Vodíková energia, nový kód moderného energetického systému

Vodíková energia je druh sekundárnej energie s bohatými zdrojmi, zeleným a nízkouhlíkovým a širokým využitím. Môže pomôcť rozsiahlej spotrebe obnoviteľnej energie, realizovať rozsiahle špičkové oholenie energetických sietí a medzisezónne a medziregionálne skladovanie energie a urýchliť podporu priemyslu, stavebníctva, nízkej karbonizácie v doprave a iných oblastiach.moja krajina má dobré základy pre výrobu vodíka a rozsiahly aplikačný trh a má významné výhody v rozvoji vodíkovej energie.Urýchlenie rozvoja vodíkového energetického priemyslu je dôležitou cestou, ako pomôcť mojej krajine dosiahnuť cieľ neutralizácie uhlíka.Národná rozvojová a reformná komisia a Národná energetická správa pred niekoľkými dňami spoločne vydali „Strednodobý a dlhodobý plán rozvoja vodíkovej energetiky (2021-2035)“.Vývoj a využitie vodíkovej energie spúšťa hlbokú energetickú revolúciu. Vodíková energia sa stala novým kódom pre prelomenie energetickej krízy a vybudovanie čistého, nízkouhlíkového, bezpečného a efektívneho moderného energetického systému.

Energetická kríza otvorila cestu výskumu vývoja a využitia vodíkovej energie.

Vodíková energia ako alternatívna energia vstúpila do zorného poľa ľudí, čo možno vystopovať až do 70. rokov minulého storočia.Vojna na Blízkom východe v tom čase spustila globálnu ropnú krízu. Aby sa Spojené štáty zbavili závislosti od dovážanej ropy, najprv navrhli koncept „vodíkovej ekonomiky“, pričom tvrdili, že v budúcnosti by vodík mohol nahradiť ropu a stať sa hlavnou energiou podporujúcou globálnu dopravu.Od roku 1960 do roku 2000 sa rýchlo rozvíjal palivový článok, dôležitý nástroj na využitie vodíkovej energie, a jeho aplikácia v kozmonautike, výrobe energie a doprave plne preukázala realizovateľnosť vodíkovej energie ako sekundárneho zdroja energie.Vodíkový energetický priemysel vstúpil okolo roku 2010 na dno.Ale uvedenie „budúceho“ vozidla Toyota s palivovými článkami v roku 2014 vyvolalo ďalší vodíkový boom.Následne mnohé krajiny postupne uvoľnili strategické cesty pre rozvoj vodíkovej energie, najmä so zameraním na výrobu energie a dopravu na podporu rozvoja vodíkovej energie a priemyslu palivových článkov; EÚ vydala stratégiu EÚ pre vodíkovú energiu v roku 2020, ktorej cieľom je podporovať vodíkovú energiu v priemysle, doprave, výrobe energie a iných aplikáciách vo všetkých oblastiach; v roku 2020 Spojené štáty vydali „Plán rozvoja vodíkovej energie“, ktorý sformuloval niekoľko kľúčových technických a ekonomických ukazovateľov a očakáva sa, že sa stanú lídrom na trhu v reťazci vodíkového energetického priemyslu.Krajiny, ktoré predstavujú 75 % globálnej ekonomiky, doteraz spustili politiky rozvoja vodíkovej energie s cieľom aktívne podporovať rozvoj vodíkovej energie.

V porovnaní s rozvinutými krajinami je vodíkový energetický priemysel mojej krajiny stále v počiatočnom štádiu rozvoja.V posledných rokoch moja krajina venovala väčšiu pozornosť priemyslu vodíkovej energie.V marci 2019 bola vodíková energia po prvýkrát zapísaná do „Pracovnej správy vlády“, čím sa urýchlila výstavba zariadení, ako je nabíjanie a hydrogenácia vo verejnej sfére; Zahrnuté v energetickej kategórii; v septembri 2020 päť oddelení vrátane ministerstva financií, ministerstva priemyslu a informačných technológií spoločne vykoná demonštračnú aplikáciu vozidiel s palivovými článkami a odmeňuje oprávnené mestské aglomerácie za industrializáciu a demonštračné aplikácie kľúčových kľúčových technológií vozidiel s palivovými článkami V októbri 2021 Ústredný výbor Komunistickej strany Číny a Štátna rada vydali „Názory na úplne presnú implementáciu novej koncepcie rozvoja a vykonanie dobrej práce pri neutralizácii uhlíka“, aby koordinovali rozvoj celého reťazca vodíkovej energie. „výroba-skladovanie-prenos-použitie“; V marci 2022 vydala Národná komisia pre rozvoj a reformy „Strednodobý a dlhodobý plán rozvoja priemyslu vodíkovej energetiky (2021 – 2035)“ a vodíková energia bola označená za dôležitú súčasť budúceho národného energetického systému. kľúčom k realizácii zelenej a nízkouhlíkovej transformácie terminálov využívajúcich energiu. Vodíkový energetický priemysel je dôležitým nositeľom a bol identifikovaný ako strategické rozvíjajúce sa odvetvie a kľúčový smer rozvoja budúceho odvetvia.

