[Resumo]A enerxía do hidróxeno é un tipo de enerxía secundaria con fontes abundantes, verde e baixa en carbono, e ampla aplicación. Pode axudar ao consumo a gran escala de enerxías renovables, lograr un afeitado máximo a gran escala da rede eléctrica e o almacenamento de enerxía en todas as estacións e rexións e acelerar a promoción da industria, a construción, o transporte e outros campos de baixo carbono.o meu país ten unha boa base para a produción de hidróxeno e un mercado de aplicacións a gran escala, e ten vantaxes significativas no desenvolvemento de enerxía de hidróxeno.Acelerar o desenvolvemento da industria da enerxía do hidróxeno é un camiño importante para axudar ao meu país a alcanzar o obxectivo da neutralización do carbono.Hai uns días, a Comisión Nacional de Desenvolvemento e Reforma e a Administración Nacional de Enerxía publicaron conxuntamente o "Plan a medio e longo prazo para o desenvolvemento da industria da enerxía do hidróxeno (2021-2035)".O desenvolvemento e utilización da enerxía do hidróxeno está a provocar unha profunda revolución enerxética. A enerxía do hidróxeno converteuse nun novo código para resolver a crise enerxética e construír un sistema enerxético moderno limpo, baixo en carbono, seguro e eficiente.
A crise enerxética abriu o camiño para a exploración do desenvolvemento e utilización da enerxía do hidróxeno.
A enerxía do hidróxeno como enerxía alternativa entrou no campo de visión das persoas, que se remonta á década de 1970.Nese momento, a guerra en Oriente Medio desencadeou unha crise mundial do petróleo. Para desfacerse da dependencia do petróleo importado, os Estados Unidos propuxeron por primeira vez o concepto de "economía do hidróxeno", argumentando que no futuro, o hidróxeno podería substituír ao petróleo e converterse na principal enerxía de apoio ao transporte global.De 1960 a 2000, a pila de combustible, unha ferramenta importante para a utilización da enerxía do hidróxeno, desenvolveuse rapidamente, e a súa aplicación no sector aeroespacial, na xeración de enerxía e no transporte demostrou plenamente a viabilidade da enerxía do hidróxeno como fonte de enerxía secundaria.A industria da enerxía do hidróxeno entrou nun descenso ao redor de 2010.Pero o lanzamento do "futuro" vehículo de pila de combustible de Toyota en 2014 provocou outro boom de hidróxeno.Posteriormente, moitos países lanzaron sucesivamente rutas estratéxicas para o desenvolvemento da enerxía do hidróxeno, centrándose principalmente na xeración e transporte de enerxía para promover o desenvolvemento da enerxía do hidróxeno e das industrias de pilas de combustible; a UE publicou a Estratexia enerxética do hidróxeno da UE en 2020, co obxectivo de promover a enerxía do hidróxeno na industria, o transporte, a xeración de enerxía e outras aplicacións en todos os campos; en 2020, os Estados Unidos publicaron o "Plan de desenvolvemento do plan enerxético do hidróxeno", formulou unha serie de indicadores técnicos e económicos clave e espérase que se converta no líder do mercado na cadea da industria enerxética do hidróxeno.Ata o momento, os países que representan o 75% da economía mundial puxeron en marcha políticas de desenvolvemento da enerxía do hidróxeno para promover activamente o desenvolvemento da enerxía do hidróxeno.
En comparación cos países desenvolvidos, a industria enerxética do hidróxeno do meu país aínda está na fase inicial de desenvolvemento.Nos últimos anos, o meu país prestou máis atención á industria da enerxía do hidróxeno.En marzo de 2019, a enerxía do hidróxeno incluíuse por primeira vez no "Informe de traballo do goberno", acelerando a construción de instalacións como a carga e a hidroxenación no dominio público; Incluído na categoría de enerxía; en setembro de 2020, cinco departamentos, incluído o Ministerio de Facenda, o Ministerio de Industria e Tecnoloxía da Información, levarán a cabo conxuntamente a aplicación de demostración de vehículos de pila de combustible e premiarán ás aglomeracións urbanas elixibles para as aplicacións de industrialización e demostración das principais tecnoloxías fundamentais dos vehículos de pila de combustible. ;En outubro de 2021, o Comité Central do Partido Comunista de China e o Consello de Estado emitiron as "Opinións sobre a implementación completa do novo concepto de desenvolvemento e facer un bo traballo na neutralización do carbono" para coordinar o desenvolvemento de toda a cadea de enerxía do hidróxeno. “produción-almacenamento-transmisión-uso”; En marzo de 2022, a Comisión Nacional de Desenvolvemento e Reforma publicou o "Plan a medio e longo prazo para o desenvolvemento da industria da enerxía do hidróxeno (2021-2035)", e a enerxía do hidróxeno foi identificada como unha parte importante do futuro sistema enerxético nacional e unha clave para realizar unha transformación verde e baixa en carbono dos terminais consumidores de enerxía. Un transportista importante, a industria da enerxía do hidróxeno identificouse como unha industria estratéxica emerxente e unha dirección clave de desenvolvemento da industria futura.
