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05-24

全球各國爭搶氫能產業制高點

在全球應對氣候變化的進程中,實現能源體系的脫碳化發展是關鍵。氫能由于具備來源廣泛、清潔及安全性可控等特性,成為連接化石能源和可再生能源之間的橋梁。如今,氫能正逐步成為全球低碳發展的重要能源載體之一,世界主要大國都在制定氫能產業發展計劃、投入巨額資金,積極推動先進氫能技術研發和產業化,搶占國際氫能產業競爭領域的制高點。 美國:氫能已上升到國家戰略層面 2020年,美國能源部發布《氫能項目計劃》,提出未來10年及更長時期氫能研究、開發和示范的總體戰略框架。該方案明確了氫能發展的核心技術領域、需求和挑戰及研發重點,并確立了氫能計劃的主要技術經濟目標?!稓淠茼椖坑媱潯吩O定了到2030年氫能發展的技術和經濟指標。 美國是世界最大的氫氣生產國和消費國之一。每年的氫氣消耗量超過1100萬噸,占全球需求的13%,其中三分之二用于煉油,其余大部分用于氨生產。在原料方面,目前美國大約80%的氫氣來源于天然氣重制,其余的大部分是石油煉化工業的副產氫。 美國氫能技術產業鏈完善,氫能已上升到國家戰略層面。為了確保在新興技術領域的領先地位,美國十分重視氫能產業鏈上下游的相關技術培育,涉及氫氣的生產、儲運、燃料電池制造、燃料電池汽車及加氫站基礎設施等。美國在氫燃料電池汽車市場、加氫站利用率等方面處于全球領先水平。目前,美國氫燃料電池車保有量全球第一,加州政府注重燃料電池消費市場的培育,持續給予多項政策支持,已成為全球燃料電池車推廣最為成熟的地區。 截至2021年6月,美國已有17兆瓦的電解制氫項目在運營,輸氫管道容量為1.4吉瓦(300兆瓦在建或已承諾資金投入),另外還有120兆瓦正在早期開發階段,將于2030年上線運行。美國能源部預測,潛在部署將高達13.5吉瓦。 歐盟:積極利用自身優勢加快氫能商業化進程 歐盟一直致力于清潔能源的發展,近年來已逐步明確氫能發展路線。2007年,歐盟委員會提出《歐洲戰略能源技術計劃》,將燃料電池和氫能作為重點支持的關鍵技術領域。2008年,歐盟理事會通過決議建立“歐洲燃料電池和氫能聯合組織”,創立由歐盟委員會、產業協會、企業等共同組成的產業合作機制,推動氫能和燃料電池產業發展、應用,部署技術研發。2014年,歐盟提出設立“歐洲共同利益重要項目”,對事關歐盟未來經濟和科技競爭力的關鍵技術、基礎設施項目,在歐盟層面給予公共支持。相關產業界呼吁,歐盟應在未來5-10年,向與氫能相關的“歐洲共同利益重要項目”注入50億-600億歐元。 2019年,歐洲燃料電池和氫能聯合組織主導發布了《歐洲氫能路線圖:歐洲能源轉型的可持續發展路徑》報告,提出大規模發展氫能是歐盟實現脫碳目標的必由之路。該報告描述了一個雄心勃勃的計劃:在歐盟部署氫能以實現控制2攝氏度溫升的目標,到2050年歐洲能夠產生大約2250太瓦時的氫氣,相當于歐盟總能源需求的1/4。 2020年,歐盟委員會正式發布了《氣候中性的歐洲氫能戰略》政策文件,宣布建立歐盟清潔氫能聯盟。該戰略制定了歐盟發展氫能的路線圖,分三個階段推進氫能發展。第一階段(2020-2024年),安裝至少6吉瓦的可再生氫電解槽,產量達到100萬噸/年;第二階段(2025-2030年),安裝至少40吉瓦的可再生氫電解槽,產量達到1000萬噸/年,成為歐洲能源系統的固有組成部分;第三階段(2030-2050年),可再生氫技術應達到成熟并大規模部署,以覆蓋所有難以脫碳的行業。 歐盟呼吁各成員國將氫能列入國家能源與氣候發展的中長期目標規劃。捷克、法國、德國、匈牙利、荷蘭、葡萄牙和西班牙等國已發布了國家氫能戰略,意大利和波蘭正在進行公眾咨詢,奧地利預計很快發布。這些國家雖然自身優勢不同,但氫能戰略與歐盟氫能戰略非常一致,幾乎所有國家都確立了電解氫的目標,到2030年累計達到20吉瓦以上(意大利和波蘭的戰略中還有7吉瓦)。 歐盟將氫能作為能源安全和能源轉型的重要保障,積極利用自身優勢,加快氫能商業化進程。歐盟在發展氫能方面有自身優勢,一方面,風力和光伏發電發展快速,可以長期為綠氫的生產提供便利條件;另一方面,歐盟擁有較為完善的天然氣基礎設施,通過擴建可為氫能的運輸提供支持?;谧陨韮瀯?,歐盟在制氫、儲運氫、氫利用和燃料電池等領域均取得了豐碩成果,并形成了完整的產業鏈,目前正積極進行商業化探索。 歐洲燃料電池和氫能聯合組織在歐盟氫能發展過程中扮演重要角色,推動氫能的研發、創新和示范。歐洲的氫能研發應用不斷取得突破,2018年6月,世界第一輛氫動力列車在德國北部試運行。2020年,歐盟生產和使用了約700萬噸氫氣。氫氣主要來源于天然氣和煉油廠、石化行業的副產品。而氫氣的主要消費端是煉油(370萬噸)和化工行業(300萬噸)。 在供應端,可再生的電解制氫被認為是制氫的主要途徑。歐盟已安裝超過140兆瓦的電解專用制氫設備,占全球產能的40%以上。歐盟成員國政府戰略發出的強烈信號為進一步部署創造了動力,歐盟正在開發的輸氫管道,容量到2030年將超過20吉瓦,其中超過1吉瓦已在建設中或已承諾資金。 日本:推動氫能與其他能源耦合協同發展 從氫能研究到“氫能社會”構想,再到形成國家戰略,日本大致經過了三個階段。第一階段受到石油危機觸發,日本于1974年啟動“陽光計劃”,醞釀并實施包括氫能在內的一系列能源研究項目。第二階段為2003年發布《第一次能源基本計劃》,首次提出“氫能社會”構想。第三階段是2017年出臺《氫能源基本戰略》,將構想提升至國家戰略高度。目前已逐步進入新階段,即氫能戰略的溢出階段。 日本于2014年發布了《氫能/燃料電池戰略發展路線圖》,并于2016年和2019年做了更新,從《氫能/燃料電池戰略發展路線圖》可知,日本構建“氫能社會”依托于三個階段的戰略路線規劃。第一階段為推廣燃料電池應用場景,促進氫能應用,在這一階段主要利用副產氫氣,或石油、天然氣等化石能源制氫。