制约“绿氢”发展的主要障碍是氢的远距离运输。液化氢必须冷却到-253℃才能装运。而运输以液态氨形式储存的化合氢要容易得多,只需将它冷却到-33℃。因此,世界上大多数大型氢出口项目都在考虑运输绿氨。作为‘绿氢’的化合储存介质,绿氨的运输十分便利,但考虑‘绿氢’的能源利用效率,应提升氢—氨—氢的转换效率,并发展氨分解制氢的大容量装备、纯化技术以及与终端产品的系统集成技术,逐步使绿氨储氢环节融入氢能大产业链。在成本方面,制取一公斤氢气约需60度电,“绿氢”的价格主要与可再生电力成本相关,可再生电力度电成本必须降到0.2元以下才与“灰氢”成本相当。虽说绿氢是方向,但现阶段,由于体制、机制、技术、商业等谁诸多因素的影响,绿氢不能迅速大规模导入市场。智能氢
绿氢预计将在能源转型中发挥重要作用。但我们需要正视其面临的一些障碍。了解这些障碍,我们才能在制定政策时有明确的目标。首先是运输氢的专门使用的基础设施仍然缺失,然后是氢能在终端应用场景依然存在挑战,比如公众缺乏对绿色工业产品的需求,而在航运中使用氢和绿色氨,也存在一定的技术壁垒。不过较关键的障碍是绿氢和绿色产品的高成本。绿氢的竞争对手,是化石燃料和高碳氢。在2020年,电解槽的投资成本约为750美元/千瓦,可再生能源的价格也达到了历史较低水平,降至20美元/兆瓦时,但绿氢的成本仍将在4-6美元/千克左右或更高。而相比之下,灰氢的成本只为为1-2美元/千克。因此,政策制定者将扮演必要的角色,帮助绿氢变得更具竞争力,并解决所有面临的问题。智能氢绿氢从源头上杜绝了碳排放,是真正意义上的清洁能源。
受到众多因素的影响,现有的区域和全球能源转型设想方案中绿氢的作用有很大的不同。首先,并非所有设想方案都以相同的温室气体减排目标为目标。温室气体减排目标越大,系统中的绿氢量就越大。对于低水平的脱碳,可再生动力和电气化可能就足够了。但随着低碳化目标的深入,绿氢将在未来能源结构中发挥更大的作用。其次,并不是所有的方案都依赖于同一套扶持政策。例如,取消化石燃料补贴将增加无碳解决方案的空间。第三,不同情景下可供选择的技术方案不同。更加重视核电、碳捕获、使用和储存以及生物能源的社会和可持续性挑战的情景,预计这些技术对能源转型的贡献有限,因此需要更多地使用绿氢。
氢储能适用于大规模储能、长周期能量调节、新能源消纳、削峰填谷、热电联供,备用电源等诸多场景。储氢技术主要包括:低温液态储氢、高压气态储氢、有机液体储氢和多孔材料及金属合金等物理类固态储氢等。氢气储运技术是氢气高效利用的关键,也是制约氢气大规模发展的重要因素。氢气储存方面,目前低温液态储氢在美国、日本等发达国家已有商业化应用,我国对该技术要求严格。对于低温液化储氢的重点设备氢透平膨胀机与低温阀门等主要依赖于进口,液氢储罐制造技术与装备与国外也有一定的差距。氢气运输方面,目前燃料电池车发展规模较小,氢气需求较少,加氢站分散分布,氢气的运输以长管拖车为主。长管拖车运输方便,技术成熟,是当前国内外运输氢气到加氢站的主要方式。随着综合能源系统与绿氢产业的快速发展,综合能源系统氢能耦合应用场景将会成为未来典型的应用场景之一。
氢能具有能量密度大、热值高、储量丰富、来源宽泛、转化效率高等特点,是清洁的二次能源,可以作为高效的储能载体,是可再生能源实现大规模跨季节储存、运输的有效解决方案,被**学者认为是较具有应用前景的能源之一。绿氢是指可再生能源转化的电力电解水所制备的氢气,因其从生产到消费全过程碳排放量几乎为零而被称为“绿氢”。利用富足的可再生能源电解制氢,运用储存和运输技术,将氢输送到能源消费中心多元化利用,可以有效解决风电、光伏、水电等可再生能源不稳定以及长距离输送的难题。绿氢技术是利用可再生能源制氢,将可再生能源通过太阳能电池、风机、水泵等发电机组转换成电能,电能通过电解水制氢设备转换成氢气,将氢气储存或直接输送至氢气应用终端,作为电力或交通运输燃料、化工原料等以满足各行业对于氢能的需求。除传统的电解水制氢外,近年来还衍生了一些尚处于实验室研究阶段的新型制氢技术,如太阳能制氢、生物质制氢、核能热利用制氢等。氢能、电池等储能方式可提供不同时间尺度上的储能方案,保障消纳的前提下实现可再生能源大规模开发利用。智能氢
提高绿氢经济性主要依靠可再生能源发电成本的下降,电解槽能耗和投资成本的下降及碳税等政策的引导。智能氢
绿氢政策依赖于几大支柱:第1个支柱是来源保障认证制度。绿氢需要认证体系进行认证,使较终用户和有关部门了解氢能的来源和质量。第2个支柱则是关注治理体系和有利政策。一方面要征求民间团体和工业界的意见,这样做的好处是有了政策扶持的宽泛基础,就可以为绿氢的参与者创造有利环境,为整个能源和社会体系增加价值。另一方面要采取措施保持工业竞争力和创造出口机会,政策制定部门可以评估绿氢价值链中的哪些环节可以在国内生产,对比其他国家,评估本国现有的生产能力。较后,要在制定政策的时候找出经济增长和创造就业的机会。作为战略的一部分,政策制定部门应评估氢能源产业对经济体系带来的价值及其对相关行业的影响,从而量化设备制造、建设和运营以及供应链和支持行业中间接创造的就业岗位数量。智能氢
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