Nos últimos anos, a industria enerxética do hidróxeno do meu país desenvolveuse rapidamente, cubrindo basicamente toda a cadea de produción, almacenamento, transmisión e uso de hidróxeno.
A cadea da industria enerxética do hidróxeno é a produción de hidróxeno. o meu país é o maior produtor de hidróxeno do mundo, cunha capacidade de produción de hidróxeno duns 33 millóns de toneladas.Segundo a intensidade de emisión de carbono do proceso de produción, o hidróxeno divídese en "hidróxeno gris", "hidróxeno azul" e "hidróxeno verde".O hidróxeno gris fai referencia ao hidróxeno producido pola queima de combustibles fósiles, e haberá moitas emisións de dióxido de carbono durante o proceso de produción; o hidróxeno azul baséase no hidróxeno gris, aplicando tecnoloxía de captura e almacenamento de carbono para lograr unha produción de hidróxeno baixa en carbono; O hidróxeno verde prodúcese mediante Enerxías renovables como a enerxía solar e a enerxía eólica utilízase para electrolizar a auga para producir hidróxeno, e non hai emisión de carbono no proceso de produción de hidróxeno.Na actualidade, a produción de hidróxeno do meu país está dominada pola produción de hidróxeno a base de carbón, que representa preto do 80%.No futuro, a medida que o custo da xeración de enerxía renovable siga diminuíndo, a proporción de hidróxeno verde aumentará ano tras ano e espérase que chegue ao 70% en 2050.
O fluxo medio da cadea da industria enerxética do hidróxeno é o almacenamento e o transporte de hidróxeno. A tecnoloxía de almacenamento e transporte de gas de alta presión foi comercializada e é o método de almacenamento e transporte de enerxía de hidróxeno máis extenso.O remolque de tubo longo ten unha alta flexibilidade de transporte e é axeitado para o transporte de hidróxeno a curta distancia e de pequeno volume; O almacenamento de hidróxeno líquido e o almacenamento de hidróxeno en estado sólido non requiren recipientes a presión, e o transporte é conveniente, que é a dirección do almacenamento e transporte de enerxía de hidróxeno a gran escala no futuro.
A parte posterior da cadea da industria enerxética do hidróxeno é a aplicación integral do hidróxeno. Como materia prima industrial, o hidróxeno pode ser amplamente utilizado en petróleo, química, metalurxia, electrónica, medicina e outros campos. Ademais, o hidróxeno tamén se pode converter en electricidade e calor mediante pilas de combustible de hidróxeno ou motores de combustión interna de hidróxeno. , que pode abarcar todos os aspectos da produción social e da vida.Para 2060, espérase que a demanda de enerxía de hidróxeno do meu país alcance os 130 millóns de toneladas, das cales domina a demanda industrial, que representa preto do 60%, e o sector do transporte se expandirá ata o 31% ano tras ano.
O desenvolvemento e utilización da enerxía do hidróxeno está a provocar unha profunda revolución enerxética.
A enerxía do hidróxeno ten amplas perspectivas de aplicación en moitos campos como o transporte, a industria, a construción e a electricidade.
No campo do transporte, o transporte por estrada de longa distancia, o ferrocarril, a aviación e o transporte marítimo consideran a enerxía do hidróxeno como un dos combustibles importantes para reducir as emisións de carbono.Nesta fase, o meu país está dominado principalmente por autobuses de pila de combustible de hidróxeno e camións pesados, cuxo número supera os 6.000.En canto á correspondente infraestrutura de apoio, o meu país construíu máis de 250 estacións de reabastecemento de hidróxeno, que representan preto do 40% do número mundial, ocupando o primeiro posto do mundo.Segundo os datos publicados polo Comité Organizador dos Xogos Olímpicos de Inverno de Pequín, estes Xogos Olímpicos de Inverno demostrarán o funcionamento de máis de 1.000 vehículos de pila de combustible de hidróxeno, equipados con máis de 30 estacións de reabastecemento de hidróxeno, que é a maior aplicación de demostración de vehículos de pila de combustible no país. mundo.