第二階段為使用未利用能源制氫、運輸、儲存與發電。第三階段旨在依托可再生能源,未來利用能源結合碳回收與捕集技術,實現全生命周期零排放供氫系統。計劃到2025年建設320個加氫站。 2017年出臺的《氫能源基本戰略》明確了降低制氫成本的路線圖和目標,旨在2030年降至30日元/立方米,未來實現20日元/立方米。2021年宣布《綠色增長計劃》,提出在2030年氫能產量實現300萬噸的目標。為了支持這一目標,日本政府宣布了一項7000億日元的公共投資計劃,支持日本氫氣供應鏈發展。 在日本的戰略路徑中,不將氫能作為化石能源的替代能源,而是致力于推動氫能與褐煤等多種化石能源及可再生能源的耦合協同發展。另一方面,日本傾向于構建國際氫能供應鏈,從2018年起,日本已連續3年主辦氫能源部長級會議,旨在主導并推動全球“氫能社會”發展。 2020年,日本的氫氣需求量接近200萬噸,其中煉油占了近90%的需求,其余部分是氨生產需求。在氫氣來源方面,來源于天然氣的氫氣占50%以上,另有45%是煉油和石化行業的副產氫,剩下的來源于小型煤炭生產過程。 日本一直是在交通運輸領域中使用氫氣的先行者,本田公司在2008年推出了首款商用燃料電池車電動車(FCEV)。2021年4月,日本大約有5600輛FCEV,是世界第四大市場,而且日本確立了FCEV發展目標,即到2025年達到20萬輛,到2030年達到80萬輛。 韓國:致力于打造世界最大交通和電力氫燃料電池市場 2018年,韓國發布《創新發展戰略投資計劃》,將氫能產業列為三大戰略投資方向之一。2019年,發布《氫能經濟發展路線圖》,明確了制氫、加氫和燃料電池發展的目標?!稓淠芙洕l展路線圖》強調了兩個優先事項,一個是建立氫市場,另一個是打造世界最大的用于交通和電力的氫燃料電池市場。根據該路線圖,韓國政府計劃將氫燃料電池車市場規模從2018年的1800輛擴大到2022年的8萬輛,到2040年達到620萬輛。用于發電的氫燃料電池容量到2040年將達15吉瓦。氫氣的需求量2030年將達到194萬噸,2030年將達到526萬噸。 2020年2月,韓國頒布《促進氫經濟和氫安全管理法》,這是全球首個促進氫經濟和氫安全的管理法案,目的在于促進基于安全的氫經濟建設,系統、有效地促進韓國氫工業的發展,為氫能供應和氫設施的安全管理提供支持,促進國民經濟的發展。 2021年,韓國發布首個《氫經濟發展基本規劃》,提出到2050年韓國氫能將占最終能源消耗的33%,發電量的23.8%,成為超過石油的最大能源,將在全國建立2000多處加氫站。 韓國是采用氫技術最活躍的國家之一。2020年,韓國生產和使用的氫氣超過180萬噸,幾乎所有需求都來自煉油和石化過程。在氫氣來源方面,大約60%的氫氣是來自各種來源的副產品,其余40%來自天然氣。 在交通方面,2020年,韓國投放了超過1萬輛商用燃料電池車電動車,走在世界的前列。在固定式燃料電池方面,韓國目前的裝機容量為620兆瓦,幾乎是2018年底的兩倍。韓國非常重視低碳氫的生產,第一批開發低碳氫氣生產的項目已經在進行中,2021年,韓國SK集團旗下SKE&S公司與現代石油(HyundaiOilbank)宣布聯合開發兩個天然氣制氫項目,總產能為35萬噸/年。在基礎設施方面,林德集團(Linde)和韓國曉星集團(Hyosung)于2021合作建設了亞洲最大的液化氫氣廠,為交通行業提供氫氣。 澳大利亞:創建氫能樞紐 澳大利亞蘊含豐富的煤炭、天然氣等化石能源資源,可用于制取充足的氫氣;澳大利亞擁有完善的煤炭產業鏈及完善的天然氣生產、液化、儲運等基礎設施及專業技術支持,可以在氫能產業鏈各環節發揮作用。澳大利亞政府高度重視氫能發展,總體氫能戰略是大力發展清潔、創新、安全和有競爭力的氫能源產業,以新能源制氫、氫發電、氫出口作為重要策略,有潛力成為全球最大的氫氣生產國之一。 澳大利亞于2019年11月發布《國家氫能戰略》,確立了發展目標和具體行動,探索了清潔制氫的潛力,概述了快速擴大規模的計劃,并詳細說明了政府、行業和社區所需的協調行動,致力于消除氫能行業發展的障礙。作為該計劃的一部分,政府已投資超過13億澳元以加快國內氫產業的增長。該戰略還強調了氫出口帶來的重大機遇,政府正在通過與新加坡、德國、日本、韓國及英國發展國際伙伴關系來促進氫出口。 澳大利亞戰略的一個關鍵要素將是創建氫能樞紐—大規模氫氣需求的集群。這些設施可能在港口、城市或偏遠地區,將為該行業提供擴大規模的跳板。氫能樞紐將使基礎設施的發展更具成本效益,從規模經濟中提高效率,加速創新,并從部門耦合中實現協同效應。在運輸、工業和天然氣分銷網絡中使用氫,并將氫技術以提高可靠性的方式整合到電力系統中。在促進國內需求的同時,還將支撐澳大利亞的出口能力,使澳大利亞成為全球領先的氫參與者。 目前,澳大利亞的氫氣需求量還非常小,幾乎全部用于煉油和氨生產,此外,國內需求的增長也很有限。然而,該國在廉價生產低碳氫氣方面有巨大的潛力。認識到這一機遇,政府投資了7個氫氣中心,集中用戶,從而將基礎設施成本降至最低。 澳大利亞利用可再生能源生產氫氣的潛力巨大。目前,9個容量大于1吉瓦的項目正在開發中,其中包括一些世界上規模最大的項目:西部綠色能源中心(相當于20吉瓦的電解容量)、亞洲可再生能源中心(14吉瓦)、HyEnergy零碳氫(8吉瓦)及Murchison項目(5吉瓦)。如果所有正在開發的項目都成功部署,到2030年,澳大利亞的電解氫產能將達到近20吉瓦,其中大部分將以氫氣和氨的形式出口。 新西蘭:路線圖勾勒“成為氫生產的領導者”愿景 為應對氣候變化和向綠色經濟轉型,新西蘭政府確立了國家目標:一是到2030年,溫室氣體排放量比2005年的水平減少30%;二是到2035年,100%電力供應來自可再生電力;三是到2050年實現零排放。新西蘭的氫愿景是利用氫的機會,為新西蘭創造一個可持續的、有彈性的能源未來。 新西蘭于2019年3月宣布了《塔拉納基氫氣路線圖》。這份路線圖是由開發機構“投資塔拉納基”、新普利
05-17

