一问到底丨按下发展“加速键” 氢能如何改变生产生活?

发布时间:2024-06-25 04:56:30 来源: sp20240625

  3月22日,国家能源局印发《2024年能源工作指导意见》,明确提出了要加快编制推动氢能产业高质量发展的相关政策,有序推进氢能技术创新与产业发展,稳步开展氢能试点示范,重点发展可再生能源制氢,拓展氢能应用场景。近年来,“氢能技术”已经成为能源领域国家重点研发计划项目,预计到2060年,我国氢气年需求量将超过1亿吨。那么,到底什么是氢能?它从哪里来?我们又为什么要发展氢能?它能应用在哪些领域?来看看按下发展“加速键”的氢能产业,如何改变生产生活?

  灰氢 蓝氢 绿氢 “多彩”氢能有何不同?

  提起氢能,您最先想到的是什么,是小时候玩的氢气球,还是课堂上的电解水实验?您知道吗?氢能分为灰氢、蓝氢、绿氢,“多彩”氢能如何产生,又有何不同?

  简单理解,氢和氧反应产生的化学能就是氢能。氢是宇宙中分布最广泛的物质,在地球上主要以化合态的形式出现,比如水就是一种含氢的化合物。根据氢能的形成过程,我们一般将氢能分为灰氢、蓝氢与绿氢。灰氢主要是通过煤炭、天然气等化石燃料燃烧产生的氢气,在生产过程中会有二氧化碳等排放。目前,市面上绝大多数氢气是灰氢,约占当今全球氢气产量的95%。蓝氢,是指采用了碳捕集措施的化石能源制得的氢气,碳排放强度大幅度降低。而绿氢,则是指利用可再生能源分解水得到的氢气,是一种比较理想的氢能源。

  我们为什么要发展氢能?

  大自然中有许多不同的能量,近些年来,像是风能、水能、太阳能等新能源都在快速发展,那么我们为什么还要大力发展氢能产业呢?

  首先,氢能是一种清洁低碳、灵活高效的能源,对于促进全球经济脱碳,特别是在工业和交通领域有着不可或缺的替代作用。其次,氢能还兼具能源和原料双重属性,与电能相比,它便于储存、方便运输,可以作为载能体,替代电能参与到交通、发电、储能、工业等领域,应用场景丰富。还有一点就是实现能源自主安全可控,可再生能源制氢可以利用我国广阔的国土面积,使用风光绿电制氢。2019年3月,氢能首次被写入《政府工作报告》。2022年,我国出台了《氢能产业发展中长期规划》,首次明确地提出氢在能源体系当中所占的重要地位。而在今年的《政府工作报告》中,也指出“加快前沿新兴氢能、新材料、创新药等产业发展”。可见发展氢能产业具有重要意义。

  我国首列氢能源市域列车长什么样?

  那么,氢能已经在哪些领域大展身手了呢?您听过氢车、氢舟、氢卡吗?下面我们就去看看氢能的具体应用场景。

  3月21日上午,由中车长客自主研制的我国首列氢能源市域列车在吉林长春,进行了时速160公里满载运行试验,标志着氢能在我国轨道交通领域应用取得新突破。在当天的试验过程中,列车以每小时160公里的速度运行,每公里平均能耗仅为5千瓦时,最高续航里程可达1000公里以上。列车能源供应方式不同于接触网供电方案,具有噪声小、零碳、环保的特征。

  我国首艘氢能源船舶首航意味着什么?

  看完了氢列车,我们再来看看中国首艘氢燃料电池动力示范船三峡氢舟1号。

  去年年底,三峡氢舟1号在湖北宜昌顺利完成首航,它总长49.9米、型宽10.4米、型深3.2米,乘客定额80人,主要采用氢燃料电池动力系统,氢燃料电池额定输出功率500千瓦,最高航速28公里/小时,巡航航速20公里/小时,续航里程可达200公里。这艘船首航标志着氢燃料电池技术在中国内河船舶应用实现零的突破。

  氢能源车免收高速费释放何种信号?

