[Abstrak]Tenaga hidrogen adalah sejenis tenaga sekunder dengan sumber yang banyak, karbon hijau dan rendah, dan aplikasi yang luas.Ia boleh membantu penggunaan tenaga boleh diperbaharui secara besar-besaran, merealisasikan pencukuran puncak berskala besar bagi grid kuasa dan storan tenaga merentas musim dan wilayah, dan mempercepatkan promosi industri, pembinaan, pengangkutan dan bidang rendah karbon yang lain.negara saya mempunyai asas yang baik untuk pengeluaran hidrogen dan pasaran aplikasi berskala besar, dan mempunyai kelebihan yang ketara dalam membangunkan tenaga hidrogen.Mempercepatkan pembangunan industri tenaga hidrogen ialah laluan penting untuk membantu negara saya mencapai matlamat peneutralan karbon.Beberapa hari lalu, Suruhanjaya Pembangunan dan Pembaharuan Negara dan Pentadbiran Tenaga Negara bersama-sama mengeluarkan "Rancangan Jangka Sederhana dan Jangka Panjang untuk Pembangunan Industri Tenaga Hidrogen (2021-2035)".Pembangunan dan penggunaan tenaga hidrogen mencetuskan revolusi tenaga yang mendalam.Tenaga hidrogen telah menjadi kod baharu untuk mengatasi krisis tenaga dan membina sistem tenaga moden yang bersih, rendah karbon, selamat dan cekap.
Krisis tenaga telah membuka jalan penerokaan pembangunan dan penggunaan tenaga hidrogen.
Tenaga hidrogen sebagai tenaga alternatif memasuki bidang penglihatan orang ramai, yang boleh dikesan kembali ke tahun 1970-an.Pada masa itu, perang di Timur Tengah mencetuskan krisis minyak global.Untuk menghilangkan pergantungan kepada minyak yang diimport, Amerika Syarikat mula-mula mencadangkan konsep "ekonomi hidrogen", dengan alasan bahawa pada masa hadapan, hidrogen boleh menggantikan minyak dan menjadi tenaga utama yang menyokong pengangkutan global.Dari tahun 1960 hingga 2000, sel bahan api, alat penting untuk penggunaan tenaga hidrogen, berkembang pesat, dan aplikasinya dalam aeroangkasa, penjanaan kuasa dan pengangkutan telah membuktikan sepenuhnya kemungkinan tenaga hidrogen sebagai sumber tenaga sekunder.Industri tenaga hidrogen mengalami kemerosotan rendah sekitar tahun 2010.Tetapi pengeluaran kenderaan sel bahan api "masa depan" Toyota pada 2014 mencetuskan satu lagi ledakan hidrogen.Selepas itu, banyak negara telah berturut-turut mengeluarkan laluan strategik untuk pembangunan tenaga hidrogen, terutamanya menumpukan pada penjanaan kuasa dan pengangkutan untuk menggalakkan pembangunan tenaga hidrogen dan industri sel bahan api;EU mengeluarkan Strategi Tenaga Hidrogen EU pada 2020, bertujuan untuk menggalakkan tenaga hidrogen dalam industri, pengangkutan, Penjanaan kuasa dan aplikasi lain dalam semua bidang;pada tahun 2020, Amerika Syarikat mengeluarkan "Pelan Pembangunan Rancangan Tenaga Hidrogen", merumuskan beberapa petunjuk teknikal dan ekonomi utama, dan dijangka menjadi peneraju pasaran dalam rantaian industri tenaga hidrogen.Setakat ini, negara yang menyumbang 75% daripada ekonomi global telah melancarkan dasar pembangunan tenaga hidrogen untuk menggalakkan pembangunan tenaga hidrogen secara aktif.