氫氣的輸運情況與經濟性分析

當前氫能產業已經進入快速發展階段。2021年,全球氫氣產量約為每年7000萬噸。中國是世界上最大的氫氣生產國,每年產量2200萬噸,約占世界產量的三分之一。但由于氫氣體積能量密度極低且液化困難,其運輸成本遠遠超過石油及天然氣等傳統燃料,達到交貨成本的6%左右。而且隨著規模經濟與技術進步導致的制氫成本下降,運輸成本的比重還會不斷增加。 氫氣的輸運包括工業鋼瓶、集裝格、長管拖車、氣體管道、液態氫氣、有機液體、儲氫合金等方法。單個工業氫氣鋼瓶的容積為40L,壓力為15MPa,儲氫為0.5kg。集裝格由9~20個氫氣鋼瓶組成,儲氫3~10kg,主要是實驗室規模的氫氣輸運。100kg以上的氫氣輸運方法主要是長管拖車、氣體管道、液態氫氣。幾種氫氣運輸方式對比如下圖所示。 在陸地上進行大量氫氣輸送時, 氣體管道輸送很有效。一般的氫氣集裝格和長管拖車中都有連接鋼瓶的氣體管道, 在陸地上能夠鋪設大規模、長距離而且高壓的氫氣管道進行氫氣輸送。管道運輸是具有發展潛力的低成本運氫方式。低壓管道適合大規模、長距離的運氫。由于氫氣在低壓狀態(工作壓力1~4MPa)下運輸, 因此相比高壓鋼瓶輸氫能耗更低, 但管道建設的初始投資較大。 有機液體以及氨氣輸運氫氣也是正在開發的氫氣儲運方法,尤其是在長距離、大規模的氫氣輸送方面具有一定優勢,但是雜質氣體含量高,高純氫氣使用時需要重新純化。固態合金輸氫純度高、安全性好, 但是輸運能耗高、成本高,適合人口密集的區域以及短距離的氫氣輸運。長管拖車輸運氫氣成本隨距離的增加顯著, 適合300km以內的輸氫, 距離超過300km時, 液氫和管道輸氫更合適, 輸氫量越大, 這種趨勢越明顯。三種主要輸氫方式價格與距離的變化如下圖所示。 目前我國氫氣的輸運幾乎都依賴長管拖車, 滿足不了大規模氫氣使用和氫能源產業的發展,管道輸氫和液態輸氫技術亟待提高。 氫氣的管道輸運 歐洲和美洲是世界上最早發展氫氣管網的地區, 已有70年歷史, 在管道輸氫方面已經有了很大規模, 如美國Praxair公司的分公司林德管道公司在得克薩斯州蒙特貝爾維尤至阿瑟港和奧蘭治之間鋪設了113km的氫氣輸送管道, 耗資3000萬美金。林德管道公司每天能夠輸送283萬Nm3以上的氫氣, 氫氣純度為99.99%。管道埋設深度最淺處不小于1.22m, 管道設計強度和水壓試驗強度分別為管道最大運行壓力的2和1.9倍。美國加州托蘭斯(Torrance)的加氫站也在同區域內鋪設氫氣管道, 直接給用戶供氫。 法國Air Liquid公司在法國、比利時、荷蘭的國界附近鋪設了830km的氫氣管道, 德國在北萊茵-威斯特法倫州鋪設了240km的氫氣管道,壓力為5MPa, 給用戶供氫。這些氫氣管道主要為工業所用,也有直接與加氫站相連的氫氣管道。德國Frankfurt加氫站與氯堿電解工廠的副產品氫氣源相鄰, 兩者之間鋪設了1.7km的氫氣管道, 氫氣壓力為90MPa, 可以免去壓縮機直接供氫。 根據美國太平洋西北國家實驗室(Pacific Northwest National Laboratory,PNNL)在2016年的統計數據,全球共有4542km的氫氣管道,其中美國有2608km的輸氫管道,歐洲有1598km的輸氫管道。 我國氫氣管網發展不足,輸氫管道主要分布在環渤海灣、長江三角洲等地,氫氣管網布局有較大的提升空間。 管道氫氣運輸的成本主要包括管道建設費用折舊與攤銷、直接運行維護費用(材料費、維修費、輸氣損耗、職工薪酬等)、管理費及氫氣壓縮成本等。如果對管道輸氫的成本做一筆運算,以“濟源-洛陽”項目為例,“濟源-洛陽”項目輸氣管道全長25km,設計壓力4.0Mpa,管道規格DN500mm,輸氣能力為10.04萬噸/年,配套建設2座站場,項目總投資1.5429億元。采用φ508mm管道,建設成本為616萬/km,管道使用壽命20年。運行期間維護成本及管理費用按建設成本的8%計算。據統計氫氣管道在滿載輸送過程中損耗為1252kg/km年。成本計算數據如下表所示 管道輸送的年運輸能力取決于設計能力,而與運輸距離基本無關。按照φ502mm的管道計算,年輸送能力為10.04萬噸。假設輸送距離為Xkm,則滿負荷運行下年總輸送成本為:TC=(308000+24640)*X+10.04*10000000*0.42+13897*X元。單位運輸成本測算如下: 可以發現,管道運輸的噸公里成本受運能利用率的顯著影響,隨著運能利用率的下降單位運輸成本大幅度提升,在利用率提升到40%以上之后運輸成本的變化幅度減緩。 隨著氫能產業的快速發展,日益增加的氫氣需求量將推動我國氫氣管網建設。國內氫氣管網建設正在提速,根據《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書(2016)》所制定的氫能產業基礎設施發展路線,2030年,我國燃料電池汽車將達200萬輛,同時將建成3000km以上的氫氣長輸管道。該目標將有效推進我國氫氣管道建設。 利用現有成熟的天然氣管網、CNG(compressednatural gas)和天然氣加氣站等設施, 可新建或在現有站址基礎上改擴建制氫加氫一體化站。通過站內制氫加氫,減少了氫氣運輸環節, 降低了氫氣制儲運的成本。該技術可將氫氣槍出口處的價格降低,氫燃料汽車的用氫成本與汽柴油車的用車成本相當, 且更環保,符合未來能源的趨勢。 液氫儲運 液態氫氣是一種深冷的氫氣儲存技術。將氫氣經過壓縮后,深冷到21K以下變為液氫,然后儲存到特制的絕熱真空容器中。常溫、常壓下,液氫的密度為氣態氫的845倍,液氫的體積能量密度比壓縮貯存高好幾倍,這樣,同一體積的儲氫容器,其儲氫質量大幅度提高。但是,由于氫具有質輕的特點,在作為燃料使用時,相同體積的液氫與汽油相比,含能量少。這意味著將來若以液氫完全替代汽油,則在行駛相同里程時,液氫儲罐的體積要比現有油箱大得多(約3倍)。 理想狀態下,氫氣液化耗能為3.92kWh/kg。目前的氫氣液化主要是通過液氮冷卻和壓縮氫氣膨脹實現, 耗能為13~15kWh/kg, 幾乎是氫氣燃燒所產生低熱值 (產物為水蒸氣時的燃燒熱值,33.3kWh/kg)的一半,而氮氣的液化耗能僅為0.207kWh/kg,因此降低氫氣液化耗能至關重要。不同氫液化方法的能耗如上圖所示。 美洲是全球最大、最成熟的液氫生產和應用地域, 美國本土已有15座以上的液氫工廠,液氫產能占全球80%以上,達到375t/d,加拿大80t/d的液氫產能也為美國所用。美國的液氫工廠全部是5t/d以上的中大規模,并以10~30t/d以上占據主流。 近年,美國普萊克斯公司、美國空氣化工產品有限公司、法國液化空氣集團在美國相繼新建的液氫工廠規模都在30t/d及以上,預計2021年美國液氫產能將突破500t/d。因此,其生產液氫的能耗和成本都比較低。歐洲4座液氫工廠的液氫產能為24 t/d;亞洲有16座液氫工廠,總產能為38.3t/d,其中日本占了2/3。 中國起步較晚, 與國外存在較大的差距。中國液氫工廠有陜西興平、海南文昌、中國航天科技集團有限公司第六研究院第101研究所和西昌衛星發射中心等,主要服務于航天發射,總產能僅有4t/d, 最大的海南文昌液氫工廠產能也僅2t/d。目前,中國民用液氫市場基本空白。根據科技部2020年“可再生能源與氫能技術”國家重點研發計劃項目申報指南, 中國亟須研制液化能力≥5t/d且氫氣液化能耗≤13kWh/(kg LH2)的單套裝備, 指標與國外主流大型氫液化裝置性能基本一致,以期盡快縮短我國產品成本、質量和制造水平與世界發達國家的差距。 目前,高昂的成本是氫氣液態儲運的主要障礙,除了低溫液態儲運外,液氨儲氫或有機液態儲氫也是潛在的方案,部分液化氫儲運的成本預測如上圖所示,到2030年,合成液氨氫儲運終端總成本為4.4美元/kg,低溫液化氫儲運終端總成本為3.9美元/kg。通過液氨、烯烴、炔烴或芳香烴等儲氫劑和氫氣產生可逆反應實現加氫和脫氫,能耗相對較低,但工藝與裝置較為復雜,目前基本沒有實現產業化應用。
05-13

