[Sažetak]Vodikova energija je vrsta sekundarne energije s obilnim izvorima, zelena i niskougljična, te široke primjene. Može pomoći velikoj potrošnji obnovljive energije, ostvariti veliko smanjivanje vršne potrošnje električne mreže i skladištenja energije kroz godišnja doba i regije te ubrzati promicanje industrije, građevinarstva, transporta i drugih područja s niskim udjelom ugljika.moja zemlja ima dobre temelje za proizvodnju vodika i veliko tržište primjene te ima značajne prednosti u razvoju energije vodika.Ubrzavanje razvoja industrije vodikove energije važan je put za pomoć mojoj zemlji u postizanju cilja neutralizacije ugljika.Prije nekoliko dana Nacionalno povjerenstvo za razvoj i reforme i Nacionalna uprava za energetiku zajednički su izdali “Srednjoročni i dugoročni plan razvoja industrije vodikove energije (2021.-2035.)”.Razvoj i korištenje energije vodika pokreće duboku energetsku revoluciju. Energija vodika postala je nova šifra za rješavanje energetske krize i izgradnju čistog, niskougljičnog, sigurnog i učinkovitog modernog energetskog sustava.
Energetska kriza otvorila je put istraživanja razvoja i korištenja vodikove energije.
Energija vodika kao alternativna energija ušla je u vidokrug ljudi, što se može pratiti još od 70-ih godina prošlog stoljeća.U to je vrijeme rat na Bliskom istoku izazvao globalnu naftnu krizu. Kako bi se riješile ovisnosti o uvoznoj nafti, Sjedinjene Države su prve predložile koncept “vodikove ekonomije”, tvrdeći da bi u budućnosti vodik mogao zamijeniti naftu i postati glavni energent koji podržava globalni transport.Od 1960. do 2000. gorivne ćelije, važan alat za iskorištavanje vodikove energije, brzo su se razvijale, a njihova primjena u zrakoplovstvu, proizvodnji električne energije i transportu u potpunosti je dokazala izvedivost vodikove energije kao sekundarnog izvora energije.Industrija vodikove energije ušla je u nizak pad oko 2010.Ali izlazak Toyotinog vozila "buduće" s gorivnim ćelijama 2014. potaknuo je još jedan procvat vodika.Nakon toga, mnoge su zemlje sukcesivno objavile strateške rute za razvoj vodikove energije, uglavnom se fokusirajući na proizvodnju električne energije i transport radi promicanja razvoja vodikove energije i industrije gorivih ćelija; EU je 2020. objavio EU strategiju za vodikovu energiju, s ciljem promicanja vodikove energije u industriji, transportu, proizvodnji električne energije i drugim primjenama u svim područjima; 2020. godine Sjedinjene Države objavile su „Razvojni plan za vodikovu energiju“, formulirale niz ključnih tehničkih i ekonomskih pokazatelja i očekivale su da će postati tržišni lider u lancu industrije vodikove energije.Do sada su zemlje koje čine 75% globalnog gospodarstva pokrenule politike razvoja vodikove energije kako bi aktivno promicale razvoj vodikove energije.
U usporedbi s razvijenim zemljama, industrija vodikove energije u mojoj zemlji još je u početnoj fazi razvoja.Posljednjih godina moja je zemlja posvetila više pažnje industriji vodikove energije.U ožujku 2019. energija vodika je po prvi put upisana u "Izvješće o radu vlade", čime se ubrzala izgradnja objekata kao što su punjenje i hidrogenizacija u javnoj domeni; Uključeno u energetsku kategoriju; u rujnu 2020., pet odjela, uključujući Ministarstvo financija, Ministarstvo industrije i informacijske tehnologije, zajednički će provesti demonstraciju primjene vozila na gorivne ćelije i nagraditi prihvatljive urbane aglomeracije za industrijalizaciju i demonstraciju primjene ključnih osnovnih tehnologija vozila na gorive ćelije ;U listopadu 2021., Središnji komitet Komunističke partije Kine i Državno vijeće izdali su “Mišljenja o potpuno točnoj provedbi novog koncepta razvoja i dobrom radu u neutralizaciji ugljika” kako bi koordinirali razvoj cijelog lanca vodikove energije “proizvodnja-skladištenje-prijenos-korištenje”; U ožujku 2022. Nacionalno povjerenstvo za razvoj i reforme izdalo je „Srednjoročni i dugoročni plan razvoja industrije vodikove energije (2021. – 2035.)“, a energija vodika identificirana je kao važan dio budućeg nacionalnog energetskog sustava i ključ za realizaciju zelene i niskougljične transformacije terminala koji koriste energiju. Važan nositelj, industrija vodikove energije identificirana je kao strateška industrija u nastajanju i ključni smjer razvoja buduće industrije.