Berbanding dengan negara maju, industri tenaga hidrogen negara saya masih di peringkat awal pembangunan.Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, negara saya telah memberi lebih perhatian kepada industri tenaga hidrogen.Pada Mac 2019, tenaga hidrogen telah ditulis ke dalam "Laporan Kerja Kerajaan" buat kali pertama, mempercepatkan pembinaan kemudahan seperti pengecasan dan penghidrogenan dalam domain awam;Termasuk dalam kategori tenaga;pada September 2020, lima jabatan termasuk Kementerian Kewangan, Kementerian Perindustrian dan Teknologi Maklumat akan bersama-sama menjalankan aplikasi demonstrasi kenderaan sel bahan api, dan memberi ganjaran kepada aglomerasi bandar yang layak untuk aplikasi perindustrian dan demonstrasi teknologi teras utama kenderaan sel bahan api ;Pada Oktober 2021, Jawatankuasa Pusat Parti Komunis China dan Dewan Negara mengeluarkan "Pendapat tentang Melaksanakan Konsep Pembangunan Baharu dengan Tepat Sepenuhnya dan Melakukan Kerja Baik dalam Peneutralan Karbon" untuk menyelaraskan pembangunan keseluruhan rantaian tenaga hidrogen "penggunaan-storan-pengeluaran";Pada Mac 2022, Suruhanjaya Pembangunan dan Pembaharuan Negara mengeluarkan "Rancangan Jangka Sederhana dan Jangka Panjang untuk Pembangunan Industri Tenaga Hidrogen (2021-2035)", dan tenaga hidrogen telah dikenal pasti sebagai bahagian penting dalam sistem tenaga negara masa hadapan dan kunci untuk merealisasikan transformasi hijau dan rendah karbon bagi terminal yang menggunakan tenaga.Pembawa penting, industri tenaga hidrogen telah dikenal pasti sebagai industri baru yang strategik dan hala tuju pembangunan utama industri masa depan.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, industri tenaga hidrogen negara saya telah berkembang pesat, pada asasnya meliputi keseluruhan rantaian penggunaan-penghasilan-penyimpanan-penghantaran hidrogen.
Hulu rantai industri tenaga hidrogen ialah pengeluaran hidrogen.negara saya ialah pengeluar hidrogen terbesar di dunia, dengan kapasiti pengeluaran hidrogen kira-kira 33 juta tan.Mengikut keamatan pelepasan karbon proses pengeluaran, hidrogen dibahagikan kepada "hidrogen kelabu", "hidrogen biru" dan "hidrogen hijau".Hidrogen kelabu merujuk kepada hidrogen yang dihasilkan dengan membakar bahan api fosil, dan akan terdapat banyak pelepasan karbon dioksida semasa proses pengeluaran;hidrogen biru berasaskan hidrogen kelabu, menggunakan teknologi penangkapan dan penyimpanan karbon untuk mencapai pengeluaran hidrogen karbon rendah;hidrogen hijau dihasilkan oleh tenaga boleh diperbaharui seperti tenaga suria dan kuasa angin digunakan untuk mengelektrolisis air untuk menghasilkan hidrogen, dan tiada pelepasan karbon dalam proses pengeluaran hidrogen.Pada masa ini, pengeluaran hidrogen negara saya didominasi oleh pengeluaran hidrogen berasaskan arang batu, menyumbang kira-kira 80%.Pada masa hadapan, apabila kos penjanaan tenaga boleh diperbaharui terus menurun, bahagian hidrogen hijau akan meningkat dari tahun ke tahun, dan ia dijangka mencapai 70% pada tahun 2050.
Aliran tengah rantaian industri tenaga hidrogen ialah penyimpanan dan pengangkutan hidrogen.Teknologi penyimpanan dan pengangkutan gas bertekanan tinggi telah dikomersialkan dan merupakan kaedah penyimpanan dan pengangkutan tenaga hidrogen yang paling meluas.Treler tiub panjang mempunyai fleksibiliti pengangkutan yang tinggi dan sesuai untuk pengangkutan hidrogen volum pendek jarak dekat;penyimpanan hidrogen cecair dan penyimpanan hidrogen keadaan pepejal tidak memerlukan kapal tekanan, dan pengangkutan adalah mudah, yang merupakan arah penyimpanan dan pengangkutan tenaga hidrogen berskala besar pada masa hadapan.