氫能:構建現代能源體系新密碼

氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源,能幫助可再生能源大規模消納,實現電網大規模調峰和跨季節、跨地域儲能,加速推進工業、建筑、交通等領域的低碳化。我國具有良好的制氫基礎與大規模的應用市場,發展氫能優勢顯著。加快氫能產業發展是助力我國實現碳達峰碳中和目標的重要路徑。今年3月,國家發展改革委、國家能源局聯合印發了《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035年)》。氫能的開發與利用正在引發一場深刻的能源革命,氫能成為破解能源危機,構建清潔低碳、安全高效現代能源體系的新密碼。 能源危機開啟了氫能開發和利用的探索之路 氫能作為一種替代能源進入人們的視野還要追溯到20世紀70年代。其時,中東戰爭引發了全球的石油危機,美國為了擺脫對進口石油的依賴,首次提出“氫經濟”概念,認為未來氫氣能夠取代石油成為支撐全球交通的主要能源。1960年至2000年,作為氫能利用重要工具的燃料電池獲得飛速發展,在航天航空、發電以及交通領域的應用實踐充分證明了氫能作為二次能源的可行性。氫能產業在2010年前后進入低潮期。但2014年豐田公司“未來”燃料電池汽車的發布引發了又一次氫能熱潮。隨后,多國先后發布了氫能發展戰略路線,主要圍繞發電及交通領域推動氫能及燃料電池產業發展;歐盟于2020年發布了《歐盟氫能戰略》,旨在推動氫能在工業、交通、發電等全領域應用;2020年美國發布《氫能計劃發展規劃》,制定多項關鍵技術經濟指標,期望成為氫能產業鏈中的市場領導者。至此,占全球經濟總量75%的國家均已推出氫能發展政策,積極推動氫能發展。 我國氫能產業和發達國家相比仍處于發展初級階段。近年來,我國對氫能行業的重視不斷提高。2019年3月,氫能首次被寫入《政府工作報告》,在公共領域加快充電、加氫等設施建設;2020年4月,《中華人民共和國能源法(征求意見稿)》擬將氫能列入能源范疇;2020年9月,財政部、工業和信息化部等五部門聯合開展燃料電池汽車示范應用,對符合條件的城市群開展燃料電池汽車關鍵核心技術產業化攻關和示范應用給予獎勵;2021年10月,中共中央、國務院印發《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》,統籌推進氫能“制—儲—輸—用”全鏈條發展;2022年3月,國家發展和改革委員會發布《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035年)》,氫能被確定為未來國家能源體系的重要組成部分和用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體,氫能產業被確定為戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。 近年來,我國氫能產業發展迅速,基本涵蓋了氫氣制—儲—輸—用全鏈條。 氫能產業鏈的上游為制氫,我國是世界第一產氫大國,氫氣產能約3300萬噸。根據制取過程的碳排放強度,氫被分為“灰氫”“藍氫”和“綠氫”?;覛涫侵竿ㄟ^化石燃料燃燒產生的氫氣,在生產過程中會有大量二氧化碳排放;藍氫是在灰氫的基礎上,應用碳捕集和封存技術,實現低碳制氫;綠氫是通過太陽能、風力等可再生能源發電進行電解水制氫,在制氫過程中沒有碳排放。目前,我國氫氣制取以煤制氫方式為主,占比約80%。未來,隨著可再生能源發電成本持續降低,綠氫占比將逐年上升,預計2050年將達到70%。 氫能產業鏈的中游是氫儲運,高壓氣態儲運技術已商業化,是最為廣泛的氫能儲運方式。長管拖車運輸靈活性高,適用于短距離、小體量輸氫;液氫存儲和固態儲氫無需壓力容器,運輸便捷,是未來實現大規模氫能儲運的方向。 氫能產業鏈下游為氫的綜合應用,氫氣作為一種工業原料可廣泛應用于石油、化工、冶金、電子、醫療等領域,此外,氫氣還可通過氫燃料電池或氫內燃機轉化為電能和熱能,可覆蓋社會生產生活的方方面面。到2060年,我國氫能需求預計達1.3億噸,其中工業需求占主導地位,占比約60%,交通運輸領域將逐年擴大規模達到31%。 氫能的開發與利用正在引發一場深刻的能源革命 氫能在交通、工業、建筑和電力等諸多領域均有廣闊應用前景。 在交通領域,公路長途運輸、鐵路、航空及航運將氫能視為減少碳排放的重要燃料之一?,F階段我國主要以氫燃料電池客車和重卡為主,數量超過6000輛。在相應配套基礎設施方面,我國已累計建成加氫站超過250座,約占全球數量的40%,居世界第一。根據北京冬奧組委公布的數據,本屆冬奧會示范運行超1000輛氫燃料電池汽車,并配備30余個加氫站,是全球最大規模的一次燃料電池汽車示范應用。 目前我國氫能應用占比最大的領域是工業領域。氫能除了具有能源燃料屬性外,還是重要的工業原料。氫氣可代替焦炭和天然氣作為還原劑,可以消除煉鐵和煉鋼過程中的絕大部分碳排放。利用可再生能源電力電解水制氫,然后合成氨、甲醇等化工產品,有利于化工領域大幅度降碳減排。 氫能與建筑融合,是近年興起的一種綠色建筑新理念。建筑領域需要消耗大量的電能和熱能,已與交通領域、工業領域并列為我國三大“耗能大戶”。利用氫燃料電池純發電效率僅約為50%,而通過熱電聯產方式的綜合效率可達85%——氫燃料電池在為建筑發電的同時,余熱可回收用于供暖和熱水。在氫氣運輸至建筑終端方面,可借助較為完善的家庭天然氣管網,以小于20%的比例將氫氣摻入天然氣,并運輸至千家萬戶。據估計,2050年全球10%的建筑供熱和8%的建筑供能將由氫氣提供,每年可減排7億噸二氧化碳。 在電力領域,因可再生能源具有不穩定性,通過電—氫—電的轉化方式,氫能可成為一種新型的儲能形式。在用電低谷期,利用富余的可再生能源電力電解水制取氫氣,并以高壓氣態、低溫液態、有機液態或固態材料等形式儲存下來;在用電高峰期,再將儲存的氫通過燃料電池或氫氣透平裝置進行發電,并入公共電網。而氫儲能的存儲規模更大,可達百萬千瓦級,存儲時間更長,可根據太陽能、風能、水資源等產出差異實現季節性存儲。2019年8月,我國首個兆瓦級氫儲能項目在安徽六安落地,并于2022年成功實現并網發電。 同時,電氫耦合,也將在我國構建現代能源體系中發揮重要作用。 從清潔低碳角度看,大規模電氣化是我國多個領域實現降碳的有力抓手,例如交通領域的電動汽車替代燃油汽車,建筑領域的電采暖取代傳統鍋爐采暖等。然而,仍有部分行業是難以通過直接電氣化實現降碳的,最為困難的行業包括鋼鐵、化工、公路運輸、航運和航空等。氫能具有能源燃料和工業原料雙重屬性,可以在上述難以深度脫碳的領域發揮重要作用。 從安全高效角度看,首先,氫能可以促進更高份額的可再生能源發展,有效減少我國對油氣的進口依存度;其次,氫能可以進行化學儲能和運輸,實現能源的時空轉移,促進我國能源供應和消費的區域平衡;此外,隨著可再生能源電力成本的降低,綠色電能和綠色氫能的經濟性將得到提升,被大眾廣泛接納和使用;氫能與電能作為能源樞紐,更容易耦合熱能、冷能、燃料等多種能源,共同建立互聯互通的現代能源網絡,形成極具韌性的能源供應體系,提高能源供應體系的效率、經濟性和安全性。 我國氫能產業發展依然面臨挑戰 低成本低排放綠氫制取是氫能產業面臨的重要挑戰之一。在不新增碳排放的前提下,解決氫的來源問題是氫能產業發展的前提?;茉粗茪浜凸I副產制氫工藝成熟、成本較低,短期仍將是主要氫源。但化石能源儲量有限,且制氫過程仍存在碳排放問題;工業副產制氫產量有限且供應輻射路程短。 長遠來看,電解水制氫易與可再生能源結合,規模潛力更大,更加清潔可持續,是最有潛力的綠氫供應方式。目前我國堿性電解技術已與國際水平相接近,是目前商用電解領域的主流技術,但未來降本空間有限。質子交換膜電解水制氫目前成本較高,關鍵裝置的國產化程度正在逐年提升。固體氧化物電解在國際接近商業化,但國內仍處于追趕階段。 我國氫能產業鏈供應體系尚不完備,距離大規模商業化應用還有差距。我國已建成加氫站200余座,且以35MPa氣態加氫站為主,儲氫量更大的70MPa高壓氣態加氫站占比小。液氫加氫站、制氫加氫一體站的建設和運營經驗不足?,F階段氫的運輸主要以高壓氣態長管拖車運輸為主,管道運輸仍為短板弱項。目前共有氫氣管道里程約400公里,在用管道僅100公里左右。管道運輸還面臨管材易發生氫脆現象造成氫氣逃逸,未來仍需進一步提升管道材料的化學性能和力學性能。液態儲氫技術和金屬氫化物儲氫技術等取得了較大進步,但儲氫密度、安全性和成本之間的平衡關系尚未解決,離大規模商業化應用還有一定差距。 專門政策體系和多部門多領域協調合作機制尚不完善?!稓淠墚a業發展中長期規劃(2021—2035年)》是首個國家層面的氫能發展規劃,但專項規劃以及政策體系仍需完善,未來需要進一步明確產業發展方向、目標和重點。氫能產業鏈涉及多種技術和行業領域,目前還存在跨領域協作不足,跨部門協調機制不夠完善等問題。比如,加氫站建設需要資金、技術、基建以及?;饭苤频榷嗖块T協作,目前存在主管部門不明確,審批難度較大,氫氣屬性仍僅為?;返葐栴},對產業發展形成較大制約。 我們認為,技術、平臺和人才是支持我國氫能產業發展的生長點。首先,要持續提升關鍵核心技術水平。技術創新是氫能產業發展的核心。未來,我國將持續推進綠色低碳氫能制取、儲存、運輸和應用等各環節關鍵核心技術研發。加快推進質子交換膜燃料電池技術創新,開發關鍵材料,提高主要性能指標和批量化生產能力,持續提升燃料電池可靠性、穩定性、耐久性。著力推進核心零部件以及關鍵裝備研發制造。加快提高可再生能源制氫轉化效率和單臺裝置制氫規模,突破氫能基礎設施環節關鍵核心技術。持續開展氫能安全基礎規律研究。持續推動氫能先進技術、關鍵設備、重大產品示范應用和產業化發展,構建氫能產業高質量發展技術體系。 其次,要著力打造產業創新支撐平臺。氫能產業的發展需聚焦重點領域和關鍵環節,構建多層次、多元化創新平臺。支持高校、科研院所、企業加快建設重點實驗室、前沿交叉研究平臺,開展氫能應用基礎研究和前沿技術研究。2022年年初,國家發展和改革委員會、教育部發布了《關于華北電力大學國家儲能技術產教融合創新平臺項目可行性研究報告的批復》,華北電力大學國家儲能技術產教融合創新平臺項目正式獲批,成為首批“掛帥”高校。隨后,華北電力大學氫能技術創新中心正式成立。創新平臺和創新中心重點圍繞電化學儲能、氫能及其在電網中的應用技術等領域開展技術攻關,積極推動國家氫能產業的發展。 再次,要推動建設氫能專業人才隊伍。氫能產業技術水平及規模不斷取得突破,然而氫能產業正面臨人才隊伍的較大缺口,特別是高層次創新性人才嚴重缺乏。日前,華北電力大學申報的“氫能科學與工程”專業被正式列入普通高等學校本科專業目錄,“氫能科學與工程”學科被列入新型交叉學科。該學科將以動力工程及工程熱物理、化學工程等學科為牽引,有機融合制氫、氫儲運、氫安全、氫動力等多個氫能模塊課程,開展全方位跨學科基礎及應用研究,將為實現我國能源結構安全轉型,以及我國氫能行業和能源事業的發展提供有利的人才支撐。
05-09