Na actualidade, o campo con maior proporción de aplicación de enerxía de hidróxeno no meu país é o ámbito industrial.Ademais das súas propiedades de combustible enerxético, a enerxía do hidróxeno é tamén unha importante materia prima industrial.O hidróxeno pode substituír o coque e o gas natural como axente redutor, o que pode eliminar a maior parte das emisións de carbono nos procesos de fabricación de ferro e aceiro.O uso de enerxía renovable e electricidade para electrolizar a auga para producir hidróxeno e, a continuación, sintetizar produtos químicos como o amoníaco e o metanol, favorece a redución substancial de carbono e a redución de emisións na industria química.
A integración de enerxía de hidróxeno e edificios é un novo concepto de construción verde que xurdiu nos últimos anos.O campo da construción necesita consumir moita enerxía eléctrica e calor, e foi catalogado como os tres principais "fogares consumidores de enerxía" no meu país xunto co campo do transporte e o campo industrial.A eficiencia de xeración de enerxía pura das pilas de combustible de hidróxeno é só do 50%, mentres que a eficiencia global da calor e enerxía combinadas pode alcanzar o 85%. Mentres as pilas de combustible de hidróxeno xeran electricidade para os edificios, a calor residual pódese recuperar para calefacción e auga quente.En canto ao transporte de hidróxeno ata as terminais dos edificios, o hidróxeno pódese mesturar con gas natural nunha proporción inferior ao 20% coa axuda dunha rede de gasodutos domésticas relativamente completa e transportarse a miles de fogares.Estímase que en 2050, o 10% da calefacción global dos edificios e o 8% da enerxía dos edificios serán subministrados por hidróxeno, reducindo as emisións de dióxido de carbono en 700 millóns de toneladas ao ano.
No campo da electricidade, debido á inestabilidade das enerxías renovables, a enerxía do hidróxeno pode converterse nunha nova forma de almacenamento de enerxía mediante a conversión electricidade-hidróxeno-electricidade.Durante os períodos de baixo consumo eléctrico, o hidróxeno prodúcese electrolizando auga con excedentes de enerxía renovable, e almacénase en forma de materiais gasosos de alta presión, líquidos a baixa temperatura, líquidos orgánicos ou sólidos; durante os períodos punta de consumo eléctrico, o hidróxeno almacenado pasa a través do combustible. As baterías ou as unidades de turbina de hidróxeno xeran electricidade, que se alimenta á rede pública.A escala de almacenamento de enerxía de hidróxeno é maior, ata 1 millón de quilovatios e o tempo de almacenamento é máis longo. O almacenamento estacional pódese realizar segundo a diferenza de saída de enerxía solar, enerxía eólica e recursos hídricos.En agosto de 2019, o primeiro proxecto de almacenamento de enerxía de hidróxeno a escala de megavatios do meu país lanzouse en Lu'an, provincia de Anhui, e conectouse con éxito á rede para a xeración de enerxía en 2022.
Ao mesmo tempo, o acoplamento electrohidróxeno tamén terá un papel importante na construción dun sistema enerxético moderno no meu país.
Desde unha perspectiva limpa e de baixa emisión de carbono, a electrificación a gran escala é unha poderosa ferramenta para a redución de carbono en moitos campos do meu país, como os vehículos eléctricos no campo do transporte que substitúen os vehículos de combustible e a calefacción eléctrica no campo da construción que substitúe a calefacción tradicional da caldeira. .Non obstante, aínda hai algunhas industrias ás que é difícil conseguir a redución de carbono mediante a electrificación directa. As industrias máis difíciles inclúen o aceiro, os produtos químicos, o transporte por estrada, o transporte marítimo e a aviación.A enerxía do hidróxeno ten a dobre propiedades de combustible enerxético e materia prima industrial, e pode desempeñar un papel importante nos campos mencionados anteriormente que son difíciles de descarbonizar profundamente.
Desde a perspectiva da seguridade e da eficiencia, en primeiro lugar, a enerxía do hidróxeno pode promover o desenvolvemento dunha maior proporción de enerxías renovables e reducir eficazmente a dependencia do meu país das importacións de petróleo e gas; O balance rexional de abastecemento e consumo de enerxía no meu país; ademais, coa redución do custo da electricidade das enerxías renovables, mellorarase a economía da electricidade verde e da enerxía do hidróxeno verde, e serán amplamente aceptadas e utilizadas polo público; A enerxía do hidróxeno e a electricidade, como centros enerxéticos, son máis. É doado acoplar varias fontes de enerxía, como enerxía térmica, enerxía fría, combustible, etc., para establecer conxuntamente unha rede de enerxía moderna interconectada, formar un sistema de subministración de enerxía altamente resistente e mellorar a eficiencia, a economía e a seguridade do sistema de subministración enerxética.
