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雅观视点 | 氢能源产业链全解析

雅观视点 | 氢能源产业链全解析 至雅集团
2020-08-16
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导读:氢能符合能源进化发展之路

人类从 18 世纪中叶就首次了解到氢气,但由于其制备成本高、技术复杂,一直没有得到全面推广运用。随着各国政府对于可再生能源的研究深入,加上技术进步,在燃料电池的迅速发展和推广过程中,氢能进入新的发展阶段。
 
氢能产业链的上游是氢气的制备环节;中游是氢气的储运环节;下游是氢气的应用。今天我们就一起来全面了解知晓氢能产业链的每个细节。
 


上游-制氢


氢能是一种二次能源,不能直接获得,需要通过制备获得。
 
目前,制氢技术主要有三种路线,一是以煤炭、天然气为代表的化石能源重整制氢,二是以工业副产品制氢,三是电解水制氢。
 
天然气制氢是国外主流制氢方式,技术也比较成熟,不过国内相关资源有限,技术水平也相对较低,成本较高,仍处于摸索阶段。
 
工业副产品提氢在国内较为常见,但存在碳捕集与封存技术方面的问题。
 
电解水制氢绿色环保、杂质少、技术成熟,主要成本较高,且如果电力来源为火电也存在碳排放问题。随着可再生能源的逐渐丰富,电价逐渐下降,电解水制氢有望成为未来获取氢气的主流方式。
 

目前我国氢气年产量已逾千万吨规模,是世界第一大产氢国,到 2020 年中国氢气产量或将超 2000 万吨。
  

中游-储运


氢气是世界上已知密度最小的气体,高密度储存是一个难题。目前,储氢方法主要分为高压气态储氢、低温液态储氢和固体材料储氢三种。
 
气态储氢采用钢瓶进行高压储氢,技术成熟、成本较低,其主要弱点是效率较差,存储 10 公斤氢气需要数十公斤重的钢瓶,且国内储氢钢瓶技术不成熟。
 
固态储氢材料储氢性能卓越,是三种方式中最为理想的储氢方式,也是储氢科研领域的前沿方向。随着固态储氢材料使用便利性的提升和成本的降低,其有望成为未来主流的储氢方式。
 
 
加氢站是氢能源面向下游应用的主要基础设施,将不同来源的氢气经过压缩机增压储存在站内的高压罐中,再通过加气机为氢燃料电池汽车加注氢气。目前加氢站建设技术比较成熟,但我国最大问题是土地成本高、关键零部件依赖进口,因此导致建设成本较高。同时,氢燃料电池商业化还处于起步阶段,成本回收期漫长,这也是我国加氢站基础设施较少的主要原因。
 

下游-应用


氢能源的应用有两种方式:一是直接燃烧(氢内燃机),二是采用燃料电池技术,燃料电池技术相比于氢内燃机效率更高,故更具发展潜力。
 
目前以燃料电池技术为基础的应用已经很广阔,现阶段主要分布在叉、固定式和便携式三个方面。燃料电池有助于实现氢能的移动化、轻量化和大规模普及,并且能够在交通、工业、建筑、军事等方面广泛应用。
 
我国现有工业制氢量已达2500万吨/年,这些就能养活约1亿辆燃料电池乘用车。在氯碱工业中,氯碱厂以食盐水为原料生产烧碱和氯气,每年会产生副产物氢约80万吨,可以供约250万辆氢燃料电池汽车使用。
 
此外,我国还有大量的废弃的水能、光能、风能,利用这些废能发电电解水制备氢气的话,我国的氢产能还能更高,且没有额外的能源消耗。
 

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资料来源:中国储能网,国开证券研究部,前瞻产业研究院等。
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