我國氫能產業發展步入快車道 加氫站數量位居世界第一

不久前,我國首個氫能產業中長期發展規劃——《氫能產業發展中長期規劃(2021~2035年)》發布,進一步明確了氫能產業是戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。 國家能源局相關負責人近日表示,我國在氫能加注方面獲得新突破,加氫站數量位居世界第一。 今年以來,各省市加快推進氫能項目的落地,全國20多個省份已發布氫能規劃和指導意見共計200余份。目前在建和籌建的風光制氫項目超過了40個。 國家發展和改革委員會創新和高技術發展司副司長 王翔:中國是世界上最大的制氫國,2021年氫能產量超過了3300萬噸,據有關市場機構統計,中國氫能相關企業的數量超過了2000家,近5年新增企業注冊數量快速增長。 目前,除了傳統化工、鋼鐵等工業領域,氫能已在交通、能源、建筑等其他領域穩步推進試點應用。在交通領域,我國現階段以客車和重卡為主,正在運營的以氫燃料電池為動力的車輛數量超過6000輛,約占全球運營總量的12%,已成為全球最大的氫燃料電池商用車生產和應用市場。 國家能源局能源節約和科技裝備司副司長 劉亞芳:在氫能加注方面,累計建成加氫站超過250座,約占全球總數的40%,加氫站數量居于世界第一,35兆帕智能快速加氫機和70兆帕一體式移動加氫站技術獲得突破。 新聞鏈接:氫能是什么? 提起氫能,您最先想到的是什么,是小時候玩的氫氣球?還是燃料電池呢?接下來,我們就通過一個短片,來了解一下氫能。 氫和氧反應產生的化學能就是氫能。氫在地球上主要以化合態的形式出現,是宇宙中分布最廣泛的物質,由于氫氣必須從水、化石燃料等含氫物質中制得,因此是二次能源。 根據氫能的形成過程,我們一般將氫能分為灰氫、藍氫與綠氫?;覛渲饕峭ㄟ^煤炭、天然氣等化石燃料燃燒產生的氫氣,在生產過程中會有二氧化碳等排放。目前,市面上絕大多數氫氣是灰氫,約占當今全球氫氣產量的95%。藍氫,是指采用了碳捕集措施的化石能源制得的氫氣,碳排放強度大幅度降低。綠氫,則是指利用可再生能源分解水得到的氫氣。 電力規劃設計總院院長助理 劉世宇:(氫能)具備天然的與風電光伏新能源發展進行耦合的這樣天生的優勢,把氫的產業鏈健全起來,使它的經濟性、技術性達到工程應用、商業化應用的階段,無疑就為我國新能源的發展創造了巨大的空間。 我國加速氫能產業布局 獲多個突破性進展 考慮到氫能源的獨特優勢,近年來,我國加速發展氫能產業。在氫能制備、儲運、基礎設施建設等方面已取得多個突破性進展。 目前,長三角、粵港澳大灣區、環渤海三大區域氫能產業呈現集群化發展態勢。在氫能的技術創新、在電解水制氫裝置,儲運設備和燃料電池方面,我國已掌握了一批先進技術,高端裝備在逐步推向市場。在氫能制備方面,可再生能源制氫項目在華北和西北等地積極推進,電解水制氫成本穩中有降。 中國國際經濟交流中心能源政策研究部負責人 景春梅:我們在可再生能源制氫功能綠氫的供應上在全球有比較突出的優勢,基本具備了氫能產業鏈的健全的產業鏈,我們在應用方面有全球最大的潛在的市場,那么如果技術成熟以后,可以在市場上進行布局利用,很快能夠降低節能應用的成本。 正是看到氫能產業未來的發展前景,目前,超過三分之一的中央企業已經在布局包括制氫、儲氫、加氫、用氫等全產業鏈,加速突破氫能全產業鏈關鍵材料及核心技術設備瓶頸。 中國海油近日發布消息,位于廣東惠州的我國首套采用E-Gas技術煤制氫聯合裝置,已連續平穩運行超260天,累計生產氫氣超5萬噸。 中海煉化惠州石化煤制氫部副經理 周建欣:目前全球僅有兩套在運行的E-Gas煤制氫聯合裝置,與傳統天然氣制氫工藝相比,可以降低成本20%~25%。 記者在國家電投氫燃料電池生產線看到,我國自主研發的質子交換膜、膜電極組件等核心部件都用到了大功率氫燃料電池電堆中。隨著國內首條全自主可控質子交換膜生產線的投產,打破國外產品長期壟斷的同時大幅降低國內的制氫成本。 ? 國家電投集團氫能科技發展有限公司總經理 張銀廣:質子交換膜,我們2017年那時候買的時候最貴的時候1萬塊錢1平方米。我們質子交換膜30萬平方米產線的投產,國外進口的價格也大幅下降?,F在基本上1000塊錢左右,自主技術的突破對整個產業鏈的成本下降也是幫助很大的。 此外,全球在建的最大光伏綠氫生產項目——中國石化新疆庫車綠氫示范項目已啟動建設,投產后年產綠氫可達2萬噸。國家管網集團積極探索氫氣儲運業務,已開展在役天然氣管道摻氫輸送試點示范項目。 加強頂層設計 推動氫能產業有序發展 新出臺的《氫能產業發展中長期規劃(2021~2035年)》強調,要積極發揮規劃引導和政策激勵作用,推動地方結合自身基礎條件理性布局氫能產業,實現產業健康有序和集聚發展。 電力規劃設計總院院長助理 劉世宇:對氫能不能局限于一窩蜂式造車,近年來國內對氫能發展的注意力幾乎都集中在交通領域,新能源汽車領域,氫能在農業、工業和第三產業都有非常廣泛的應用前景,我國需要用更寬的視野,更全面地挖掘它的潛力和價值。 專家表示,我國不同區域資源能源稟賦、產業基礎等差異大,各地區應從各自資源稟賦、產業基礎、市場空間及地方財力等多方面系統謀劃,理性布局,避免跟風盲從。 中國石油大學(北京)教授 王震:它現在還是初級階段,應該說成本還是比較高的。所以還是要發揮各個區域的優勢,發揮各個企業的優勢。它會適當有一些重復,但是防止大規模重復。 目前氫能產業鏈上部分核心關鍵技術、關鍵材料和裝備制造等尚未實現自主可控,應通過產業發展聯盟、國家級創新平臺等機制,依托產業鏈龍頭企業打造攻關聯合體,全面提升基礎研究、前沿技術和原始創新能力,盡快突破關鍵核心技術,加快國產化進程。 國家能源局能源節約和科技裝備司副司長 劉亞芳:積極引導氫能產業健康有序發展,在能源法征求意見稿中,提出將氫能納入能源體系管理,以法的名義明確氫的能源屬性,為社會參與氫能發展建立穩定預期。 國家發展和改革委員會創新和高技術發展司副司長 王翔:圍繞氫能的規范管理,氫能基礎設施建設運營管理,關鍵核心技術裝備創新,氫能產業多元應用試點示范還有國家標準體系建設,來制訂和完善相關的政策和規定。
05-07