V posledných rokoch sa priemysel vodíkovej energie v mojej krajine rýchlo rozvinul a v podstate pokrýva celý reťazec výroby vodíka, skladovania, prenosu a používania.

Na začiatku reťazca vodíkového energetického priemyslu je výroba vodíka. moja krajina je najväčším svetovým výrobcom vodíka s kapacitou výroby vodíka približne 33 miliónov ton.Podľa intenzity emisií uhlíka vo výrobnom procese sa vodík delí na „sivý vodík“, „modrý vodík“ a „zelený vodík“.Šedý vodík sa vzťahuje na vodík vyrobený spaľovaním fosílnych palív a počas výrobného procesu bude vznikať veľa emisií oxidu uhličitého; modrý vodík je založený na sivom vodíku a využíva technológiu zachytávania a ukladania uhlíka na dosiahnutie nízkouhlíkovej výroby vodíka; zelený vodík sa vyrába pomocou Obnoviteľnej energie, ako je slnečná energia a veterná energia, sa používa na elektrolýzu vody na výrobu vodíka a v procese výroby vodíka nedochádza k žiadnym emisiám uhlíka.V súčasnosti vo výrobe vodíka v mojej krajine dominuje výroba vodíka na báze uhlia, ktorá predstavuje približne 80 %.V budúcnosti, keďže náklady na výrobu energie z obnoviteľných zdrojov budú naďalej klesať, podiel zeleného vodíka sa bude z roka na rok zvyšovať a očakáva sa, že v roku 2050 dosiahne 70 %.

Stredným prúdom reťazca vodíkovej energetiky je skladovanie a preprava vodíka. Technológia vysokotlakového skladovania a prepravy plynu bola komercializovaná a je najrozsiahlejším spôsobom skladovania a prepravy vodíkovej energie.Príves s dlhými rúrami má vysokú dopravnú flexibilitu a je vhodný na prepravu vodíka v malom objeme na krátke vzdialenosti; skladovanie kvapalného vodíka a skladovanie vodíka v pevnom skupenstve nevyžadujú tlakové nádoby a preprava je pohodlná, čo je v budúcnosti smer veľkokapacitného skladovania a prepravy vodíkovej energie.

Po prúde reťazca vodíkovej energetiky je komplexná aplikácia vodíka. Ako priemyselná surovina môže byť vodík široko používaný v ropnom, chemickom, metalurgickom, elektronickom, medicínskom a iných oblastiach. Okrem toho je možné vodík premeniť na elektrinu a teplo aj prostredníctvom vodíkových palivových článkov alebo vodíkových spaľovacích motorov. , ktorá môže pokryť všetky aspekty spoločenskej produkcie a života.Očakáva sa, že do roku 2060 dopyt po vodíkovej energii mojej krajiny dosiahne 130 miliónov ton, z čoho dominuje priemyselný dopyt, ktorý predstavuje približne 60 %, a sektor dopravy sa bude z roka na rok rozširovať na 31 %.

Vývoj a využitie vodíkovej energie spúšťa hlbokú energetickú revolúciu.

Vodíková energia má široké uplatnenie v mnohých oblastiach, ako je doprava, priemysel, stavebníctvo a elektrina.

V oblasti dopravy, diaľkovej cestnej dopravy, železníc, letectva a lodnej dopravy považujú vodíkovú energiu za jedno z dôležitých palív na znižovanie emisií uhlíka.V tejto fáze mojej krajine dominujú najmä autobusy na vodíkové palivové články a ťažké nákladné autá, ktorých počet presahuje 6 000.Pokiaľ ide o zodpovedajúcu podpornú infraštruktúru, moja krajina vybudovala viac ako 250 vodíkových čerpacích staníc, čo predstavuje asi 40 % celosvetového počtu a je na prvom mieste na svete.Podľa údajov zverejnených organizačným výborom zimných olympijských hier v Pekingu budú tieto zimné olympijské hry demonštrovať prevádzku viac ako 1 000 vozidiel s vodíkovými palivovými článkami vybavených viac ako 30 vodíkovými tankovacími stanicami, čo je najväčšia demonštračná aplikácia vozidiel s palivovými článkami v sveta.

