氫能的開發(fā)與利用正在引發(fā)一場深刻的能源革命
文章出處:責任編輯:人氣:-發(fā)表時間:2023-03-03 09:53:00【大
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氫能在交通、工業(yè)、建筑和電力等領域有著廣闊的應用前景。
在運輸部門,氫能被認為是減少長途運輸、鐵路、航空和航運中二氧化碳排放的最重要燃料之一。目前,中國主要生產(chǎn)氫燃料電池公交車和重型卡車,數(shù)量超過6000輛。在基礎設施配套方面,中國已建成250多座氫站,占全球總量的40%,居世界第一。根據(jù)北京冬奧組委的數(shù)據(jù),這些冬奧會展示了1000多輛氫燃料電池汽車的運行情況,配備了30多個氫加注站,這是世界上最大的燃料電池汽車示范應用。
目前,中國最大的氫能應用領域是工業(yè)領域。除了其能源和燃料財產(chǎn)外,氫能也是一種重要的工業(yè)原料。氫氣可以代替焦炭和天然氣作為還原劑,消除鋼鐵生產(chǎn)過程中的大部分碳排放。使用可再生能源電解水以生產(chǎn)氫氣,然后合成氨、甲醇和其他化學產(chǎn)品,促進了化學工業(yè)中二氧化碳的顯著減少和排放。
氫能與建筑的融合是近年來興起的綠色建筑新概念。建筑業(yè)需要消耗大量的電能和熱能,與交通和工業(yè)部門一起被列為中國的三大“主要能源消費者”。氫燃料電池的純發(fā)電效率僅為50%左右,而熱電聯(lián)產(chǎn)的整體效率高達85°,而氫燃料電池為建筑物發(fā)電,可回收廢熱用于供暖和熱水。當將氫氣輸送到建筑終端時,可以使用相對完整的國內天然氣管網(wǎng)將氫氣以低于20%的比例混合到天然氣中,并輸送到數(shù)千戶家庭。據(jù)估計,到2050年,全球10%的建筑供暖和8%的建筑能源由氫氣提供,每年可減少7億噸二氧化碳。
在電能領域,由于可再生能源通過電、氫和電的轉換而不穩(wěn)定,氫可以成為一種新的儲能形式。在低功耗期間,氫氣通過電解來自過量可再生能源的水而產(chǎn)生,并以高壓氣體、低溫液體、有機液體或固體材料的形式儲存;在用電高峰期,儲存的氫氣通過燃料電池或氫渦輪機裝置發(fā)電,然后連接到公共電網(wǎng)。然而,儲氫容量更大,可達100萬千瓦,儲存時間更長。它可以根據(jù)太陽能、風能、水資源等的性能差異進行季節(jié)性存儲。實現(xiàn)。2019年8月,中國首個兆瓦級氫儲能項目在安徽六安啟動,并于2022年成功并網(wǎng)。
同時,電氫耦合也將在中國建設現(xiàn)代能源系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。
從清潔低碳電氣化的角度來看,大規(guī)模電氣化是中國許多領域實現(xiàn)碳減排的有力途徑,例如交通運輸中的電動汽車,替代燃油車,建筑中的電加熱,替代傳統(tǒng)的鍋爐加熱。盡管如此,仍有一些行業(yè)難以通過直接電氣化實現(xiàn)二氧化碳減排。最困難的行業(yè)包括鋼鐵、化工、公路運輸、航運和航空。氫能具有能源燃料和工業(yè)原料的雙重財產(chǎn),在脫碳難的地區(qū)可以發(fā)揮重要作用。
從安全和效率的角度來看,氫能首先可以促進可再生能源的發(fā)展,并有效減少中國對石油和天然氣進口的依賴;其次,氫能可用于化學能源儲存和運輸