英國:新型鐵基催化劑或讓氫燃料電池成本大降

帝國理工學院(Imperial College London)的研究人員已經開發出一種新的氫燃料電池,使用鐵代替稀有而昂貴的鉑,使這項技術得到更大的應用。 氫燃料電池將氫轉化為電力,而副產品只有水蒸氣,這使它們成為一種吸引人的綠色便攜電力替代品,尤其是汽車。然而,主要組件之一的成本高昂阻礙了它的廣泛采用。這種燃料電池依靠一種由鉑制成的催化劑,這種催化劑既昂貴又稀有,它可以幫助產生能量反應。 現在,一個由倫敦帝國理工學院的研究人員領導的歐洲團隊只使用鐵、碳和氮(這些廉價且容易獲得的材料)創造了一種催化劑,并表明它可以用于在高功率下運行燃料電池。他們的研究結果已于近期發表在了《自然催化》(Nature Catalysis)雜志上。 帝國理工學院化學系首席研究員Anthony Kucernak教授說,“目前,用于催化劑的鉑約占單個燃料電池成本的60%。為了讓燃料電池成為化石燃料驅動汽車的真正可行替代品,我們需要降低成本?!? “我們更便宜的催化劑設計應該會讓這成為現實,并允許部署更多使用氫作為燃料的可再生能源系統,最終減少溫室氣體排放,讓世界走上凈零排放的道路?!彼a充說。 該團隊的創新是生產一種催化劑,其中所有的鐵都以單個原子的形式分散在一個導電的碳基體中。單原子鐵的化學性質與大塊鐵不同,大塊鐵的所有原子都聚集在一起,單原子鐵更容易產生反應。 這些特性意味著鐵可以促進燃料電池所需的反應,成為鉑的良好替代品。在實驗室測試中,該團隊表明,單原子鐵催化劑的性能接近于真正的燃料電池系統中的鉑基催化劑。 除了為燃料電池生產一種更便宜的催化劑外,該團隊開發創造的方法還可以適用于其他工藝的催化劑,如使用大氣中的氧氣作為反應物而不是昂貴的化學氧化劑進行化學反應,以及應用于利用空氣去除有害污染物的廢水處理中。 論文第一作者、帝國理工化學系的Asad Mehmood博士說,“我們已經開發了一種新的方法來制造一系列‘單原子’催化劑,這為一系列新的化學和電化學過程提供了機會。具體來說,我們使用了一種獨特的合成方法,稱為金屬轉化,以避免在合成過程中形成鐵團簇。這個過程應該對其他想要制備類似催化劑的科學家有益?!? 據悉,該團隊已與英國燃料電池催化劑制造商Johnson Matthey合作,在適當的系統中測試催化劑,并希望擴大他們的新催化劑的規模,以便它可以用于商業燃料電池。與此同時,他們正在努力提高催化劑的穩定性,使其在耐久性和性能上與鉑媲美。
04-27

2022一季度氫能政策數量超200項

氫能是政策驅動型產業,政策的變化趨勢反映產業的變化趨勢。今年一季度,國內氫能產業在政策層面出現了兩個關鍵變化,一是在國內“雙碳”“1+N”體系確立、示范城市群項目落地后,國內氫能產業政策井噴,一季度相關數量達到214項,超過了2021年政策數量的50%,二是國家氫能產業專項規劃出臺,氫能產業正式擁有了“身份證”。從政策的數量和質量而言,一季度的政策都達到了一個高峰。 從政策的發展趨勢可以看出,氫能產業已經來到發展的關鍵節點,從國家到地方,各級政府充分認可了氫能產業的發展前景,同時認為氫能產業已經到達通過政策扶持跨過產業發展鴻溝的關鍵時間節點。 一季度政策特點如下: 1、國家專項政策出臺,產業地位確立。經歷了長久的等待后,國家氫能產業專項規劃終于出臺。根據規劃,未來國內還將打造氫能產業發展“1+N”政策體系。氫能產業真正意義上得到了國家的認可。 2、政策數量井噴,滲透加速。盡管國家專項政策在3月底才出臺,但一季度國內氫能產業相關政策已經超過200項,超過了去年全年的一半!同時氫能專項政策占比較少,更多以滲透的形式進入能源、教育、交通、工業等各個領域。 3、產業標準成為政策發展重點。隨著氫能逐漸進入產業化階段,標準的重要性進一步凸顯,在多項國家政策和大量地方發展規劃中被重點強調。以深圳為例,產業標準的制定被列為深圳氫能政策的重中之重。 4、地方政府大規模推出補貼計劃。各地政策在2019年后再次大規模出臺氫能財政扶持政策細則,顯示地方政府認為氫能產業已經來到需要資質扶持助推發展的關鍵時期。 ? ? 一 國家政策情況:氫能“1+N”體系確立 1、氫能“1+N”體系明確,政策加速滲透。如圖表1所示,今年一季度,國家層面共出臺氫能產業相關政策達18項,去年全年約為30項,已經超過去年的一半。一方面,《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》的提出,則是確立了氫能產業“1+N”的“1”,產業意義重大。另一方面,18項政策中大部分來自能源、工業、汽車、標準等相關領域,顯示氫能作為“雙碳”“1+N”的N,正在加快對各個產業的滲透。 二 地方政策情況:政策井噴 1、地方政策井噴,“十四五”規劃為主。一季度各地方政府出臺氫能產業相關政策近200項,平均每天出臺兩項!在各地方政策中,氫能專項政策仍然較少,延續了以2021年十四五規劃為主的基本情況,具體見圖表2。 這與國家氫能專項規劃出臺較晚、“雙碳”承擔氫能頂層設計有關,各地方更多地將氫能作為前沿產業和其他產業的轉型升級和減排的輔助。隨著國家專項政策和應用場景的拓展,后續氫能專項政策的出臺有望加速。 2、示范地區政策密集發布,多地爭入城市群。從地區分布看,浙江再次登頂一季度政策發行數,廣東、內蒙古和河南緊隨其后,四省份整體相差不大,處于第一梯隊。 其中河南出現了較為明顯的補政策情況,在12月正式進入城市群后,河南在1、2月出臺了大量的相關規劃。情況類似的河北則相反,這是由于河北氫能產業政策較為豐富,2021年政策數量就在各省中排第二。此外,張家口和保定等地區隸屬京津冀城市群,相關規劃出臺的較早。排第5的山西則以十四五規劃文件的形式出臺氫能產業政策。 此外,一季度多個地區提出申報燃料電池汽車示范城市群,包括黑龍江、廣西、四川、湖北、重慶等。 5、城市群地區發力政策,非城市群地區積極申報。示范城市群項目將在今年啟動,城市群地區大規模出臺相關政策,從各個方面形成完整的政策體系。黑龍江、廣西、四川、湖北、重慶等地區均將燃料電池汽車示范城市群納入規劃。
03-21

