢技术并非局限于此。

对于大规模低成本清洁之氢从哪来?中国科学院院士、西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室主任 郭烈锦的思路之一是超临界水蒸煤制氢发电供热多联产与CO2自然富集,即通过超临界水蒸煤的方法,通过还原反应制成氢气和二氧化碳,溶解在超临界的水蒸气里面,以超临界水+二氧化碳的混合轮机发电,它可以得到远高于现在燃煤发电机组的发电效率。他表示“以水为基” ,通过水-煤直接接触、吸热还原直接气化制氢的方法,可以达到清洁高效制氢的目标。

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而通过太阳能(热化学、光催化、光电)制氢制碳氢燃料、太阳能及可再生电能驱动的水和CO2大规模还原与碳高值化循环利用同样是正在攻克的绿氢技术。

此外,他认为基于中国能源的禀赋,我们必须走以化石能源的清洁无污染制氢和可再生能源的低成本高效大规模制氢的道路。

中国科学院院士、中国科学技术大学化学与材料科学学院院长 李灿院士则趟出了一条“液态阳光”之路,即利用太阳能等可再生能源产生的电力电解水生产氢,并将二氧化碳与氢合成为甲醇等便于储运的绿色液态燃料。

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2020年1月,全球第一个规模化太阳燃料合成示范项目于兰州新区试车成功,该项目配有装机规模为10MW的光伏发电单元,所发可再生清洁电能通过2台功率为1000m3/h的水电解制氢设备制取高纯氢气,与汽化后的工业富余二氧化碳在催化剂作用下反应合成甲醇。该项目正是基于李灿院士团队开发的两项关键创新技术:高效、低成本、长寿命规模化电催化分解水制氢技术和廉价、高选择性、高稳定性二氧化碳加氢制甲醇催化技术。

据李灿院士介绍,每吨甲醇可转换1.375吨二氧化碳,8000万吨甲醇,则可转换上亿吨二氧化碳,利用可再生能源发电(光伏、风电、水电甚至核电)等合成液态阳光甲醇,消纳GW级以上电力,代替汽/柴等燃料,则可减排亿吨级二氧化碳,并有助减缓我国依赖石油进口的能源安全问题。他认为‘液态阳光’是真正利用可再生能源资源化利用二氧化碳,实现规模化低碳乃至无碳能源的路径。

澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学清洁能源研究院院长刘科亦认为甲醇制氢是一条可行之路,他表示如果把煤经济转为甲醇经济,就能够做到碳平衡,做到价格经济和技术的最佳平衡点。

去年(2020年)11月消息,全球首套“液态阳光加氢站”在张家港正式发布。

此外,生物质和城市垃圾制氢同样值得期待。生物质或厨余垃生物质气化圾发酵可直接产氢,也可生产生物质天然气来制氢。通过生物质或城市垃圾大规模气化生产合成气的技术也正在走向工业化,未来同样有望成为绿氢的重要来源。

可再生能源+氢赛道引关注

事实上,伴随2030年风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上的机遇,可再生能源制氢正迎来风口。干勇院士介绍,到2060年,风电+光伏装机将达48.1亿千瓦,发电量7.9万亿千瓦时,若通过氢储能,不用考虑上网问题,富余发电量可制氢1~1.5亿吨,终端能源消费占比将达约15%。

而自年初以来,以隆基、阳光、晶科、协鑫等为代表的光伏企业正纷纷加速布局氢能领域。

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此外,7月11日和13日,中国石化在北京先后与航天科工、国家电投、中国移动等8家中央企业签约,加强在光伏风电、绿电制氢、化学储能等领域深度合作的消息传出,再次令行业为之一振。

而想要真正实现规模化、商业化发展,高成本依旧是当前电解水制氢技术发展面临的主要挑战。据了解,电解水制氢的成本比煤、天然气使用的蒸汽重整制氢和工业副产气纯化制氢高出2~3倍。

因此,为了推动可再生能源制氢的发展,我国仍需要探索出一条切实可行的降本之路,目前广东、四川等地已出台相关政策,对可再生能源制氢项目予以优惠电价政策支持,而电价正是可再生能源电解水制氢项目的决定性因素之一。

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