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觀察 | 打造穩(wěn)定綠氫系統(tǒng)日顯重要

來(lái)源：中國(guó)電力報(bào) 時(shí)間：2023-11-22 10:39

　　【編者按】近年來(lái)，我國(guó)已將氫能規(guī)劃列為國(guó)家能源體系的重要組成部分，氫能在低碳發(fā)展領(lǐng)域的戰(zhàn)略地位愈加凸顯。同時(shí)，相關(guān)部門(mén)出臺(tái)的利好政策，也為氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供了“助推器”，促使我國(guó)在氫能制備、儲(chǔ)運(yùn)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面取得多個(gè)突破性進(jìn)展。據(jù)預(yù)測(cè)，在2030年碳達(dá)峰情景下，到2030年我國(guó)氫氣需求量將達(dá)到3715萬(wàn)噸，在終端能源消費(fèi)中占比約為5%；在2060年碳中和情景下，我國(guó)氫氣的年需求量將增至13030萬(wàn)噸，在終端能源消費(fèi)中占比約為20%，前景十分可觀。

打造穩(wěn)定綠氫系統(tǒng)日顯重要

中能傳媒記者 余璇 張正

　　“‘雙碳’目標(biāo)下，我國(guó)能源電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)是什么？我認(rèn)為‘綠電替代+綠氫替代’就是能源轉(zhuǎn)型的終極目標(biāo)?！比涨?，以“聚焦綠色新能源、推動(dòng)交通電動(dòng)化”為主題的新能源科學(xué)與交通電動(dòng)化國(guó)際論壇在河北省雄安新區(qū)舉行，中國(guó)電力科學(xué)研究院名譽(yù)院長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士周孝信在作報(bào)告時(shí)如是說(shuō)道。

　　本次論壇為期3天，多位院士分享了各自領(lǐng)域的最新進(jìn)展和成果。其中，氫能成為備受關(guān)注的焦點(diǎn)。

未來(lái)能源發(fā)展趨勢(shì)初判

　　“實(shí)現(xiàn)國(guó)家‘雙碳’目標(biāo)，構(gòu)建新型能源體系、建設(shè)新型電力系統(tǒng)是其中重要一環(huán)?！敝苄⑿疟硎荆滦碗娏ο到y(tǒng)呈現(xiàn)六大特征，包括高比例的可再生能源、高比例電力電子裝備、多能互補(bǔ)綜合能源、數(shù)字化智慧化能源、清潔高效低碳零碳以及高韌性本質(zhì)安全可靠電力系統(tǒng)。

　　相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，一次能源消費(fèi)由三部分組成：首先是化石能源利用。逐步會(huì)被非化石能源所替代。其次是非化石能源電能利用。近年來(lái)，能源電力領(lǐng)域進(jìn)行了眾多實(shí)踐，即發(fā)展可再生能源發(fā)電，逐步替代化石能源發(fā)電和部分的非電利用，此舉為“綠電替代”。最后是非化石能源非電利用。即工業(yè)、交通及民用領(lǐng)域逐步替代化石能源的非電利用，這也是“綠電替代”的一部分。

　　“此外‘綠氫替代’方案也分三部分，即綠氫非電利用、綠氫發(fā)電利用還有合計(jì)（即兩部分加起來(lái)）。相關(guān)報(bào)告顯示，2060年全國(guó)需要的綠氫量將超1億噸。這一數(shù)字與發(fā)達(dá)國(guó)家相比總體體量差距不大。”周孝信表示。

為規(guī)模化制氫提供新路徑

　　“氫能是未來(lái)國(guó)家能源體系的重要組成部分，是用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的重要載體，而制氫是可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)?！?/p>

　　論壇期間，中國(guó)工程院院士、深圳大學(xué)教授謝和平就海水制氫領(lǐng)域的研究成果作主題報(bào)告。他表示，“電、氫、熱”構(gòu)成了21世紀(jì)重要的三種終端能源。其中，氫既可以作為儲(chǔ)能載體，又可以作為原料和燃料，在生產(chǎn)、生活中發(fā)揮著重要作用。