北京:公共領域帶頭推廣氫燃料電池汽車

在今年北京冬奧會上“秀”了一把的氫燃料電池汽車,再迎政策紅利。日前,北京市人民政府辦公廳印發《北京市深入打好污染防治攻堅戰2022年行動計劃》(以下簡稱《計劃》),明確了北京市2022年要在公共領域帶頭推廣氫燃料電池汽車。 《計劃》明確了積極推廣氫燃料電池汽車的具體舉措,包括,加大產業科技支撐力度,開展碳中和路徑研究、碳排放管理政策制度及管理支撐技術研究等,支持開展有關氫能及可再生能源利用等低碳技術開發研究。6月底前,北京市城市管理委將制定實施“十四五”時期新能源汽車能源補給基礎設施發展規劃,按照“合理布局、可建盡建”的原則,加快基礎設施建設,推進高速公路服務區快充站實現全覆蓋,加快推動公交車等行業車輛、大型客車和中重型貨車充電站、出租車換電站及加氫站建設。 黎明氣體集團加氫站 氫燃料電池汽車要落地,需要先試先行?!队媱潯凤@示,北京要在公共領域推進氫燃料電池汽車的應用,并明確了各部門的具體分工。其中,北京市機關事務管理局、市財政局牽頭,保證各級財政支持的機關、事業單位和社會團體新增和更新的車輛基本為氫燃料電池車或純電動車,對于具備條件的新增和更新執法執勤、通勤等車輛優先選用氫燃料電池車。 北京市城市管理委組織推進新增和更新的4.5噸以下環衛車為氫燃料電池車或純電動車,并會同相關部門研究運輸車輛使用氫燃料電池車的鼓勵政策。 北京市住房城鄉建設委加強與河北省相關部門的協調和合作,推動砂石綠色基地建設,2022年,混凝土原材料采用鐵路、氫燃料電池汽車等綠色運輸比例力爭超過2%。 黎明氣體集團氫氣管束車 北京市交通委組織推進新增和更新的公交車、市內旅游班線車輛、包車客運車輛為氫燃料電池車或純電動車;修訂支持本市新能源物流配送車輛優先通行的政策,辦理貨車通行證的4.5噸以下輕型、微型貨車應為氫燃料電池車或純電動車,協調民航華北管理局推進新增和更新的機場大巴車為氫燃料電池車或純電動車。 北京市郵政管理局組織推進新增和更新的4.5噸以下的郵政車為氫燃料電池車或純電動車。 業內專家表示,《計劃》中提出,氫燃料電池汽車將會應用于北京市的公務用車、市政用車、環衛車輛等場景,這與幾年前推廣純電動汽車的方式一樣。相信在政策的大力推動下,氫燃料電池汽車產業也有望迎來發展的重要窗口期。 一直以來,北京發展氫燃料電池汽車的積極性都比較高。去年8月,北京發布《北京市氫能產業發展實施方案(2021—2025年)》,明確指出在2023年前推廣燃料電池汽車3000輛;2025年前,實現燃料電池汽車累計推廣量突破1萬輛。今年2月份,北京明確提出今年年底全市計劃新增推廣應用800輛以上的氫燃料電池汽車。 目前,北京在氫燃料電池產業發展上也已經形成一定基礎,在產業基礎、科技創新等方面已具備領先優勢。比如在氫能終端應用產業領域,北京的膜電極、雙極板、空壓機等質子交換膜燃料電池關鍵材料、部件環節已基本實現自主化,質子交換膜、催化劑、碳紙等依賴進口的領域已實現突破,電堆、動力系統全國領先。 來源:中國政府采購報
03-10

可承受15公斤TNT炸藥沖擊!寶馬發布國際認證的氫動力防彈SUV

近日,寶馬集團推出了全球首款采用氫燃料電池驅動系統的國際認證防彈安全車BMW iX5 Hydrogen Protection VR6概念車,進一步展示了寶馬在氫燃料電池領域的廣泛應用和先進的裝甲防護技術。BMW iX5 Hydrogen Protection VR6概念車實現了可持續綠色出行與特種防護安全車輛需求的完美結合。 40余年防彈安全車研發,不斷帶來Z級極致安全防護 寶馬集團在開發和制造具有不同防護等級的安全車方面擁有超過40年的經驗。BMW iX5 Hydrogen Protection VR6 概念車以BMW X5?Protection VR6防彈安全車為基礎,X5?Protection?VR6是世界上最暢銷的豪華SUV防彈安全車,這是將創新的電驅動技術和裝甲防護技術與BMW X家族車型的車身比例通過性和多功能性相結合的容破。BMW iX5 Hydrogen Protection VR6汽車憑借其集成的裝甲防護技術,達到了VR6防護等級,符合攻擊防護材料和設計檢驗機構協會(VPAM)定制的標準。 整車客艙集成了高強度鋼車身護板和約30mm厚的防護玻璃,對車門、車身、行李箱等核心區域的縫隙進行加厚加密。該載具可以承受世界上大多數輕武器的火力攻擊,例如AK-47,并目可以防御HG85手榴彈等穿透性攻擊。裝甲客艙可承受4米范圍內高達15公斤TNT炸彈的橫向沖擊。 防彈安全功能與可持續出行完美結合,打造氫動力防彈安全車新概念 BMW iX5 Hydrogen Protection VR6概念車采用的氫燃料電池技術與第五代BMW eDrive電驅動系統相結合。其中,驅動系統以氫氣為燃料,通討氫氣和氧氣的化學反應來驅動車輛。除水蒸氣外,車輛不排放任何廢氣。該電機基于創新的BMW iX中使用的第五代BMW eDrive電驅動系統技術開發。位于電機上方的大功率電池可以借助高效的能量回收系統進行充電。 對于這個特殊的驅動系統,BMW iX5 Hydrogen Protection VR6概念車采用了整體安全理念,將特殊的底部保護技術與氫燃料電池驅動系統相結合,充分保證了驅動系統的安全。車輛底部經過特殊設計,可防止車輛下方的手榴彈爆炸損壞車輛下部。氫氣罐及其閥門系統由底部的特殊保護裝置密封。同時,保護裝置進行了輕量化,讓車輛有盡可能大的離地間隙,保證車輛良好的通過性。 BMW iX5 Hydrogen Protection VR6概念車也在政府測試中心的監督下進行了爆炸沖擊測試。對車身底部保護裝置的變形程度進行了測量,并與之前的仿真結果進行了比較。經電腦掃描檢測,整車儲氫罐及底部保護板無裂紋、分層、隱性斷裂現象。 作為全球首款氫動力安全車,BMW iX5 Hydrogen Protection VR6概念車充分證明氫燃料電池汽車能夠與安全防護技術有效結合,保障車內成員的安全。同時,也完美詮釋了寶馬在電動出行領域的技術優勢。在電動化方面,寶馬集團將從2025年開始推出“新一代”車型系列,樹立數字化和電動化的新標準,將可持續發展提升到前所未有的高度。氫燃料電池技術或將成為寶馬集團新能源產品組合的新成員,為全球更多客戶提供綠色出行解決方案。
03-03