Hilir rantai industri tenaga hidrogen ialah aplikasi hidrogen yang komprehensif.Sebagai bahan mentah industri, hidrogen boleh digunakan secara meluas dalam petroleum, kimia, metalurgi, elektronik, perubatan dan bidang lain.Selain itu, hidrogen juga boleh ditukar kepada elektrik dan haba melalui sel bahan api hidrogen atau enjin pembakaran dalaman hidrogen., yang boleh merangkumi semua aspek pengeluaran dan kehidupan sosial.Menjelang 2060, permintaan tenaga hidrogen negara saya dijangka mencecah 130 juta tan, yang mana permintaan industri mendominasi, menyumbang kira-kira 60%, dan sektor pengangkutan akan berkembang kepada 31% tahun demi tahun.
Pembangunan dan penggunaan tenaga hidrogen mencetuskan revolusi tenaga yang mendalam.
Tenaga hidrogen mempunyai prospek aplikasi yang luas dalam banyak bidang seperti pengangkutan, industri, pembinaan dan elektrik.
Dalam bidang pengangkutan, pengangkutan jalan raya jarak jauh, kereta api, penerbangan dan perkapalan menganggap tenaga hidrogen sebagai salah satu bahan api penting untuk mengurangkan pelepasan karbon.Pada peringkat ini, negara saya didominasi terutamanya oleh bas sel bahan api hidrogen dan trak berat, yang jumlahnya melebihi 6,000.Dari segi infrastruktur sokongan yang sepadan, negara saya telah membina lebih daripada 250 stesen mengisi minyak hidrogen, menyumbang kira-kira 40% daripada jumlah global, menduduki tempat pertama di dunia.Menurut data yang dikeluarkan oleh Jawatankuasa Penganjur Sukan Olimpik Musim Sejuk Beijing, Sukan Olimpik Musim Sejuk ini akan menunjukkan operasi lebih daripada 1,000 kenderaan sel bahan api hidrogen, dilengkapi dengan lebih daripada 30 stesen mengisi minyak hidrogen, yang merupakan aplikasi demonstrasi terbesar bagi kenderaan sel bahan api dalam dunia.
Pada masa ini, bidang yang mempunyai bahagian terbesar penggunaan tenaga hidrogen di negara saya ialah bidang perindustrian.Selain sifat bahan api tenaganya, tenaga hidrogen juga merupakan bahan mentah industri yang penting.Hidrogen boleh menggantikan kok dan gas asli sebagai agen pengurangan, yang boleh menghapuskan kebanyakan pelepasan karbon dalam proses pembuatan besi dan keluli.Penggunaan tenaga boleh diperbaharui dan elektrik untuk mengelektrolisis air untuk menghasilkan hidrogen, dan kemudian mensintesis produk kimia seperti ammonia dan metanol, adalah kondusif kepada pengurangan karbon dan pengurangan pelepasan yang ketara dalam industri kimia.
Penyepaduan tenaga hidrogen dan bangunan adalah konsep baharu bangunan hijau yang telah muncul dalam beberapa tahun kebelakangan ini.Bidang pembinaan perlu menggunakan banyak tenaga elektrik dan tenaga haba, dan ia telah disenaraikan sebagai tiga "isi rumah yang menggunakan tenaga" utama di negara saya bersama-sama dengan bidang pengangkutan dan bidang perindustrian.Kecekapan penjanaan kuasa tulen sel bahan api hidrogen hanya kira-kira 50%, manakala kecekapan keseluruhan gabungan haba dan kuasa boleh mencapai 85%.Walaupun sel bahan api hidrogen menjana elektrik untuk bangunan, haba sisa boleh dipulihkan untuk pemanasan dan air panas.Dari segi pengangkutan hidrogen ke terminal bangunan, hidrogen boleh dicampur dengan gas asli pada kadar kurang daripada 20% dengan bantuan rangkaian saluran paip gas asli isi rumah yang agak lengkap dan diangkut ke beribu-ribu isi rumah.Dianggarkan pada tahun 2050, 10% pemanasan bangunan global dan 8% tenaga bangunan akan dibekalkan oleh hidrogen, mengurangkan pelepasan karbon dioksida sebanyak 700 juta tan setahun.
