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一文读懂氢能在能源价值链上的作用

一文读懂氢能在能源价值链上的作用 中科富海
2022-04-28
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今年3月,国家发改委和国家能源局联合印发了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,明确了氢能的产业规划、产业发展要求、发展目标、具体措施和实施的保障措施。进一步坚定了我国发展氢能产业的决心。

那么氢能在能源价值链上的作用体现在哪里?


1、氢能通过与可再生能源的耦合,可以解决中国西部地区面临弃电(水、风、光)的挑战。

由于光伏、风力等可再生能源具有天然的能量波动性等原因,“弃光”“弃水”“弃风”问题一直存在于能源系统中。而氢能作为理想的清洁能源,成为解决能源危机与环境问题的重要载体,在未来发展过程中利用“弃光”“弃水”“弃风”电量电解水制氢,可以提升电网灵活性。此外,新能源与制氢耦合发展还可以供氢于下游产业,延长绿色产业链条,从而实现真正意义上的零碳排放。

数据来源:国家能源局,新材料在线®整理

2、氢能及衍生气体可以在保证经济性的条件下实现大规模长周期储能。

尤其在储能端,氢能够实现大规模长周期的储能,可存储氢能规模范围在0.1-1000兆瓦之间,存储时间从1小时到数周不等。

数据来源:西门子 Advanta 咨询

3、在偏远地区或者可再生能源富裕地区,氢气可以通过管线掺氢的形式实现能源传输。

4、氢能,尤其是质子交换膜产出的绿氢可以以秒级速度反应作为能源载体再发电,利用燃料电池或氢氧发电机组帮助电网调峰。

总之,氢能作为智慧能源图谱中的重要一环,可以解决未来能源生产、存储和运输环节中的诸多挑战,真正实现零排放。

那么氢能在能源价值链上的作用体现在哪里?


氢气是重要的工业原材料。目前,氢气主要应用场景分别为炼油、合成氨、合成甲醇,和在部分情景下提供工业高温热量。氢气作为能源,在交通、建筑、电力、钢铁等领域有着广阔应用空间,能帮助多个行业和领域实现脱碳。

随着氢能全价值链发展,诸多下游应用领域的技术及经济可行性有望在2030年左右实现提升。

数据来源:西门子 Advanta 咨询

氢能获得各国政府广泛支持


目前,全球多个国家政府对氢能市场提供了不同程度的政策支持,以推广氢能技术的应用,促进氢能行业的发展。
数据来源:西门子 Advanta 咨询、新材料在线®

氢能&燃料电池产业链发展趋势


目前,氢燃料电池应用最为广泛,氢燃料动力电池系统作为能量转化装置的一种,被誉为是继水力、火力、核电之后的第四代发电技术,主要由燃料电池电堆系统和控制系统两部分组成。


电堆系统可分为催化剂、质子交换膜、双极板、扩散层、膜电极组件、制造工艺、电堆设计与制造、密封等其他零部件八个技术分支,各技术分支的专利申请量分别占氢燃料动力电池系统专利申请量的18.65%、6.06%、8.83%、4.41%、7.88%、 7.09%、4.09%、8.81%。其中,催化剂技术分支对燃料电池性能的影响最大,铂极催化剂和非铂极催化剂分别占氢燃料动力电池系统专利申请量的6.24%和12.40%,目前非铂极催化剂是催化剂领域关注的技术热点。石墨、金属和复合双极板分别占氢燃料动力电池系统专利申请量的1.55%、4.36%、2.93%,目前金属双极板是双极板技术中的关注程度较高的热点技术。


下游应用主要涵盖交通运输、便携式电池、航空航天、固定发电等领域,专利申请分别占到国内下游应用技术的71.05%、14 53%、9.86%、4.56%。
其中,交通运输产业领域的应用是目前氢能产业发展的主流方向。同时,根据中国氢能联盟预测,预计到2050年中国氢气需求量将接近6000万吨,其中交通运输领域用氢可达2458万吨、占比约40%,由此可见,产业发展与技术研发方向保持着一致性。


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