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行业新闻

魏锁:世界氢能产业加速布局

发布时间:2022-06-23 08:35:22  
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全球能源结构正在向以清洁能源为主体的新型能源系统方向转变,氢能作为最具发展潜力的清洁能源之一,一方面能有效解决可再生能源大规模发展面临的消纳问题,另一方面也是实现交通、工业和建筑等领域大规模深度脱碳的有效路径。各国积极布局氢能产业,全球已有20个国家和地区发布氢能发展战略,氢能产业发展呈现以下趋势。

氢燃料电池产业化浪潮加速。经过近30年持续研发,燃料电池在能量效率、功率密度、低温启动等方面取得突破性进展,新一轮燃料电池汽车产业化浪潮正在迫近。国际领先企业已开展燃料电池电堆、催化剂、质子交换膜及燃料电池汽车等商业布局,燃料电池产业正从小规模示范转向大规模商业化应用。

低碳氢能呈现巨大发展空间。当前,传统化石能源制氢仍是主要制氢方式,占全球氢气产量的78%以上,但低碳制氢取代传统能源制氢的速度正在加快。包括蓝氢和绿氢在内的低碳制氢技术快速发展,全球各大能源公司多倾向将化石能源制氢和副产氢配备碳捕获、封存及利用技术(CCUS)作为向绿氢过渡阶段的主要制氢技术,同时电解制氢设备运营规模提升,2021年全球低碳制氢产能达55万吨/年,新增电解制氢设备运营规模468MW(兆瓦)。在全球节能减排大背景下,“可再生能源+氢能”替代化石能源成为能源变革的重要方向,据不完全统计,截至2021年,全球约有500个氢能项目,其中约120个在建绿氢项目,全球规划中的吉瓦级绿氢项目规模合计达144.1GW(装机容量)。

储运技术成为氢能产业链发展的关键。从全球氢储运技术来看,主要以管道、高压气态、低温液态等形式为主,各国依托既有产业技术和基础采取不同储运方式。欧洲以发展管道输氢为主,利用现有天然气基础设施逐步建设泛欧洲氢气管网,预计2040年总长度达2.3万公里;美国管道输氢和液态储运技术成熟,拥有全球一半里程的输氢管道,运营15座以上液氢工厂,总产能超过326吨/天,居全球首位;日本和韩国正发展有机化合物、液氨和液氢的跨洋运输供应链。

加氢站建设稳步推进。全球加氢网络建设加快,截至2021年全球建成加氢站800多座,其中30%为液氢加氢站,主要分布在日本和美国,欧洲大多数加氢站采用站内电解水制氢技术,我国35MPa(车载储氢瓶压力等级)商用车加氢站及混合加氢站布局速度居全球首位。从各国发展战略看,预计2030年全球加氢站数量将超过4500座,形成多元化、网络化氢能基础设施体系。

氢能应用领域逐渐拓宽。随着产业技术快速发展,氢能能源属性逐渐明确,有望在氢冶金、绿氢化工、氢储能、综合能源、智慧能源系统中全面应用。同时,国际氢能标准体系日趋完善,截至2021年ISO(国际标准化组织)氢能技术现行标准为89项,主要涉及氢能储运、氢能安全、氢能检测试验方法、氢能制取设备和加注环节关键部件;IEC(国际电工委员会)燃料电池方面技术现行标准26项,主要围绕燃料电池术语、燃料电池模块以及不同类型燃料电池的安全性、相关试验及测试方法等方面。

近年来,我国已初步形成较为完整的氢能产业链,自主化水平快速提升,氢能技术基本能够支撑产业发展。具体看,一是政策体系不断完善。目前已启动两批燃料电池示范城市群建设,“氢进万家”等一系列支持产业发展政策相继出台,各省(区、市)因地制宜布局氢能产业,累计出台相关政策164项。二是产业规模快速增长。2021年我国氢气总产量达3300万吨,应用场景进一步扩大,交通领域燃料电池汽车保有量近9000辆,工业、建筑、分布式能源领域应用正加快布局。三是氢能技术研发持续突破。制氢环节,可再生能源电解水制氢是主要发展方向,我国碱液制氢技术全球领先,质子交换膜制氢技术正加速发展;储运环节,目前氢气运输以20MPa高压气态储运为主,管道输氢、液氢储运技术和装备处于研发验证阶段,化合物储氢在局部地区实现应用;应用环节,氢燃料电池领域快速突破,催化剂、质子膜、碳纸、膜电极、电堆等多项技术已实现国产化。与国际先进技术相比,我国在氢能各个环节装备及产品性能、使用寿命、制造工艺等方面还有一定差距,特别是高性能材料和精密制造部件仍存在“卡脖子”现象,在产业规模、技术水平、材料研发、生产工艺、专利和标准输出等方面仍需加强创新攻关。

总体来看,国际氢能产业尚处于培育期。我国虽起步较晚但发展较快,具备快速推进氢能规模化应用与技术迭代升级的能力和条件,有着巨大的市场空间,有望在2030年前达到国际先进水平。(魏锁:中国产业发展促进会氢能分会会长)

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