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發(fā)展氫能技術(shù)助力實現(xiàn)碳中和目標(biāo)

來源:本站  發(fā)布時間:2021年08月03日 作者:

氫能不僅是動力的重要來源,更重要的是其能源屬性可以助力構(gòu)建以新能源為主體的新型電力(能源)系統(tǒng),發(fā)展氫能技術(shù)是實現(xiàn)碳中和的重要途徑。

固態(tài)氧化物電池(SOC)是實現(xiàn)氫能利用的關(guān)鍵途徑,既可以電解水產(chǎn)生氫,又可以共解二氧化碳,還可以提供低碳(零碳)電力,實現(xiàn)跨季儲能。發(fā)展SOC及其相關(guān)技術(shù),是未來新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)的重要選項,超前布局“綠色氫”“綠色碳”“綠色電”等低碳技術(shù),進而構(gòu)建新能源為主體的新型電力(能源)系統(tǒng),有助于盡早實現(xiàn)碳達峰、碳中和。

隨著應(yīng)對氣候變化問題成為全球各國政府的共識,推進碳達峰、碳中和成為全球大趨勢,也正式提上了各國政府工作的議程和時間表。



控制好二氧化碳排放是實現(xiàn)碳達峰、碳中和(以下簡稱“雙碳目標(biāo)”)的核心。據(jù)研究發(fā)現(xiàn),二氧化碳與全球氣溫升高存在明顯的、線性的正相關(guān)關(guān)系。研究結(jié)論指出,當(dāng)全球溫升超過2攝氏度時,海平面上升、冰川融化,整個自然生態(tài)系統(tǒng)都將遭受不可修復(fù)的破壞。作為二氧化碳排放的主要來源之一,能源電力行業(yè)在我國實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的過程中扮演著領(lǐng)軍者、主力軍的角色,我們必須探索打造屬于未來的低碳(零碳)能源電力系統(tǒng)。

氫具有能源屬性,是最清潔的二次能源,能源系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)“宜電則電,宜氫則氫”。氫來源廣泛,氫作為能源,能源密度高,可實現(xiàn)完全零排放、可循環(huán),是除可再生電力之外最清潔的能源利用方式。同時,氫能利用是能夠與化石燃料清潔低碳利用、可再生能源規(guī)模化利用互相并行的一種可持續(xù)能源利用路徑。氫不像電、不需要每分每秒都實現(xiàn)平衡。



目前,氫的來源主要還是化石能源:全球年產(chǎn)氫5000萬噸,其中96%來源于傳統(tǒng)能源的化學(xué)重整,4%來自于電解水(真正的綠色制氫)。據(jù)報道,當(dāng)可再生能源制氫成本達到1美分的時候,它就比其它所有的常規(guī)制氫方式都要有競爭力。

綠氫的未來,取決于電價是否便宜、設(shè)備和技術(shù)是否成熟以及政府政策支持的力度是否足夠。水電、海上風(fēng)電、陸上風(fēng)電、光伏制氫成本目前都比煤制氫要高,但它們都呈下降趨勢,未來遲早會低于煤制氫。

除此之外,氫能發(fā)展還要考慮一個問題——氫的運輸。歐洲使用了管道輸送的方式,因為他們有龐大的天然氣管道網(wǎng)絡(luò)有關(guān),經(jīng)過一定改造,歐洲的管道就可以用于輸氫。但中國的燃氣管道由于管道材質(zhì)的原因,還需要經(jīng)過專門的研究和改造。



氫能輸送還可以實施氫化工,即將綠氫就地轉(zhuǎn)換為氨或甲醇等,在常溫常壓下進行運輸。氨或甲醇不僅是高附加值的化工產(chǎn)品,而且更是高效的清潔能源。

另一方面,“雙碳”目標(biāo)是否能夠順利實現(xiàn),關(guān)鍵是能否建成以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。到2060年,90%的電力將來自清潔能源,即主要來自風(fēng)、光。由于風(fēng)、光電能的間歇性和波動性,確保電力系統(tǒng)的全時域功率平衡將是新型電力系統(tǒng)必須要面對和要解決的主要問題,同時,以清潔能源為主體的電力系統(tǒng)具有弱轉(zhuǎn)動慣量的問題,如何確保系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定,將是一個必須解決的重大課題。



固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)將會為未來新型電力系統(tǒng)提供一個重要和有效的解決方案。一是可以逐步替代燃煤電站,為系統(tǒng)提供高效能的全時域儲能,填補風(fēng)、光電能間歇性造成的系統(tǒng)功率缺額,支撐電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行,二是利用其700攝氏度以上工作溫度的特點,可以與汽輪機組成聯(lián)合循環(huán)機組,為電力系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)動慣量,三是其輸入不僅可以是氫能,還可以是天然氣、煤氣和沼氣等燃料氣,通過固體氧化物燃料電池前置的重整裝置可以將氫能和二氧化碳分離,實現(xiàn)二氧化碳回收和零碳發(fā)電。

氫能技術(shù)是實現(xiàn)碳中和的重要途徑之一。氫能是最清潔的綠色能源,發(fā)展綠氫是中國氫能產(chǎn)業(yè)的重要選項,發(fā)展SOC及其相關(guān)技術(shù),是未來新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)的重要選項。




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