V súčasnosti je oblasťou s najväčším podielom využitia vodíkovej energie v mojej krajine priemyselná oblasť.Vodíková energia je okrem svojich energetických palivových vlastností aj dôležitou priemyselnou surovinou.Vodík môže nahradiť koks a zemný plyn ako redukčné činidlo, ktoré môže eliminovať väčšinu emisií uhlíka v procesoch výroby železa a ocele.Využitie obnoviteľnej energie a elektriny na elektrolýzu vody na výrobu vodíka a následnú syntézu chemických produktov, ako je amoniak a metanol, vedie k podstatnému zníženiu uhlíka a emisií v chemickom priemysle.

Integrácia vodíkovej energie a budov je nový koncept zelených budov, ktorý sa objavil v posledných rokoch.Stavebná oblasť potrebuje spotrebovať veľa elektrickej energie a tepelnej energie a bola uvedená ako tri hlavné „domácnosti spotrebúvajúce energiu“ v mojej krajine spolu s oblasťou dopravy a priemyselnou oblasťou.Účinnosť výroby čistej energie vodíkových palivových článkov je len asi 50 %, zatiaľ čo celková účinnosť kombinovanej výroby tepla a elektriny môže dosiahnuť 85 %. Zatiaľ čo vodíkové palivové články vyrábajú elektrinu pre budovy, odpadové teplo je možné využiť na vykurovanie a ohrev vody.Pokiaľ ide o prepravu vodíka do terminálov budov, pomocou relatívne kompletnej domácej siete plynovodov je možné vodík zmiešať so zemným plynom v podiele menšom ako 20 % a dopraviť do tisícok domácností.Odhaduje sa, že v roku 2050 bude 10 % globálneho vykurovania budov a 8 % energie budov dodávaných vodíkom, čím sa znížia emisie oxidu uhličitého o 700 miliónov ton ročne.

V oblasti elektriny sa vďaka nestabilite obnoviteľnej energie môže vodíková energia stať novou formou skladovania energie prostredníctvom konverzie elektriny-vodík-elektrina.V období nízkej spotreby elektriny sa vodík vyrába elektrolýzou vody s prebytkom obnoviteľnej energie a skladuje sa vo forme vysokotlakových plynných, nízkoteplotných kvapalných, organických kvapalných alebo pevných materiálov; počas špičiek spotreby elektriny prechádza uskladnený vodík palivom Batérie alebo jednotky vodíkovej turbíny vyrábajú elektrinu, ktorá sa dodáva do verejnej siete.Rozsah skladovania vodíkovej energie je väčší, až 1 milión kilowattov, a doba skladovania je dlhšia. Sezónne skladovanie je možné realizovať podľa rozdielu výkonu slnečnej energie, veternej energie a vodných zdrojov.V auguste 2019 sa v Lu'an v provincii Anhui spustil prvý megawattový projekt skladovania vodíkovej energie v mojej krajine a v roku 2022 bol úspešne pripojený k rozvodnej sieti na výrobu energie.

Zároveň bude elektro-vodíková väzba hrať dôležitú úlohu pri budovaní moderného energetického systému v mojej krajine.

Z čistého a nízkouhlíkového hľadiska je rozsiahla elektrifikácia účinným nástrojom na znižovanie emisií uhlíka v mnohých oblastiach v mojej krajine, ako sú elektrické vozidlá v oblasti dopravy nahrádzajúce palivové vozidlá a elektrické vykurovanie v oblasti stavebníctva nahrádzajúce tradičné vykurovanie kotlom. .Stále však existujú niektoré odvetvia, v ktorých je ťažké dosiahnuť zníženie uhlíka prostredníctvom priamej elektrifikácie. Medzi najťažšie odvetvia patrí oceliarsky, chemický, cestná doprava, lodná doprava a letectvo.Vodíková energia má dvojaké vlastnosti energetického paliva a priemyselnej suroviny a môže hrať dôležitú úlohu vo vyššie uvedených oblastiach, ktoré je ťažké hlboko dekarbonizovať.

Po prvé, z hľadiska bezpečnosti a účinnosti môže vodíková energia podporiť rozvoj vyššieho podielu obnoviteľnej energie a účinne znížiť závislosť mojej krajiny od dovozu ropy a plynu; regionálna rovnováha dodávok a spotreby energie v mojej krajine; okrem toho, znížením nákladov na elektrickú energiu z obnoviteľných zdrojov sa zlepší ekonomika zelenej elektriny a zelenej vodíkovej energie a verejnosť ich bude široko akceptovať a využívať; vodíková energia a elektrina ako energetické uzly sú viac Je ľahké spájať rôzne zdroje energie, ako je tepelná energia, studená energia, palivo atď., aby sa spoločne vytvorila prepojená moderná energetická sieť, vytvoril sa vysoko odolný systém zásobovania energiou a zlepšiť efektívnosť, hospodárnosť a bezpečnosť systému zásobovania energiou.