產值或超10萬億元!政策利好 各方發力氫能產業

“雙碳”目標之下,利好政策持續助力,氫能產業日趨成為熱門賽道。繼氫能出行助力北京冬奧會之后,本月又有兩則相關政策穩步推進。 在多位接受采訪的專家看來,相較煤炭、天然氣、石油等傳統燃料,氫氣具備能量密度大、反應零排放的天然優勢,是我國碳中和目標下理想的清潔能源。為加速推進我國氫能行業發展, 國家和地方政府對氫能行業的扶持政策頻出,此外疊加產業經濟市場廣闊,氫能融資項目數持續增長,相關企業加速布局,我國氫能行業發展將迎來加速期。 《中國氫能產業發展報告2020》預計,到2050年,氫能在交通運輸、儲能、工業、建筑等領域廣泛使用,氫能產業鏈產業產值將超過10萬億元。在此背景下,不少上市公司也紛紛入局其中。 各方入局氫能產業鏈 根據萬聯證券的研報,氫能產業鏈分為制氫、儲運、加氫站、氫燃料電池應用等多個環節。相比鋰電池產業鏈而言,氫能產業鏈更長,理論經濟價值含量更大。根據中國氫能聯盟的預計,到2030年/2050年,中國氫氣需求量將達3500萬噸/6000萬噸,在終端能源體系中占比5%/10%。 面對巨大的蛋糕,不少上市公司也紛紛高調宣布進入氫能領域,且超過三分之一的央企已經在制定包括制氫、儲氫、加氫、用氫等全產業鏈布局。 2021年初,站在“十四五”規劃的起點上,各大電力企業頻頻對外發布清潔能源發展目標,傳統電力公司向清潔電力轉型的迫切與決心可見一斑。其中國家電投走在跨界氫能的最先列,2016年就開始進軍氫能產業,其氫能公司是我國第一個央企專做氫能的二級單位。在持續的技術研發下,國家電投氫能公司的“產品線”正在不斷取得突破。2020年9月份,該公司自主化燃料電池電堆及系統產品氫騰FC-ML80/FCS65發布。 此后,國家電網、華電集團、粵水電等主要電力企業也都紛紛跨界氫能領域,開始燃料電池發電等研究發展。 2021年3月,隆基股份(601012.SH)通過全資子公司隆基綠能創投與上海朱雀投資合資成立西安隆基氫能科技有限公司,計劃大力發展光伏制氫;同月,陽光電源發布國內首款、最大功率SEP50PEM制氫電解槽;5月,晶科科技公布了布局光伏制氫的消息;7月,協鑫新能源成立高達100億元的氫能產業投資基金;8月,林洋能源宣布成立合資公司正式進軍氫能。 南京林業大學宋建忠博士表示,氫燃料電池作為氫能利用的重要組成,在能源供應(供電、供熱)以及交通運輸等領域可發揮極大作用,給氫能經濟向下游延伸提供了支撐,更進一步的實現化石能源替代,助力雙碳目標達成。 產業迎政策風口 2月10日,國家發展改革委和國家能源局發布《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》(以下簡稱“《意見》”)。 宋建忠認為,該文件有利于含氫能產業在內的多種能源綠色低碳發展掃除當前的體制機制限制,屬于是從根上厘清發展脈絡。 而近日,國家發展改革委等四部門又聯合發布《高耗能行業重點領域節能降碳改造升級實施指南(2022年版)》(以下簡稱《指南》),明確了鋼鐵、有色金屬冶煉、水泥、煉油等17個高耗能行業節能降碳改造升級的工作方向和目標,旨在指導各有關方面科學有序開展重點領域節能降碳改造升級工作。 在華北電力設計院田江南看來,實現碳中和目標需從能源供給側和能源需求側進行碳減排。能源供給側進行碳減排的主要手段就是高比例可再生能源化替代,能源需求側進行碳減排的手段之一就是節能提效。2月11日四部門發文主要是能源需求側的碳減排,目前我國煉油行業、化工行業、電力行業、水泥行業等存在大量的落后產能,有巨大的提質增效空間??赏ㄟ^能量系統優化、余熱余壓利用、污染物減排、廢棄物綜合利用等方式,提高生產工藝和技術裝備綠色化水平,提升資源能源利用效率,促進形成強大國內市場。因此,“節能降碳改造升級”做到物盡其用,是實現雙碳目標的必要手段之一。 從確立電動汽車“三縱三橫”戰略,首次將燃料電池作為國家級研發重點開始,我國對于氫燃料電池的推廣政策經歷了由調整到穩扎穩打的過程。 2002年,“十五”國家高科技技術研究發展規劃(863 計劃)電動汽車重大專項確立了以混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車為“三縱”,以多能源動力總成控制系統、驅動電機和動力電池為“三橫”的電動汽車“三縱三橫”研發布局。 田江南表示,氫燃料電池是在綠氫替代過程中發展起來的,國家對其定位于氫能應用領域的一個分支。氫能應用領域含:氫冶金、合成氨、合成甲醇、石油重整、石油精制、石油裂化、發電機冷卻、電子行業、食品行業、玻璃行業、氫燃料電池、氫能發動機等。 近兩年,伴隨著十四五規劃和雙碳目標的要求,我國能源結構將面臨著巨大調整,氫能來源體系也將會有巨大改變,其中一個重要的方向就是綠氫替代化過程?!熬G氫”就是可再生能源電解水制氫,“綠氫替代”就是用可再生能源電解水制氫替代原有氫能來源體系中大量的“黑氫”、“灰氫”。完成一定比例的綠氫替代化之后,才能實現氫能應用領域的減碳、脫碳路線。氫燃料電池可以用在汽車、火車、輪船等交通領域,也可以用在固定式電站、移動式發電設備、充放電儲能設備領域中。 2019 年,國務院首次將“推動充電(加氫)等基礎設施建設”寫入《政府工作報告》,氫能源的發展拉開了新篇章。2020年9月,財政部、工信部、科技部、國家發改委、國家能源局正式聯合發布《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》,示范期暫定為四年。示范期間,五部門將采取“以獎代補”方式,對入圍示范的地區按照其目標完成情況給予獎勵。 田江南認為,氫能源相關獎勵分為氫燃料電池推廣應用領域的獎勵和氫能供應領域的獎勵。與新能源汽車補貼政策的不同在于采取“以獎代補”鼓勵氫能源更加精準,講求“錢花在刀刃上”。一是可有效解決騙補的問題,氫能“以獎代補”要求企業或者城市群在按照規定的條件運行一定時間后,經驗收合格才會發放獎勵。二是倒逼關鍵技術的提升,氫能“以獎代補”設置的獎勵條件和目前的技術水平相比相對高一些。 此外,在“十四五”規劃綱要中,也明確了氫能作為未來潛力產業的重要地位。2021年12月,工信部印發的《“十四五”工業綠色發展規劃》提出,要加快氫能技術創新和基礎設施建設,推動氫能多元利用。 隨著2021年下半年以來氫能政策升溫,國內各地氫能產業再度迎來發展熱潮。據不完全統計,目前,全國有30個省份、150多個城市在其“十四五”規劃中提及氫能發展,有50多個城市出臺了地方氫能產業發展專項規劃。據統計,2022年1月,全國共有15個省市出臺了氫能相關政策累計28條。山東、上海、甘肅、四川、寧夏、天津、浙江、江蘇8省市1月都出臺了不止一項氫能相關的政策。
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