  目前,氢能汽车是应用比较广泛的领域,主要为氢燃料电池车。最近,山东省率先对氢能源车出台了新政策,从今年3月1日起对安装了ETC套装设备的氢能车辆免收高速公路通行费。

  在位于济南市莱芜区的一家加氢站,氢能重卡驾驶员唐文科一大早便前来加氢,为前往青岛董家口港拉货做准备。说起山东对氢能源车辆免收高速费这件事,他给我们算了一笔账。

  按照山东省2023年氢能汽车保有量1200辆测算,每公里节省0.8元,可为氢能汽车运营企业让利超过15600万元,对应年用氢量约为1920吨。

  氢能汽车会取代传统电动汽车吗?

  2023年,我国氢燃料电池汽车销量呈现增长态势,全年售出5791辆,同比增长72%。氢能汽车与传统电动汽车有何不同?

  专家表示,氢能汽车和纯电动汽车并不是二选一的关系,而是相互补充共同构成新能源交通格局。电动汽车在乘用车和轻型商用车领域优势明显,而氢能汽车由于其加氢速度快,低温损耗小等突出特点,未来主要的发展方向为大型商用车领域,例如公交、长途重型卡车等,拥有广阔的发展前景。

  氢燃料电池汽车作为氢能产业的重要一环,保持着良好的发展趋势。中汽协的数据显示,2023年全国燃料电池汽车产销分别增长55.3%和72.0%,在技术方面,燃料电池系统成本下降到每千瓦3000元,比2020年降低了80%。

  目前,我国已形成涵盖制、储、运、加、用等各环节完整的氢燃料电池汽车产业链,是全球燃料电池汽车产业链最完整的国家之一。

  发展氢能产业要应对哪些挑战?

  氢能产业潜力巨大,发展前景广阔。然而,就像任何新兴产业一样,氢能产业在其发展过程中也需要更多的配套,那么,发展氢能产业,还要应对哪些挑战呢?

  氢能产业链涵盖制氢、储运、加注及应用等多个环节,每个环节的技术突破都是推动整个产业发展的关键。专家表示,在技术层面,还需加强制备、储运和利用方面的技术储备与研发,特别是在制氢领域的电氢耦合技术、储运领域的关键材料以及管道输送的示范试验等方面取得突破。

  制氢储氢输氢用氢 如何打通氢能链条?

  电力规划设计总院副总工程师 徐东杰:近几年在氢能的各个环节,制氢、储氢、输氢、用氢,各个环节都取得了比较好的进展。

  目前,山东省已建成济青氢能高速公路,35座加氢站,氢能汽车保有量超过1200辆。按照计划,2025年氢能汽车保有量达到1万辆。

  电力规划设计总院副总工程师 徐东杰:实际上全国还有一些省区专门也研究了交通领域支持氢能发展的一些举措,随着山东政策的出台,示范的效应会逐渐地显现。

  如何降低“可再生能源氢”的成本?

  刚才我们提到,可再生能源制氢是最环保最理想的氢能制造方式,但它目前还面临着成本比较高、占比比较低的问题。我国发展氢能,该如何让绿色的“可再生能源氢”降本扩需呢?

  电力规划设计总院副总工程师 徐东杰:目前我们国家的氢能消费量大概就是每年四千万吨,其中大部分来源还是来自煤制氢、天然气制氢、副产氢,作为可再生能源制氢占比比较低。

  目前,我国可再生能源制氢成本比较高。数据显示,煤制氢成本约为9~13元/公斤、天然气制氢约为10~18元/公斤,可再生能源电解水制氢成本受电力成本影响较大,约为15~45元/公斤。目前,加氢站的氢气价格大约在50-60元/公斤。如果与汽柴油相竞争,价格需要降低到25-35元/公斤,目前差距还很大。

  随着可再生能源发电技术的不断进步和成本的持续降低,包括弃风、弃光的有效利用,可再生能源制氢的效益将进一步提升,成本也将相应降低。同时,管输技术的发展也将为氢能的大规模应用提供可能。

  电力规划设计总院副总工程师 徐东杰:我们有利用天然气的管网,有这种掺氢的技术,可以进一步使氢能进入千家万户,另外还有纯氢的管道,可以做远距离跨省区的氢能资源优化配置。

  (央视新闻客户端 总台央视记者 张伟 济南台)

【编辑:曹子健】