Rozvoj vodíkového energetického priemyslu mojej krajiny stále čelí výzvam

Výroba lacného a nízkoemisného zeleného vodíka je jednou z dôležitých výziev, ktorým čelí priemysel vodíkovej energetiky.Za predpokladu nepridania nových emisií uhlíka je riešenie problému zdroja vodíka predpokladom rozvoja vodíkového energetického priemyslu.Výroba vodíka z fosílnej energie a priemyselná výroba vodíka ako vedľajšieho produktu sú vyspelé a nákladovo efektívne a v krátkodobom horizonte zostanú hlavným zdrojom vodíka.Zásoby fosílnej energie sú však obmedzené a v procese výroby vodíka stále existuje problém s emisiami uhlíka; produkcia priemyselného vedľajšieho produktu vodíka je obmedzená a radiačná vzdialenosť dodávky je krátka.

Z dlhodobého hľadiska je výroba vodíka z elektrolýzy vody ľahko kombinovateľná s obnoviteľnou energiou, má väčší potenciál, je čistejšia a udržateľnejšia a je najpotenciálnejšou metódou dodávky zeleného vodíka.V súčasnosti je technológia alkalickej elektrolýzy v mojej krajine blízka medzinárodnej úrovni a je hlavnou technológiou v oblasti komerčnej elektrolýzy, ale priestor na znižovanie nákladov v budúcnosti je obmedzený.Elektrolýza vody na výrobu vodíka pomocou protónovej výmennej membrány je v súčasnosti nákladná a stupeň lokalizácie kľúčových zariadení sa z roka na rok zvyšuje.Elektrolýza tuhých oxidov je medzinárodne blízka komercializácii, ale na domácom trhu je stále v štádiu dobiehania.

dodávateľský systém vodíkového energetického priemyslu v mojej krajine ešte nie je dokončený a stále existuje priepasť medzi rozsiahlymi komerčnými aplikáciami.V mojej krajine bolo vybudovaných viac ako 200 hydrogenačných staníc, z ktorých väčšina sú 35MPa plynové hydrogenačné stanice a 70MPa vysokotlakové plynové hydrogenačné stanice s väčšou skladovacou kapacitou vodíka predstavujú malý podiel.Nedostatok skúseností s výstavbou a prevádzkou čerpacích staníc kvapalného vodíka a integrovaných staníc na výrobu a hydrogenáciu vodíka.V súčasnosti je preprava vodíka založená najmä na vysokotlakovej plynovej preprave s dlhými rúrami, zatiaľ čo potrubná preprava je stále slabým miestom.V súčasnosti majú vodíkové potrubia najazdené približne 400 kilometrov a používané potrubia sú len približne 100 kilometrov.Potrubná doprava tiež čelí možnosti vodíkového skrehnutia spôsobeného unikajúcim vodíkom. V budúcnosti je ešte potrebné ďalej zlepšovať chemické a mechanické vlastnosti potrubných materiálov.Významný pokrok sa dosiahol v technológii skladovania kvapalného vodíka a technológii skladovania vodíka s hydridom kovu, ale rovnováha medzi hustotou skladovania vodíka, bezpečnosťou a nákladmi nebola vyriešená a stále existuje určitá medzera medzi rozsiahlymi komerčnými aplikáciami.

Špecializovaný politický systém a viacodborový a viacoborový mechanizmus koordinácie a spolupráce ešte nie sú dokonalé.„Strednodobý a dlhodobý plán rozvoja priemyslu vodíkovej energetiky (2021 – 2035)“ je prvým plánom rozvoja vodíkovej energie na národnej úrovni, ale špeciálny plán a systém politiky je ešte potrebné zlepšiť. V budúcnosti je potrebné ďalej ujasňovať smerovanie, ciele a priority priemyselného rozvoja.Vodíkový energetický priemyselný reťazec zahŕňa rôzne technológie a priemyselné oblasti. V súčasnosti pretrvávajú problémy ako nedostatočná medziodborová spolupráca a nedostatočný medzirezortný koordinačný mechanizmus.Napríklad výstavba vodíkových čerpacích staníc si vyžaduje spoluprácu viacerých oddelení, ako je kapitál, technológia, infraštruktúra a kontrola nebezpečných chemikálií. V súčasnosti existujú problémy ako nejasné kompetentné orgány, ťažkosti so schvaľovaním a vlastnosti vodíka sú stále len nebezpečné chemikálie, čo predstavuje vážnu hrozbu pre rozvoj priemyslu. veľké obmedzenia.