O desenvolvemento da industria enerxética do hidróxeno do meu país aínda ten retos
A produción de hidróxeno verde de baixo custo e de baixas emisións é un dos retos importantes aos que se enfronta a industria da enerxía do hidróxeno.Baixo a premisa de non engadir novas emisións de carbono, resolver o problema da fonte de hidróxeno é a premisa do desenvolvemento da industria da enerxía do hidróxeno.A produción de hidróxeno de enerxía fósil e a produción de hidróxeno de subprodutos industriais son maduras e rendibles, e seguirán sendo a principal fonte de hidróxeno a curto prazo.Porén, as reservas de enerxía fósil son limitadas, e aínda existe un problema de emisión de carbono no proceso de produción de hidróxeno; a produción de subprodutos industriais a produción de hidróxeno é limitada e a distancia de radiación de subministración é curta.
A longo prazo, a produción de hidróxeno a partir da electrólise da auga é fácil de combinar con enerxías renovables, ten un maior potencial de escala, é máis limpa e sostible e é o método de subministración de hidróxeno verde con máis potencial.Actualmente, a tecnoloxía de electrólise alcalina do meu país está próxima ao nivel internacional e é a tecnoloxía principal no campo da electrólise comercial, pero hai espazo limitado para a redución de custos no futuro.A electrólise da auga con membrana de intercambio de protóns para a produción de hidróxeno é actualmente cara e o grao de localización dos dispositivos clave está aumentando ano tras ano.A electrólise de óxidos sólidos está preto da comercialización internacional, pero aínda está en fase de recuperación a nivel nacional.
o sistema de subministración da cadea de enerxía do hidróxeno do meu país aínda non está completo, e aínda hai unha brecha entre as aplicacións comerciais a gran escala.No meu país construíronse máis de 200 estacións de hidroxenación, a maioría das cales son estacións de hidroxenación gasosa de 35 MPa, e as estacións de hidroxenación gasosa de 70 MPa de alta presión con maior capacidade de almacenamento de hidróxeno representan unha pequena proporción.Falta de experiencia na construción e explotación de estacións de reabastecemento de hidróxeno líquido e estacións integradas de produción e hidroxenación de hidróxeno.Na actualidade, o transporte de hidróxeno baséase principalmente no transporte de remolques de tubos longos con gases de alta presión, e o transporte por gasodutos aínda é un punto débil.Na actualidade, a quilometraxe dos gasodutos de hidróxeno é duns 400 quilómetros, e os gasodutos en uso son só uns 100 quilómetros.O transporte por oleodutos tamén se enfronta á posibilidade de fragilización do hidróxeno causada pola fuga de hidróxeno. No futuro, aínda é necesario mellorar aínda máis as propiedades químicas e mecánicas dos materiais de canalización.Realizáronse avances significativos na tecnoloxía de almacenamento de hidróxeno líquido e na tecnoloxía de almacenamento de hidróxeno de hidruro metálico, pero o equilibrio entre a densidade de almacenamento de hidróxeno, a seguridade e o custo non se resolveu, e aínda hai unha certa brecha entre as aplicacións comerciais a gran escala.
O sistema de políticas especializadas e o mecanismo de coordinación e cooperación multidepartamental e multicampo aínda non son perfectos.O "Plan a medio e longo prazo para o desenvolvemento da industria da enerxía do hidróxeno (2021-2035)" é o primeiro plan de desenvolvemento da enerxía do hidróxeno a nivel nacional, pero aínda hai que mellorar o plan especial e o sistema de políticas. No futuro, é necesario aclarar aínda máis a dirección, os obxectivos e as prioridades do desenvolvemento industrial.A cadea da industria enerxética do hidróxeno implica unha variedade de tecnoloxías e campos industriais. Na actualidade, aínda existen problemas como a insuficiente cooperación interdisciplinar e o insuficiente mecanismo de coordinación interdepartamental.Por exemplo, a construción de estacións de reabastecemento de hidróxeno require unha cooperación multidepartamental, como capital, tecnoloxía, infraestruturas e control de produtos químicos perigosos. Actualmente, hai problemas como autoridades competentes pouco claras, dificultade na aprobación e as propiedades do hidróxeno aínda son só produtos químicos perigosos, o que supón unha seria ameaza para o desenvolvemento da industria. grandes limitacións.