Posljednjih godina, industrija vodikove energije u mojoj zemlji brzo se razvila, u osnovi pokrivajući cijeli lanac proizvodnje vodika-skladištenje-prijenos-uporaba.
Uzvodno od lanca industrije vodikove energije je proizvodnja vodika. moja je zemlja najveći svjetski proizvođač vodika, s kapacitetom proizvodnje vodika od oko 33 milijuna tona.Prema intenzitetu emisije ugljika u proizvodnom procesu, vodik se dijeli na "sivi vodik", "plavi vodik" i "zeleni vodik".Sivi vodik odnosi se na vodik proizveden izgaranjem fosilnih goriva, a tijekom procesa proizvodnje bit će mnogo emisija ugljičnog dioksida; plavi vodik temelji se na sivom vodiku, primjenjujući tehnologiju hvatanja i skladištenja ugljika za postizanje proizvodnje vodika s niskom razinom ugljika; zeleni vodik proizvodi Obnovljiva energija kao što je solarna energija i energija vjetra koristi se za elektrolizu vode za proizvodnju vodika, au procesu proizvodnje vodika nema emisije ugljika.Trenutno u proizvodnji vodika u mojoj zemlji dominira proizvodnja vodika na bazi ugljena, koja čini oko 80%.U budućnosti, kako se troškovi proizvodnje energije iz obnovljivih izvora energije budu smanjivali, udio zelenog vodika povećavat će se iz godine u godinu, a očekuje se da će dosegnuti 70% 2050. godine.
Središnji dio lanca industrije vodikove energije je skladištenje i transport vodika. Tehnologija skladištenja i transporta plina pod visokim pritiskom komercijalizirana je i najopsežnija je metoda skladištenja i transporta vodikove energije.Prikolica s dugim cijevima ima visoku transportnu fleksibilnost i prikladna je za prijevoz vodika male količine na kratke udaljenosti; skladištenje tekućeg vodika i skladištenje vodika u čvrstom stanju ne zahtijevaju tlačne posude, a transport je prikladan, što je smjer skladištenja i transporta vodikove energije velikih razmjera u budućnosti.
Nizvodno od lanca industrije vodikove energije je sveobuhvatna primjena vodika. Kao industrijska sirovina, vodik se može široko koristiti u nafti, kemiji, metalurgiji, elektronici, medicini i drugim područjima. Osim toga, vodik se također može pretvoriti u električnu energiju i toplinu putem vodikovih gorivih ćelija ili vodikovih motora s unutarnjim izgaranjem. , koji može pokriti sve aspekte društvene proizvodnje i života.Očekuje se da će do 2060. godine potražnja za vodikovom energijom u mojoj zemlji dosegnuti 130 milijuna tona, od čega dominira industrijska potražnja, koja čini oko 60%, a prometni sektor će se iz godine u godinu povećavati na 31%.
Razvoj i korištenje energije vodika pokreće duboku energetsku revoluciju.
Vodikova energija ima široke izglede za primjenu u mnogim područjima kao što su transport, industrija, građevinarstvo i električna energija.
U području prometa, cestovni prijevoz na velike udaljenosti, željeznica, zrakoplovstvo i pomorstvo smatraju vodikovu energiju jednim od važnih goriva za smanjenje emisije ugljika.U ovoj fazi mojom zemljom uglavnom dominiraju autobusi na vodikove gorivne ćelije i teški kamioni, čiji broj prelazi 6000.Što se tiče odgovarajuće prateće infrastrukture, moja je zemlja izgradila više od 250 stanica za punjenje vodikom, što čini oko 40% globalnog broja, zauzimajući prvo mjesto u svijetu.Prema podacima koje je objavio Organizacijski odbor Zimskih olimpijskih igara u Pekingu, na ovim Zimskim olimpijskim igrama demonstrirat će se rad više od 1000 vozila s vodikovim gorivnim ćelijama, opremljenih s više od 30 stanica za punjenje vodikom, što je najveća pokazna primjena vozila s gorivnim ćelijama u svijetu. svijet.
