1 氢能是什么
氢气是世界上密度最小的气体,其热值大概是140MJ/kg,比煤炭、汽油等传统燃料高2倍以上。同时,氢气燃烧或以氢气为燃料燃料发电的产物是水,节能环保,不产生任何有害地球发展的废物燃料,能够真正实现零排放。另外氢在整个宇宙中占据宇宙质量的75%,含量最高,地球上丰富的水资源中蕴含着大量可供开发的氢能。所以氢能是既高效又清洁的新型能源形式。
2 氢能的特点
(1)氢储能主要适用于长时间、跨区域的储能场景。
首先在储能时长上,氢储能基本没有刚性的储存容量限制,可根据需要满足数天、数月乃至更长时间的储能需求,从而平滑可再生能源季节性的波动。此外,氢能在空间上的转移也更为灵活,氢气的运输不受输配电网络的限制,可实现能量跨区域、长距离、不定向的转移。最后,氢能的应用范围也更为广泛,可根据不同领域的需求转换为电能、热能、化学能等
(2)氢储能与电化学储能的互补性强于竞争性。在能量密度、储能时长上具有较大优势,在能量转换效率、响应速度等方面则相对较差。
3 制氢方式
氢元素的存在大多是化合态的形式,所以要想获得单质形态的氢气需要经过化学和物理过程来制氢。目前比较成熟的制氢方式有三种,分别是化石能源重整制氢、工业副产制氢以及电解水制氢。化石能源制氢是以裂解煤炭或天然气的方式获得氢气,工业副产制氢则是对焦炭、纯碱等行业的副产物进行提纯获取氢气,本质上两者的氢气来源仍为传统的化石燃料,只有电解水制备的“绿氢”才能实现真正的零碳排放。
4 全球部分国家氢能发展规划
近年来全球主要经济体陆续提出氢能发展规划与目标,将氢能的发展上升至战略高度。
中国:2021/3《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》在类脑智能、量子信息、基因技术、未来网络、深海空天开发、氢能与储能等前沿科技和产业变革领域,组织实施未来产业孵化与加速计划,谋划布局一批未来产业。
美国:2020/12《Hydrogen Program Plan》进行氢能全产业链技术研发,加大示范和部署力度,实现氢能产业规模化。
欧盟:2020/8《A hydrogen strategy for a climateneutral
Europe》2024年前安装不少于6GW的可再生能源电解水制氢设备,可再生能源制氢产量达到100万吨,2024-2030年安装至少40GW的可再生能源电解水制氢设备,2050年所有脱碳难度系数高的工业领域使用氢气。
日本:2019/3《氢能与燃料电池战略路线图》2030年前构建商业化的氢能产业链,氢气成本降低至30日元/标方;2025年前氢燃料电池汽车超过20万辆,2030年前超过80万辆。
韩国:2019/1《氢能发展路线图2040》2040年氢燃料电池汽车累计产量增至620万辆,加氢站数量增至1200个,燃料电池产量扩大至15GW。
5 氢能产业链
氢能产业链一般分为制氢、储运氢和加氢站构成,截至2021年3月末,我国加氢站共建成131座,其中108座在运营。此外,还有65座正在建设,122座在规划建设中。
来源:《电气设备行业储能系列报告之三:氢储能潜力巨大产业化尚需时日-210727(30页).pdf》