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氢能廿年|干勇:“双碳背景”下氢能发展的几点思考

作者:编辑部 2021-12-14 18:31:29 来源:新能源汽车网

  2021年12月14日,由上海燃料电池汽车动力系统有限公司(简称:上燃动力)主办的2021氢能产业高峰论坛在上海举行。本次论坛以“氢能廿年 燃动未来”为主题,政府主管部门领导、国内外相关氢能领域专家、示范应用企业负责人及相关产业代表,围绕国内外氢能产业发展里程、构建氢能经济助力实现“双碳目标”等热点话题、议题展开深入探讨。

  会上,中国工程院院士干勇以“‘双碳背景’下氢能发展的几点思考”为题进行在线主旨演讲,以下为演讲内容实录:

  各位嘉宾,各位同仁,下边我要和大家交流的题目是“双碳目标下氢能发展的几点思考”。习总书记在75届联合国大会向国际社会作出碳达峰碳中和的郑重承诺,我们以能源绿色低碳发展为关键实现碳达峰碳中和目标,构建清洁能源低碳安全体系,二氧化碳排放2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右,风电太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上,力争2030年前实现碳达峰,2060年实现碳中和。

  第一个化石燃料时代向绿色能源时代转变。国家能源研究院有一个模型,对双碳目标下各类型的电源发展进行预期,2030年在碳达峰情况下,我们总装机容量现在2021年22亿千瓦左右,2060年达到48亿千瓦左右,占总装机容量24.6%,发电9万亿千瓦,占比整个发电量50.2%,这时候化石能源发电量仅仅只有13%,装机比只有9%。但是有一点说明了,可再生能源、光电光伏和风电装机速度是非常快的,量也不小,我们看看储能未来的发展,由于带波动性的光伏和风电利用,所以突破储能的技术成为未来一个必然要走的路,而且突破一些高端前沿储能技术,包括压缩控机,钠离子电池储能等等。

  可再生能源的波动性和随机性提出了三大挑战,第一个发电设备的低抗扰性和弱支撑性,氢能具有大规模长周期优势,可实现电力时间空间转移,它可以永久保存,可以运输到任何地方。所以当务之急,我们要建立低成本、大规模绿色经济新体系。 氢能利用将促进人类社会生产方式和生活方式的变化,它比电更容易储存,可以利用管网运输,而且可以降低绿色能源成本,这里边也包括关键核心材料,零件、部件相关的一些材料和零部件,就不一一细说了。

  氢能与燃料电池技术推动了汽车、分布式发电等新兴产业的发展,我们可以在3-5分钟充电,把氢能燃料加进去,续航可以达到500公里以上。包括分布式热电联供和深海潜器和无人机等,都可以利用密度高的氢能。

  第二个运用,目前氢能重点是氢能重卡时代,重载柴油车的氢燃料电车应用是当务之急。因为柴油车氮氧化物排放量占排放总量68.3%,氢燃料电池不同点重载和续航里程,它的能量密度很高,所以港口是一个最好的应用示范点。开创氢能重大时代要优先发展氢能源,还可以与商用物流车一起,现在已经达到了共识,我们看到张家港已经开始进行氢燃料电池重卡的一些活动,特别是我们统计了9个港口,每一个月这几个港口需要的柴油400万吨,如果由氢能来代替,每个月需求量也是不小的,所以这个不光是技术驱动,而且实际解决环保和环境问题。

  第三个是跨行业氢循环经济,我们看到钢铁集团最近开展氢冶金,十多年前这个就开始了,现在宝武准备建一个百万吨氢冶金示范基地,主要氢来自于海上风电。第二个准备建立负氢冶金示范,它的氢来源于新疆南疆建设大量的光伏电池,这种绿色能源,绿氢,一旦转化率到28%,光伏发电成本可以降到1毛钱左右,绿氢成本可以在和现在冶金中能够占有优势,可以大量推广,这是跨行业的轻循环经济的利用。

  第四个固态储氢,现在开始起步我们氢的利用,我觉得从安全角度考虑,目前最好的一种方式是固态储氢,特别是镁氢二,镁氢二储氢的能力和安全性已经进行深入研究,具有商业化发展前景的储存和运输方式,它甚至可以比储氢的质量密度还要高,它固态储氢车可以装一吨到两吨氢气,所以以后固态储氢是一种非常重要的场景。

  氢能未来的发展重点是突破氢的绿色基础,研发可再生能源高效低成本的技术,建立大规模的供氢体系,包括氢燃料电池关键核心技术,提高关键材料和核心内部国产化能力。

  最后结语,我对碳中和氢能需求预测,国际能源所预计2050年总用能降低8%,但是其经济规模扩大2倍。煤炭用量减少98%,我们自己规划中化石能源,我们要降到20%,比国际能源署稍高。

  第二个,全球氢能需求应用领域的预测,低碳氢占比达到70%,2030年用氢量总2亿吨,到50%的低碳氢来自于电解,对于商业用氢就是7000万吨,这个比较高。另外绿氢在氢燃料电池中,包括氢在其他领域的应用中,都是占一个很高的比例,主要是绿氢为主。

  另外我国煤电中,氢替煤是焦点问题,2050年需要80%替代率,我国2050年需要1.6亿吨氢,我们至少进行降到20%以内进行碳中和。如果80%煤炭由氢替代,至少是6000万吨…如果全球4500万吨氢用钢铁冶金,如果我们占比50%大概需要2000万吨用于轻冶金,化工大概也要2000多万吨,所以我国2050年-2060年总计需氢汽1.6亿吨,这是国际能源所预测。

  下一步研究计划,2050年必须有6000万吨以上的绿氢作为燃煤发电的替代燃料,才能替代足够大于80%的燃煤。该场景下绿氢燃料对于电力将起到压舱石作用,保障电力系统稳定性。最后对于电池和燃氢发电装置,共同实现电网的调峰、调频,提升电网灵活性,实现氢能在长周期储能应用,需要进一步细化分析关键技术和应用场景,建立数学模式,谢谢大家。

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