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建规模化氢能产业链:储氢与输氢初现端倪

日期:2021-07-28    来源:我的钢铁网  作者:巩翰林

国际氢能网

2021
07/28
11:03
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关键词: 氢能源产业 物理储氢技术 高压储氢

《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》指出,在2030年碳达峰情景下,中国氢气的年需求量将达到3715万吨,在终端能源消费中占比约为5%。在2060年碳中和情景下,中国氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右,在终端能源消费中占比约为20%。而碳中和背景下,“绿氢”将成为未来制氢发展趋势。从“绿氢”资源分布来看,西部地区广阔的土地资源和良好的光照条件,可开发的“绿氢”资源超过3亿吨,将成为未来重要的“绿氢”生产基地。但中国西部远离中东部的能源负荷中心,需要远距离的输送。因此构建规模化的氢气“储”“输”体系将成为氢能发展的关键之一。

储氢:方式多元化 技术储备不足

全球氢气的储存方式主要分为三种路径:物理储氢技术、化学储氢技术和其他储氢技术。

主要储氢方式

物理储氢技术:主要分为高压气态储氢和低温液态储氢。

高压气态储氢是目前应用最为广泛的储氢技术,具有充装释放速度快、技术成熟以及成本较低等优点,但高压储氢通常需要能够承受高压的储氢压力容器,体积储氢密度不高,而且氢气压缩过程能耗较大。

深冷液化储氢是将氢气液化压缩后进行储存,目前主要用于军事与航天方面,商业化应用刚刚起步,据了解仅日本有商业化应用案例。

化学储氢技术:主要指有机液态储氢,通过加氢反应将氢气固定到芳香族有机化合物,并形成稳定的氢有机化合物进行储存。该技术尚未进行商业化。

其他储氢技术:主要指吸附储氢技术,如通过金属合金多孔材料、碳基材料、氢化物等进行氢气储存,需要时再通过改变条件释放氢气。该技术大多处于研发阶段。

综合来看,高压储氢技术比较成熟,在一定时间内将是国内主要的储氢技术。但由于其存有安全隐患、质量体积比低的问题,预计将逐步被其他方式替代。

输氢:大规模氢能运输依赖管道

目前能源氢主要运输方式为气氢拖车、液氢槽车、氢气管道三种。目前国内主要运氢方式为气氢拖车,该方式技术相对成熟,比较适合近距离运输、输送量较低,更适合日用量较低的用户。液氢槽车输气能力较气氢拖车大幅提高约10倍左右,但气氢到液氢的转换成本较高,导致经济性下降。由相关研究资料测算,两者运输成本相差近50%。

管道运输方面,初期基础投资巨大、建设周期长,适合大规模连续氢气供应。由于氢气是在低压状态下运输,规模运输下运氢成本优势明显。受国内资源分布不均影响,未来国内输氢管道将逐渐增加,管道运输将成为能源氢,特别是绿氢资源跨区域调动的最优选择。

输氢:长输管线经济性比对

西部地区可开发的“绿氢”资源超过3亿吨,具备较强的规模优势,因此预计未来“西氢东送”将成为“西电东送”、“西气东送”并行的国家战略能源转移方式。与天然气管道相比,目前的氢气管道压力低、管径小、输送规模小,从单位能源输送效率来看,目前的单位能量的输送费用是天然气主干网的 40 倍,是特高压电网的 25 倍。但从管道输送氢气的技术发展和规模效应释放,预计将在未来将接近天然气的能量输送成本。

输氢管道的建设将和未来的氢能规模密切相关,未来中国若要实现大规模氢能输送与用氢,管输将成为能源氢的重要运输方式。


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