Dalam bidang elektrik, disebabkan ketidakstabilan tenaga boleh diperbaharui, tenaga hidrogen boleh menjadi satu bentuk simpanan tenaga baharu melalui penukaran elektrik-hidrogen-elektrik.Semasa tempoh penggunaan elektrik yang rendah, hidrogen dihasilkan dengan mengelektrolisis air dengan lebihan tenaga boleh diperbaharui, dan disimpan dalam bentuk gas bertekanan tinggi, cecair suhu rendah, cecair organik atau bahan pepejal;semasa tempoh puncak penggunaan elektrik, hidrogen yang disimpan disalurkan melalui bahan api Bateri atau unit turbin hidrogen menjana elektrik, yang disalurkan ke grid awam.Skala penyimpanan storan tenaga hidrogen adalah lebih besar, sehingga 1 juta kilowatt, dan masa penyimpanan lebih lama.Penyimpanan bermusim boleh direalisasikan mengikut perbezaan output tenaga suria, tenaga angin, dan sumber air.Pada Ogos 2019, projek penyimpanan tenaga hidrogen berskala megawatt pertama negara saya telah dilancarkan di Lu'an, Wilayah Anhui, dan berjaya disambungkan ke grid untuk penjanaan kuasa pada 2022.
Pada masa yang sama, gandingan elektro-hidrogen juga akan memainkan peranan penting dalam pembinaan sistem tenaga moden di negara saya.
Dari perspektif bersih dan rendah karbon, elektrifikasi berskala besar ialah alat yang berkuasa untuk pengurangan karbon dalam banyak bidang di negara saya, seperti kenderaan elektrik dalam bidang pengangkutan menggantikan kenderaan bahan api, dan pemanasan elektrik dalam bidang pembinaan menggantikan pemanasan dandang tradisional .Walau bagaimanapun, masih terdapat beberapa industri yang sukar untuk mencapai pengurangan karbon melalui elektrifikasi langsung.Industri yang paling sukar termasuk keluli, bahan kimia, pengangkutan jalan raya, perkapalan dan penerbangan.Tenaga hidrogen mempunyai sifat dwi bahan api tenaga dan bahan mentah industri, dan boleh memainkan peranan penting dalam bidang yang disebutkan di atas yang sukar untuk dinyahkarbon secara mendalam.
Dari perspektif keselamatan dan kecekapan, pertama, tenaga hidrogen boleh menggalakkan pembangunan bahagian yang lebih tinggi tenaga boleh diperbaharui dan berkesan mengurangkan pergantungan negara saya kepada import minyak dan gas;Imbangan serantau bekalan dan penggunaan tenaga di negara saya;di samping itu, dengan pengurangan kos elektrik tenaga boleh diperbaharui, ekonomi elektrik hijau dan tenaga hidrogen hijau akan dipertingkatkan, dan ia akan diterima secara meluas dan digunakan oleh orang ramai;tenaga hidrogen dan elektrik, sebagai hab tenaga, adalah lebih Mudah untuk menggandingkan pelbagai sumber tenaga seperti tenaga haba, tenaga sejuk, bahan api, dll., untuk bersama-sama mewujudkan rangkaian tenaga moden yang saling berkaitan, membentuk sistem bekalan tenaga yang sangat berdaya tahan, dan meningkatkan kecekapan, ekonomi dan keselamatan sistem bekalan tenaga.
Pembangunan industri tenaga hidrogen negara saya masih menghadapi cabaran
Pengeluaran hidrogen hijau kos rendah dan pelepasan rendah adalah salah satu cabaran penting yang dihadapi oleh industri tenaga hidrogen.Di bawah premis untuk tidak menambah pelepasan karbon baru, menyelesaikan masalah sumber hidrogen adalah premis pembangunan industri tenaga hidrogen.Pengeluaran hidrogen tenaga fosil dan pengeluaran hidrogen produk sampingan industri adalah matang dan kos efektif, dan akan kekal sebagai sumber utama hidrogen dalam jangka pendek.Walau bagaimanapun, rizab tenaga fosil adalah terhad, dan masih terdapat masalah pelepasan karbon dalam proses pengeluaran hidrogen;pengeluaran pengeluaran hidrogen hasil sampingan industri adalah terhad dan jarak sinaran bekalan adalah pendek.