Cremos que a tecnoloxía, as plataformas e os talentos son os puntos de crecemento para apoiar o desenvolvemento da industria enerxética do hidróxeno do meu país.
En primeiro lugar, é necesario mellorar continuamente o nivel das principais tecnoloxías fundamentais.A innovación tecnolóxica é o núcleo do desenvolvemento da industria da enerxía do hidróxeno.No futuro, o meu país seguirá promovendo a investigación e o desenvolvemento de tecnoloxías fundamentais clave na produción, almacenamento, transporte e aplicación de enerxía de hidróxeno verde e baixa en carbono.Acelerar a innovación tecnolóxica das pilas de combustible con membrana de intercambio de protóns, desenvolver materiais clave, mellorar os principais indicadores de rendemento e a capacidade de produción en masa e continuar mellorando a fiabilidade, estabilidade e durabilidade das pilas de combustible.Faranse esforzos para promover a I+D e a fabricación de compoñentes básicos e equipos clave.Acelerar a mellora da eficiencia de conversión da produción de hidróxeno das enerxías renovables e a escala da produción de hidróxeno mediante un único dispositivo, e facer avances en tecnoloxías fundamentais clave no enlace da infraestrutura enerxética do hidróxeno.Continuar a investigar sobre as leis básicas da seguridade enerxética do hidróxeno.Continuar promovendo tecnoloxía avanzada de enerxía do hidróxeno, equipos clave, aplicacións de demostración e industrialización dos principais produtos, e construír un sistema de tecnoloxía de desenvolvemento de alta calidade para a industria da enerxía do hidróxeno.
En segundo lugar, debemos centrarnos na construción dunha plataforma de apoio á innovación industrial.O desenvolvemento da industria da enerxía do hidróxeno debe centrarse en áreas clave e ligazóns clave, e construír unha plataforma de innovación multinivel e diversificada.Apoiar ás universidades, institutos de investigación e empresas para acelerar a construción de laboratorios clave e plataformas de investigación cruzada de vangarda, e realizar investigacións básicas sobre aplicacións de enerxía do hidróxeno e investigación tecnolóxica de punta.A principios de 2022, a Comisión Nacional de Desenvolvemento e Reforma e o Ministerio de Educación emitiron a "Aprobación do Informe de Estudo de Viabilidade sobre o Proxecto de Plataforma de Innovación para a Integración da Industria e a Educación da Tecnoloxía de Almacenamento de Enerxía Nacional da Universidade de Energía Eléctrica do Norte de China", o Norte de China. Electric Power University National Energy Storage Technology Industry-Education Integration Innovation Platform Project Foi aprobado oficialmente e converteuse no primeiro lote de facultades e universidades en estar "ao mando".Posteriormente, creouse formalmente o Centro de Innovación Tecnolóxica da Enerxía do Hidróxeno da Universidade de Enerxía Eléctrica do Norte de China.A plataforma de innovación e o centro de innovación céntranse na investigación técnica nos campos do almacenamento de enerxía electroquímica, a enerxía do hidróxeno e a súa tecnoloxía de aplicación na rede eléctrica e promoven activamente o desenvolvemento da industria nacional de enerxía do hidróxeno.
En terceiro lugar, é necesario impulsar a construción dun equipo de profesionais da enerxía do hidróxeno.O nivel tecnolóxico e a escala da industria da enerxía do hidróxeno seguiron facendo avances. Non obstante, a industria da enerxía do hidróxeno afronta unha gran brecha no equipo de talento, especialmente a grave escaseza de talentos innovadores de alto nivel.Hai uns días, a especialidade "Ciencia e Enxeñaría da Enerxía do Hidróxeno" declarada pola Universidade de Enerxía Eléctrica do Norte de China incluíuse oficialmente no catálogo de titulacións de grao en facultades e universidades ordinarias, e a disciplina "Ciencia e Enxeñaría da Enerxía do Hidróxeno" incluíuse no nova materia interdisciplinar.Esta disciplina levará a materia de enxeñaría eléctrica, termofísica de enxeñería, enxeñaría química e outras disciplinas como a tracción, a integración orgánica da produción de hidróxeno, o almacenamento e transporte de hidróxeno, a seguridade do hidróxeno, a enerxía do hidróxeno e outros módulos de enerxía do hidróxeno, e levará a cabo cursos básicos e interdisciplinarios. investigación aplicada. Proporcionará un apoio favorable ao talento para realizar a transición segura da estrutura enerxética do meu país, así como o desenvolvemento da industria enerxética do hidróxeno e da industria enerxética do meu país.
Hora de publicación: 16-maio-2022