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氢能应用技术领域逐渐拓宽,促进“Power to X”模式发展

时间:2023-09-28

9月17日,由中国产业发展促进会氢能分会编写的《国际氢能技术与产业发展研究报告2023》(简称《报告》)在京发布。《报告》指出,随着产业技术快速发展,逐步明确氢的能源属性,氢能应用从化工原料向交通、建筑及能源领域快速渗透,未来氢能技术将有望在氢冶金、绿氢化工、氢储能等领域得到全面应用。

建筑领域

 

氢能正以热电联产作为主要方式,在日本、德国、韩国等国得到快速发展,日本已推广热电联产设备超过48万套,欧洲已部署热电联产设备10000余套,韩国安装了总功率7MW的热电联产系统,我国也正在山东开展“氢进万家”系列项目。

冶炼领域

 

以氢代碳成为钢铁行业绿色低碳、高质量发展的主要出路,欧盟国家和日本等都在积极探索氢能在冶金领域的应用,除中国外,全球目前在示范的氢冶金项目主要有数十个,氢冶金有望得到快速发展。

化工领域

 

氢作为原料应用具有较长的历史和成熟的经验,炼化、化工生产用氢占氢气需求总量的94.4%。未来,绿氢的引入将促进化工领域绿色发展。

与此同时,随着电解水制“绿氢”的发展与氢能多样化应用的融合,电力多元化应用“Power to X”模式方兴未艾,成为未来促进全球能源绿色转型的重要方向。“Power to X”是指将风能、水电或太阳能作为主要能源的可再生电力转换为其他能源载体或产品(X)。“Power to X”起源于电转气(“Power to G”),G主要包括氢气和甲烷,后来G扩展为X,X包括甲醇、氨等。

目前,欧洲在这一领域较为领先,去年3月,丹麦议会正式将这一模式列入国家发展战略,并为此拨款12.5亿丹麦克朗(约合11.8亿元人民币),以加快“Power to X”的发展进程,为国内外的航空、海上和陆地运输提供绿色燃料。在全球范围内,电力多元化转换总装机容量目前仅10多万千瓦,但根据目前拟在建项目,预计到2030年,电力多元化转换总装机将超过1100万千瓦。

在我国,随着2022年大批可再生能源制氢一体化项目的落地,绿氢化工取得快速发展,“Power to X”模式的探索也取得较大进展。《报告》指出,从化工领域用氢企业产量来看,据不完全统计,我国2022年合成氨产量约为6000万t、合成甲醇产量约8100万t,其氢气需求量分别达到约1059万t、1012万t,绿氢替代潜力巨大。其中,风光一体化绿氢合成氨项目市场关注度最高。

《报告》还强调,在电力领域,将氢能应用于新型电力系统中“源—网—荷—储”各环节,构成电氢耦合发展生态模式,采用电氢耦合,能够打破电网在新能源发电承载能力上的局限,使风光水等资源得到充分的开发利用,耦合不同能源形式。

在电源侧

 

利用可再生能源绿氢制备技术,将风能、太阳能等可再生能源电力清洁高效地转换为氢,氢在电源侧与可再生能源耦合,可促进大规模可再生能源消纳,提高可再生能源利用率。

在电网侧

 

利用氢能跨季节、长时间的储能特性,发挥氢的储能作用,可积极参与电网调峰调频辅助服务,提高电力系统安全性、可靠性、灵活性,实现跨地域和跨季节的能源优化配置。

在用户侧

 

通过氢燃料电池热电联供、区域电网调峰调频及建筑深度脱碳减排等应用,可扩展氢能在终端用能领域的应用范围和综合能源业务发展,推动冷—热—电—气多能融合互补,提升终端能源效率和低碳化水平。

 

来源:中国产业发展促进会氢能分会