　　當(dāng)前，制氫方式主要包括三種：化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)物制氫和電解水制氫?；剂现茪渑c工業(yè)副產(chǎn)物制氫憑借較低的成本占據(jù)主要地位。但隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深化，電解水制氫成為更理想的制氫方式?！耙恢币詠?lái)，電解水制氫依賴(lài)于淡水資源，但全球淡水資源總體是短缺的，給其規(guī)?；瘧?yīng)用帶來(lái)了諸多限制和挑戰(zhàn)，因此海水制氫將是必然趨勢(shì)。”謝和平表示。

　　據(jù)了解，早在20世紀(jì)70年代初便有科學(xué)家提出海水可否直接電解制氫。然而由于海水中元素成分復(fù)雜，極易導(dǎo)致出現(xiàn)催化劑失效等問(wèn)題。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外知名研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量研究與攻關(guān)，均未取得突破性進(jìn)展。

　　2018年，謝和平團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研究海水直接制氫技術(shù)?！坝袔追N典型的辦法，首先是催化劑，但通常只能針對(duì)少量元素，再就是通過(guò)電解破解，或膜材料，但都不可能徹底解決?！敝x和平介紹道，“經(jīng)過(guò)多年研究，團(tuán)隊(duì)打開(kāi)了新思路，從物理力學(xué)、化學(xué)擴(kuò)散的角度，把海水中的復(fù)雜影響隔絕掉，利用海水和電解液的濃度差進(jìn)行海水純化，進(jìn)而制氫?；谠摾碚?，我們的鹽湖水、廢水、礦泉水都可以用來(lái)制氫，這就打開(kāi)了低成本的大門(mén)?！?/p>

　　謝和平認(rèn)為，“目前，第一步海上直接制氫的原理技術(shù)已經(jīng)達(dá)成，并通過(guò)了海上中試驗(yàn)證。第二步是規(guī)?；?，研制大容量商業(yè)化電解槽。第三步將走產(chǎn)業(yè)化路徑，打造儲(chǔ)—運(yùn)—用一體化的新型氫能產(chǎn)業(yè)鏈?！?/p>

把握“制儲(chǔ)運(yùn)用”是發(fā)展關(guān)鍵

　　2022年3月，我國(guó)發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021~2035年）》，計(jì)劃到2030年，形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫以及供應(yīng)體系；到2035年，形成氫能多元應(yīng)用生態(tài)，可再生能源制氫在終端能源消費(fèi)中的比例明顯提升，對(duì)能源綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展起到重要支撐作用。

　　“這個(gè)要求非常遠(yuǎn)大，對(duì)綠氫的規(guī)模化制取、存儲(chǔ)、運(yùn)輸和應(yīng)用這四個(gè)全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)都提出了相關(guān)要求?！敝袊?guó)科學(xué)院院士、中國(guó)石化股份公司總工程師謝在庫(kù)認(rèn)為，“綠氫的基礎(chǔ)保障作用非常重要，為適應(yīng)綠氫、綠電產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，煉化的工業(yè)流程必須要進(jìn)行變革，也就是流程再造、創(chuàng)造?！?/p>

　　關(guān)于可再生能源制氫方面，謝在庫(kù)提出，電解水制氫、太陽(yáng)能制氫、生物催化制氫和耦合CCS（碳捕集與封存）技術(shù)制氫是四個(gè)重要路徑，從灰氫、藍(lán)氫發(fā)展到綠氫是必然趨勢(shì)。

　　關(guān)于儲(chǔ)氫的問(wèn)題，謝在庫(kù)表示，“如何在有機(jī)儲(chǔ)氫中設(shè)計(jì)高效的脫氫、加氫催化體系，是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)?！?/p>

　　謝在庫(kù)認(rèn)為，“四大氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系包含能源、產(chǎn)業(yè)、終端、交通，是全方位的。建立‘制儲(chǔ)輸用’穩(wěn)定的綠氫系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)的關(guān)鍵。因此，要大力發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)、氫產(chǎn)業(yè)、氫能科技，特別是規(guī)?；苽?，這四大關(guān)鍵科技是基礎(chǔ)?！?/p>

　　責(zé)任編輯：江蓬新

　　校對(duì)：許艷