Trenutačno je polje industrije s najvećim udjelom primjene vodikove energije u mojoj zemlji.Uz svojstva energetskog goriva, energija vodika također je važna industrijska sirovina.Vodik može zamijeniti koks i prirodni plin kao redukcijsko sredstvo, što može eliminirati većinu emisija ugljika u procesima proizvodnje željeza i čelika.Korištenje obnovljive energije i električne energije za elektrolizu vode za proizvodnju vodika, a zatim sintetiziranje kemijskih proizvoda kao što su amonijak i metanol, vodi značajnom smanjenju ugljika i smanjenju emisije u kemijskoj industriji.
Integracija vodikove energije i zgrada novi je koncept zelene gradnje koji se pojavio posljednjih godina.Područje građevinarstva treba trošiti mnogo električne energije i toplinske energije, a navedeno je kao tri glavna „kućanstva koja troše energiju“ u mojoj zemlji, zajedno s područjem prometa i područjem industrije.Učinkovitost proizvodnje čiste energije vodikovih gorivih ćelija je samo oko 50%, dok ukupna učinkovitost kombinirane topline i energije može doseći 85%. Dok vodikove gorivne ćelije proizvode električnu energiju za zgrade, otpadna toplina može se iskoristiti za grijanje i toplu vodu.Što se tiče transporta vodika do građevinskih terminala, vodik se može miješati s prirodnim plinom u udjelu manjem od 20% uz pomoć relativno potpune mreže cjevovoda za prirodni plin u kućanstvima i transportirati do tisuća kućanstava.Procjenjuje se da će 2050. godine 10% globalnog grijanja zgrada i 8% energije zgrada biti opskrbljeno vodikom, smanjujući emisije ugljičnog dioksida za 700 milijuna tona godišnje.
U području električne energije, zbog nestabilnosti obnovljivih izvora energije, energija vodika može postati novi oblik skladištenja energije kroz pretvorbu električna energija-vodik-električna energija.U razdobljima niske potrošnje električne energije, vodik se proizvodi elektrolizom vode s viškom obnovljive energije, a pohranjuje se u obliku visokotlačnog plina, tekućine niske temperature, organske tekućine ili krutog materijala; tijekom vršnih razdoblja potrošnje električne energije, pohranjeni vodik prolazi kroz gorivo Baterije ili jedinice vodikove turbine proizvode električnu energiju koja se dovodi u javnu mrežu.Skladištenje pohrane energije vodika je veće, do 1 milijun kilovata, a vrijeme skladištenja je duže. Sezonsko skladištenje može se realizirati prema izlaznoj razlici sunčeve energije, energije vjetra i vodnih resursa.U kolovozu 2019. u Lu'anu, u provinciji Anhui, pokrenut je prvi projekt skladištenja vodikove energije veličine megavata u mojoj zemlji i uspješno je povezan s mrežom za proizvodnju električne energije 2022. godine.
U isto vrijeme, elektrovodikova sprega također će igrati važnu ulogu u izgradnji modernog energetskog sustava u mojoj zemlji.
Iz perspektive čiste i niske emisije ugljika, elektrifikacija velikih razmjera moćan je alat za smanjenje ugljika u mnogim poljima u mojoj zemlji, kao što su električna vozila u području prijevoza koja zamjenjuju vozila na gorivo i električno grijanje u području građevinarstva koje zamjenjuje tradicionalno grijanje bojlerom .Međutim, još uvijek postoje neke industrije u kojima je teško postići smanjenje ugljika izravnom elektrifikacijom. Najteže industrije uključuju čelik, kemikalije, cestovni promet, pomorstvo i zrakoplovstvo.Energija vodika ima dvojna svojstva energetskog goriva i industrijske sirovine te može igrati važnu ulogu u gore navedenim poljima koja je teško duboko dekarbonizirati.
Iz perspektive sigurnosti i učinkovitosti, prvo, energija vodika može promicati razvoj većeg udjela obnovljive energije i učinkovito smanjiti ovisnost moje zemlje o uvozu nafte i plina; Regionalna ravnoteža opskrbe i potrošnje energije u mojoj zemlji; osim toga, sa smanjenjem cijene električne energije iz obnovljivih izvora, poboljšat će se ekonomija zelene električne energije i zelene vodikove energije, a javnost će ih široko prihvatiti i koristiti; energija vodika i električna energija, kao energetska čvorišta, više su Lako je spojiti različite izvore energije kao što su toplinska energija, hladna energija, gorivo itd., kako bi se zajednički uspostavila međusobno povezana moderna energetska mreža, formirao vrlo otporan sustav opskrbe energijom i poboljšati učinkovitost, ekonomičnost i sigurnost sustava opskrbe energijom.