Dalam jangka panjang, pengeluaran hidrogen daripada elektrolisis air mudah digabungkan dengan tenaga boleh diperbaharui, mempunyai potensi skala yang lebih besar, lebih bersih dan lebih mampan, dan merupakan kaedah bekalan hidrogen hijau yang paling berpotensi.Pada masa ini, teknologi elektrolisis alkali negara saya hampir ke peringkat antarabangsa dan merupakan teknologi arus perdana dalam bidang elektrolisis komersial, tetapi terdapat ruang terhad untuk pengurangan kos pada masa hadapan.Elektrolisis membran pertukaran proton air untuk pengeluaran hidrogen pada masa ini mahal, dan tahap penyetempatan peranti utama semakin meningkat dari tahun ke tahun.Elektrolisis oksida pepejal hampir dengan pengkomersilan di peringkat antarabangsa, tetapi ia masih dalam peringkat pengejaran di dalam negara.
sistem bekalan rantai industri tenaga hidrogen negara saya masih belum lengkap, dan masih terdapat jurang antara aplikasi komersial berskala besar.Lebih daripada 200 stesen penghidrogenan telah dibina di negara saya, yang kebanyakannya ialah stesen penghidrogenan gas 35MPa, dan stesen penghidrogenan gas bertekanan tinggi 70MPa dengan kapasiti penyimpanan hidrogen yang lebih besar menyumbang sebahagian kecil.Kurang pengalaman dalam pembinaan dan pengendalian stesen mengisi minyak hidrogen cecair dan stesen pengeluaran hidrogen bersepadu dan penghidrogenan.Pada masa ini, pengangkutan hidrogen terutamanya berdasarkan pengangkutan treler tiub panjang gas tekanan tinggi, dan pengangkutan saluran paip masih merupakan titik lemah.Pada masa ini, perbatuan saluran paip hidrogen adalah kira-kira 400 kilometer, dan saluran paip yang digunakan hanya kira-kira 100 kilometer.Pengangkutan saluran paip juga menghadapi kemungkinan kerosakan hidrogen yang disebabkan oleh pelepasan hidrogen.Pada masa hadapan, masih perlu untuk meningkatkan lagi sifat kimia dan mekanikal bahan saluran paip.Kemajuan yang ketara telah dicapai dalam teknologi penyimpanan hidrogen cecair dan teknologi penyimpanan hidrogen hidrida logam, tetapi keseimbangan antara ketumpatan penyimpanan hidrogen, keselamatan dan kos belum dapat diselesaikan, dan masih terdapat jurang tertentu antara aplikasi komersial berskala besar.
Sistem dasar khusus dan mekanisme penyelarasan dan kerjasama pelbagai jabatan dan pelbagai bidang masih belum sempurna.“Rancangan Jangka Sederhana dan Jangka Panjang untuk Pembangunan Industri Tenaga Hidrogen (2021-2035)” ialah rancangan pembangunan tenaga hidrogen pertama di peringkat kebangsaan, tetapi pelan khas dan sistem dasar masih perlu diperbaiki.Pada masa hadapan, adalah perlu untuk menjelaskan lagi hala tuju, matlamat dan keutamaan pembangunan perindustrian.Rantaian industri tenaga hidrogen melibatkan pelbagai teknologi dan bidang industri.Pada masa ini, masih terdapat masalah seperti kerjasama rentas disiplin yang tidak mencukupi dan mekanisme penyelarasan rentas jabatan yang tidak mencukupi.Sebagai contoh, pembinaan stesen mengisi minyak hidrogen memerlukan kerjasama pelbagai jabatan seperti modal, teknologi, infrastruktur dan kawalan bahan kimia berbahaya.Pada masa ini, terdapat masalah seperti pihak berkuasa kompeten yang tidak jelas, kesukaran dalam kelulusan, dan sifat hidrogen masih hanya bahan kimia berbahaya, yang menimbulkan ancaman serius kepada pembangunan industri.kekangan yang besar.
Kami percaya bahawa teknologi, platform dan bakat adalah titik pertumbuhan untuk menyokong pembangunan industri tenaga hidrogen negara saya.