Veríme, že technológie, platformy a talenty sú body rastu na podporu rozvoja vodíkového energetického priemyslu mojej krajiny.

V prvom rade je potrebné neustále zlepšovať úroveň kľúčových kľúčových technológií.Technologické inovácie sú jadrom rozvoja priemyslu vodíkovej energie.V budúcnosti bude moja krajina naďalej podporovať výskum a vývoj kľúčových kľúčových technológií pri výrobe, skladovaní, preprave a aplikácii zelenej a nízkouhlíkovej vodíkovej energie.Urýchliť technologickú inováciu palivových článkov s protónovou výmennou membránou, vyvinúť kľúčové materiály, zlepšiť hlavné ukazovatele výkonu a kapacitu hromadnej výroby a pokračovať v zlepšovaní spoľahlivosti, stability a životnosti palivových článkov.Vyvinie sa úsilie na podporu výskumu a vývoja a výroby základných komponentov a kľúčových zariadení.Urýchliť zlepšenie účinnosti konverzie výroby vodíka z obnoviteľných zdrojov energie a rozsahu výroby vodíka pomocou jediného zariadenia a dosiahnuť prelom v kľúčových kľúčových technológiách v prepojení infraštruktúry vodíkovej energie.Pokračovať vo výskume základných zákonov bezpečnosti vodíkovej energie.Pokračovať v podpore pokročilých technológií vodíkovej energie, kľúčových zariadení, demonštračných aplikácií a industrializácie hlavných produktov a vybudovať vysokokvalitný systém vývojových technológií pre priemysel vodíkovej energie.

Po druhé, musíme sa zamerať na vybudovanie platformy na podporu priemyselných inovácií.Rozvoj vodíkového energetického priemyslu sa musí zamerať na kľúčové oblasti a kľúčové prepojenia a vybudovať viacúrovňovú a diverzifikovanú inovačnú platformu.Podporovať univerzity, výskumné ústavy a podniky, aby urýchlili výstavbu kľúčových laboratórií a špičkových platforiem krížového výskumu a vykonávať základný výskum aplikácií vodíkovej energie a výskumu špičkových technológií.Začiatkom roka 2022 vydala Národná komisia pre rozvoj a reformu a ministerstvo školstva „Schválenie správy o štúdii uskutočniteľnosti projektu Národnej inovačnej platformy pre integráciu technológie skladovania energie a vzdelávania v Severnej Číne Electric Power University“, North China Electric Power University National Energy Storage Technology Industry-Education Integration Innovation Platform Project Bola oficiálne schválená a stala sa prvou skupinou vysokých škôl a univerzít, ktoré „velili“.Následne bolo formálne založené Inovačné centrum pre technológiu vodíkovej energie North China Electric Power University.Inovačná platforma a inovačné centrum sa zameriava na technický výskum v oblasti elektrochemického skladovania energie, vodíkovej energie a jej aplikačnej technológie v elektrizačnej sieti a aktívne podporuje rozvoj národného priemyslu vodíkovej energie.

Po tretie, je potrebné podporiť vybudovanie tímu odborníkov na vodíkovú energiu.Technologická úroveň a rozsah vodíkového energetického priemyslu naďalej dosahujú prelomy. Vodíkový energetický priemysel však čelí veľkej medzere v tíme talentov, najmä vážnemu nedostatku vysokoúrovňových inovatívnych talentov.Pred niekoľkými dňami bol odbor „Hydrogen Energy Science and Engineering“ vyhlásený North China Electric Power University oficiálne zaradený do katalógu vysokoškolských odborov na bežných vysokých školách a univerzitách a disciplína „Hydrogen Energy Science and Engineering“ bola zaradená do nový interdisciplinárny predmet.Táto disciplína bude ťažiť z energetiky, inžinierskej termofyziky, chemického inžinierstva a ďalších disciplín, organicky integrovať výrobu vodíka, skladovanie a prepravu vodíka, vodíkovú bezpečnosť, vodíkovú energiu a ďalšie moduly vodíkovej energie a vykonávať všestranné interdisciplinárne základné a aplikovaný výskum. Poskytne priaznivú podporu talentov na realizáciu bezpečného prechodu energetickej štruktúry mojej krajiny, ako aj na rozvoj vodíkového energetického priemyslu a energetického priemyslu mojej krajiny.