Razvoj industrije vodikove energije u mojoj zemlji i dalje se suočava s izazovima
Proizvodnja jeftinog zelenog vodika s niskim emisijama jedan je od važnih izazova s kojima se suočava industrija vodikove energije.Pod pretpostavkom ne dodavanja novih emisija ugljika, rješavanje problema izvora vodika pretpostavka je razvoja industrije vodikove energije.Proizvodnja vodika iz fosilne energije i proizvodnja vodika iz industrijskih nusproizvoda su zrele i isplative te će ostati glavni izvor vodika u kratkom roku.Međutim, rezerve fosilne energije su ograničene, a još uvijek postoji problem emisije ugljika u procesu proizvodnje vodika; proizvodnja industrijskih nusproizvoda proizvodnje vodika je ograničena, a dovodna udaljenost zračenja je kratka.
Dugoročno gledano, proizvodnju vodika iz elektrolize vode lako je kombinirati s obnovljivom energijom, ima veći potencijal, čišća je i održivija te je najpotencijalnija metoda opskrbe zelenim vodikom.Trenutačno je tehnologija alkalne elektrolize u mojoj zemlji blizu međunarodne razine i glavna je tehnologija u području komercijalne elektrolize, ali postoji ograničen prostor za smanjenje troškova u budućnosti.Protonska izmjenjivačka membranska elektroliza vode za proizvodnju vodika trenutno je skupa, a stupanj lokalizacije ključnih uređaja raste iz godine u godinu.Elektroliza krutih oksida blizu je komercijalizacije na međunarodnoj razini, ali je još uvijek u fazi sustizanja na domaćem tržištu.
Sustav opskrbe lanca industrije vodikove energije u mojoj zemlji još nije dovršen i još uvijek postoji jaz između velikih komercijalnih primjena.Više od 200 hidrogenacijskih stanica izgrađeno je u mojoj zemlji, od kojih su većina stanice za plinsku hidrogenaciju od 35 MPa, a stanice za plinsku hidrogenaciju pod visokim tlakom od 70 MPa s većim kapacitetom skladištenja vodika čine mali udio.Nedostatak iskustva u izgradnji i radu stanica za punjenje tekućim vodikom i integriranih stanica za proizvodnju vodika i hidrogenizaciju.Trenutačno se transport vodika uglavnom temelji na visokotlačnom transportu plinovitih prikolica s dugim cijevima, a cjevovodni transport je još uvijek slaba točka.Trenutno je kilometraža cjevovoda za vodik oko 400 kilometara, a cjevovoda koji se koriste samo oko 100 kilometara.Cjevovodni transport također se suočava s mogućnošću vodikove krtosti uzrokovane istjecanjem vodika. U budućnosti je još uvijek potrebno dodatno poboljšati kemijska i mehanička svojstva materijala cjevovoda.Postignut je značajan napredak u tehnologiji pohranjivanja tekućeg vodika i tehnologiji pohranjivanja metalnog hidrida vodika, ali ravnoteža između gustoće pohranjivanja vodika, sigurnosti i cijene nije riješena, a još uvijek postoji određeni jaz između velikih komercijalnih primjena.
Specijalizirani sustav politike i mehanizam koordinacije i suradnje s više odjela i područja još nisu savršeni.„Srednjoročni i dugoročni plan razvoja industrije vodikove energetike (2021. – 2035.)“ prvi je plan razvoja vodikove energetike na nacionalnoj razini, no poseban plan i sustav politike još treba poboljšati. U budućnosti je potrebno dodatno razjasniti smjer, ciljeve i prioritete industrijskog razvoja.Lanac industrije vodikove energije uključuje različite tehnologije i industrijska polja. Trenutačno još uvijek postoje problemi kao što su nedovoljna međudisciplinarna suradnja i nedostatan mehanizam međuresorne koordinacije.Na primjer, izgradnja stanica za punjenje vodikom zahtijeva suradnju više odjela kao što su kapital, tehnologija, infrastruktura i kontrola opasnih kemikalija. Trenutno postoje problemi kao što su nejasna nadležna tijela, poteškoće u odobravanju, a svojstva vodika još uvijek su samo opasne kemikalije, što predstavlja ozbiljnu prijetnju razvoju industrije. velika ograničenja.