Pertama sekali, adalah perlu untuk terus meningkatkan tahap teknologi teras utama.Inovasi teknologi adalah teras pembangunan industri tenaga hidrogen.Pada masa hadapan, negara saya akan terus mempromosikan penyelidikan dan pembangunan teknologi teras utama dalam pengeluaran, penyimpanan, pengangkutan dan penggunaan tenaga hidrogen hijau dan rendah karbon.Mempercepatkan inovasi teknologi sel bahan api membran pertukaran proton, membangunkan bahan utama, meningkatkan penunjuk prestasi utama dan kapasiti pengeluaran besar-besaran, dan terus meningkatkan kebolehpercayaan, kestabilan dan ketahanan sel bahan api.Usaha akan dilakukan untuk mempromosikan R&D dan pembuatan komponen teras dan peralatan utama.Mempercepatkan peningkatan kecekapan penukaran pengeluaran hidrogen tenaga boleh diperbaharui dan skala pengeluaran hidrogen oleh satu peranti, dan membuat penemuan dalam teknologi teras utama dalam pautan infrastruktur tenaga hidrogen.Teruskan menjalankan penyelidikan tentang undang-undang asas keselamatan tenaga hidrogen.Teruskan mempromosikan teknologi tenaga hidrogen termaju, peralatan utama, aplikasi demonstrasi dan perindustrian produk utama, dan membina sistem teknologi pembangunan berkualiti tinggi untuk industri tenaga hidrogen.
Kedua, kita mesti menumpukan pada membina platform sokongan inovasi industri.Pembangunan industri tenaga hidrogen perlu memberi tumpuan kepada bidang utama dan pautan utama, dan membina platform inovasi berbilang peringkat dan pelbagai.Menyokong universiti, institut penyelidikan dan perusahaan untuk mempercepatkan pembinaan makmal utama dan platform penyelidikan silang termaju, dan menjalankan penyelidikan asas mengenai aplikasi tenaga hidrogen dan penyelidikan teknologi termaju.Pada awal tahun 2022, Suruhanjaya Pembangunan dan Pembaharuan Negara dan Kementerian Pendidikan mengeluarkan "Kelulusan Laporan Kajian Kebolehlaksanaan mengenai Projek Platform Inovasi Integrasi Industri-Pendidikan Teknologi Penyimpanan Tenaga Nasional Universiti Tenaga Elektrik China Utara", China Utara. Projek Platform Inovasi Integrasi Industri-Pendidikan Teknologi Penyimpanan Tenaga Elektrik Universiti Kuasa Ia telah diluluskan secara rasmi dan menjadi kumpulan pertama kolej dan universiti untuk "mengawal".Selepas itu, Pusat Inovasi Teknologi Tenaga Hidrogen Universiti Tenaga Elektrik China Utara telah ditubuhkan secara rasmi.Platform inovasi dan pusat inovasi memberi tumpuan kepada penyelidikan teknikal dalam bidang penyimpanan tenaga elektrokimia, tenaga hidrogen dan teknologi aplikasinya dalam grid kuasa, dan secara aktif mempromosikan pembangunan industri tenaga hidrogen negara.
Ketiga, adalah perlu untuk mempromosikan pembinaan satu pasukan profesional tenaga hidrogen.Tahap teknologi dan skala industri tenaga hidrogen terus membuat penemuan.Walau bagaimanapun, industri tenaga hidrogen menghadapi jurang yang besar dalam pasukan bakat, terutamanya kekurangan serius bakat inovatif peringkat tinggi.Beberapa hari lalu, jurusan "Sains dan Kejuruteraan Tenaga Hidrogen" yang diisytiharkan oleh Universiti Kuasa Elektrik China Utara secara rasmi dimasukkan dalam katalog jurusan sarjana muda di kolej dan universiti biasa, dan disiplin "Sains dan Kejuruteraan Tenaga Hidrogen" telah dimasukkan dalam subjek interdisipliner baharu.Disiplin ini akan mengambil kejuruteraan kuasa, termofizik kejuruteraan, kejuruteraan kimia dan disiplin lain sebagai daya tarikan, mengintegrasikan pengeluaran hidrogen secara organik, penyimpanan dan pengangkutan hidrogen, keselamatan hidrogen, kuasa hidrogen dan kursus modul tenaga hidrogen yang lain, dan menjalankan asas dan interdisipliner menyeluruh. penyelidikan gunaan.Ia akan memberikan sokongan bakat yang menggalakkan untuk merealisasikan peralihan selamat struktur tenaga negara saya, serta pembangunan industri tenaga hidrogen dan industri tenaga negara saya.
Masa siaran: 16 Mei 2022