Vjerujemo da su tehnologija, platforme i talenti točke rasta za podršku razvoju industrije vodikove energije u mojoj zemlji.
Prije svega, potrebno je kontinuirano poboljšavati razinu ključnih temeljnih tehnologija.Tehnološke inovacije jezgra su razvoja industrije vodikove energije.U budućnosti će moja zemlja nastaviti promicati istraživanje i razvoj ključnih temeljnih tehnologija u proizvodnji, skladištenju, transportu i primjeni zelene vodikove energije s niskim udjelom ugljika.Ubrzati tehnološku inovaciju gorivih ćelija s membranom za izmjenu protona, razviti ključne materijale, poboljšati glavne pokazatelje učinka i kapacitet masovne proizvodnje te nastaviti poboljšavati pouzdanost, stabilnost i trajnost gorivih ćelija.Ulagat će se napori u promicanje istraživanja i razvoja te proizvodnje ključnih komponenti i ključne opreme.Ubrzajte poboljšanje učinkovitosti pretvorbe proizvodnje vodika u obnovljivoj energiji i razmjera proizvodnje vodika pomoću jednog uređaja i napravite pomake u ključnim temeljnim tehnologijama u vezi infrastrukture vodikove energije.Nastaviti s istraživanjem osnovnih zakona sigurnosti vodikove energije.Nastavite promicati naprednu tehnologiju vodikove energije, ključnu opremu, demonstracijske primjene i industrijalizaciju glavnih proizvoda te izgraditi visokokvalitetni razvojni tehnološki sustav za industriju vodikove energije.
Drugo, moramo se usredotočiti na izgradnju platforme za podršku industrijskim inovacijama.Razvoj industrije vodikove energije treba se usredotočiti na ključna područja i ključne poveznice te izgraditi višerazinsku i raznoliku inovacijsku platformu.Podrška sveučilištima, istraživačkim institutima i poduzećima za ubrzavanje izgradnje ključnih laboratorija i najsuvremenijih međuistraživačkih platformi te provođenje temeljnih istraživanja o primjeni energije vodika i istraživanja vrhunske tehnologije.Početkom 2022. Nacionalno povjerenstvo za razvoj i reforme i Ministarstvo obrazovanja izdali su „Odobrenje izvješća o studiji izvedivosti o projektu inovacijske platforme za integraciju nacionalne tehnologije skladištenja energije u industriji i obrazovanju Sjevernokineskog sveučilišta za električnu energiju“, Sjevernokinesko Sveučilište za električnu energiju Nacionalna tehnologija za pohranu energije Industry-Education Integration Innovation Platform Projekt Službeno je odobren i postao je prva skupina koledža i sveučilišta koja su "zapovijedala".Nakon toga službeno je osnovan Inovacijski centar za tehnologiju vodikove energije Sveučilišta u Sjevernoj Kini.Inovacijska platforma i inovacijski centar usredotočeni su na tehnička istraživanja u području elektrokemijskog skladištenja energije, vodikove energije i tehnologije njezine primjene u elektroenergetskoj mreži te aktivno promiču razvoj nacionalne industrije vodikove energije.
Treće, potrebno je promicati izgradnju tima stručnjaka za vodikovu energiju.Tehnološka razina i opseg industrije vodikove energije nastavili su napredovati. Međutim, industrija vodikove energije suočava se s velikim nedostatkom kadrova u timu, posebno s ozbiljnim nedostatkom inovativnih talenata na visokoj razini.Prije nekoliko dana, smjer “Energija vodika i znanost i inženjerstvo” koji je proglasilo Sveučilište za električnu energiju Sjeverne Kine službeno je uvršten u katalog dodiplomskih smjerova na redovnim koledžima i sveučilištima, a disciplina “Znanost i inženjerstvo u vodikovi energiji” uključena je u katalog novi interdisciplinarni predmet.Ova će disciplina uzeti u obzir elektroenergetiku, inženjersku termofiziku, kemijsko inženjerstvo i druge discipline, organski integrirati proizvodnju vodika, skladištenje i transport vodika, sigurnost vodika, energiju vodika i druge tečajeve modula vodikove energije, te provoditi sveobuhvatne interdisciplinarne osnovne i primijenjena istraživanja. Pružit će povoljnu podršku talentima za realizaciju sigurne tranzicije energetske strukture moje zemlje, kao i razvoj industrije vodikove energije i energetske industrije moje zemlje.
Vrijeme objave: 16. svibnja 2022