[Povzetek]Vodikova energija je neke vrste sekundarna energija z obilnimi viri, zelena in nizkoogljična ter široka uporaba. Pomaga lahko pri obsežni porabi obnovljive energije, uresniči obsežno zmanjšanje konic električnega omrežja in shranjevanja energije po letnih časih in regijah ter pospeši spodbujanje industrije, gradbeništva, transporta in drugih področij z nizkimi emisijami ogljika.moja država ima dobre temelje za proizvodnjo vodika in obsežen trg aplikacij ter ima pomembne prednosti pri razvoju vodikove energije.Pospeševanje razvoja industrije vodikove energije je pomembna pot za pomoč moji državi pri doseganju cilja nevtralizacije ogljika.Pred nekaj dnevi sta Nacionalna komisija za razvoj in reforme in Nacionalna uprava za energijo skupaj izdali »Srednjeročni in dolgoročni načrt za razvoj industrije vodikove energije (2021–2035)«.Razvoj in uporaba vodikove energije sprožata globoko energetsko revolucijo. Vodikova energija je postala nova šifra za rešitev energetske krize in izgradnjo čistega, nizkoogljičnega, varnega in učinkovitega sodobnega energetskega sistema.
Energetska kriza je odprla pot raziskovanju razvoja in uporabe vodikove energije.
Vodikova energija kot alternativna energija je vstopila v vidno polje ljudi, kar sega v sedemdeseta leta prejšnjega stoletja.Takrat je vojna na Bližnjem vzhodu sprožila svetovno naftno krizo. Da bi se znebili odvisnosti od uvožene nafte, so ZDA najprej predlagale koncept »vodikovega gospodarstva«, pri čemer so trdile, da bi vodik v prihodnosti lahko nadomestil nafto in postal glavna energija, ki podpira svetovni transport.Od leta 1960 do 2000 se je gorivna celica, pomembno orodje za izrabo vodikove energije, hitro razvijala, njena uporaba v vesolju, proizvodnji električne energije in transportu pa je v celoti dokazala izvedljivost vodikove energije kot sekundarnega vira energije.Industrija vodikove energije je okoli leta 2010 dosegla nizko oseko.Vendar pa je izdaja Toyotinega "prihodnjega" vozila na gorivne celice leta 2014 sprožila nov razcvet vodika.Kasneje so številne države zaporedoma izdale strateške poti za razvoj vodikove energije, ki se osredotočajo predvsem na proizvodnjo električne energije in transport za spodbujanje razvoja industrije vodikove energije in gorivnih celic; EU je leta 2020 objavila strategijo EU za vodikovo energijo, katere namen je spodbujati vodikovo energijo v industriji, prometu, proizvodnji električne energije in drugih aplikacijah na vseh področjih; leta 2020 so Združene države objavile »Načrt za razvoj vodikove energije«, oblikovale številne ključne tehnične in ekonomske kazalnike in pričakovale, da bodo postale vodilne na trgu v verigi industrije vodikove energije.Doslej so države, ki predstavljajo 75 % svetovnega gospodarstva, uvedle politike razvoja vodikove energije za dejavno spodbujanje razvoja vodikove energije.
V primerjavi z razvitimi državami je industrija vodikove energije v moji državi še vedno v začetni fazi razvoja.V zadnjih letih je moja država posvetila več pozornosti industriji vodikove energije.Marca 2019 je bila energija vodika prvič zapisana v »vladno poročilo o delu«, kar je pospešilo gradnjo objektov, kot sta polnjenje in hidrogenacija v javni domeni; Vključeno v kategorijo energije; septembra 2020 bo pet oddelkov, vključno z ministrstvom za finance, ministrstvom za industrijo in informacijsko tehnologijo, skupaj izvedlo predstavitveno uporabo vozil na gorivne celice in nagradilo upravičena mestna aglomeracije za industrializacijo in predstavitvene aplikacije ključnih temeljnih tehnologij vozil na gorivne celice. ;Oktobra 2021 sta Centralni komite Komunistične partije Kitajske in Državni svet izdala »Mnenja o popolnoma natančnem izvajanju novega razvojnega koncepta in dobrem delu pri nevtralizaciji ogljika« za usklajevanje razvoja celotne verige vodikove energije. “proizvodnja-skladiščenje-prenos-uporaba”; Marca 2022 je Nacionalna komisija za razvoj in reforme izdala »Srednjeročni in dolgoročni načrt za razvoj industrije vodikove energije (2021–2035)«, energija vodika pa je bila opredeljena kot pomemben del prihodnjega nacionalnega energetskega sistema in ključ do uresničitve zelene in nizkoogljične preobrazbe energetskih terminalov. Pomemben nosilec, industrija vodikove energije, je bila opredeljena kot strateška panoga v vzponu in ključna razvojna smer industrije prihodnosti.
V zadnjih letih se je industrija vodikove energije v moji državi hitro razvila in v bistvu pokriva celotno verigo proizvodnje-shranjevanja-prenosa-uporabe vodika.
Navzgor v verigi industrije vodikove energije je proizvodnja vodika. moja država je največja proizvajalka vodika na svetu, s proizvodno zmogljivostjo vodika približno 33 milijonov ton.Glede na intenzivnost emisij ogljika v proizvodnem procesu se vodik deli na "sivi vodik", "modri vodik" in "zeleni vodik".Sivi vodik se nanaša na vodik, proizveden s sežiganjem fosilnih goriv, med proizvodnim procesom pa bo veliko emisij ogljikovega dioksida; modri vodik temelji na sivem vodiku, uporablja tehnologijo za zajemanje in shranjevanje ogljika za doseganje nizkoogljične proizvodnje vodika; zeleni vodik se proizvaja z obnovljivo energijo, kot je sončna energija in vetrna energija, ki se uporablja za elektrolizo vode za proizvodnjo vodika, v procesu proizvodnje vodika pa ni emisij ogljika.Trenutno v proizvodnji vodika v moji državi prevladuje proizvodnja vodika iz premoga, ki predstavlja približno 80 %.V prihodnosti, ko se bodo stroški proizvodnje električne energije iz obnovljivih virov še naprej zniževali, bo delež zelenega vodika iz leta v leto naraščal in naj bi leta 2050 dosegel 70 %.
Sredina verige industrije vodikove energije je shranjevanje in transport vodika. Tehnologija shranjevanja in transporta plina pod visokim tlakom je bila komercializirana in je najobsežnejši način shranjevanja in transporta vodikove energije.Prikolica z dolgimi cevmi ima visoko transportno prilagodljivost in je primerna za prevoz vodika na kratke razdalje z majhnimi količinami; Shranjevanje tekočega vodika in shranjevanje vodika v trdnem stanju ne zahtevata tlačnih posod, transport pa je udoben, kar je smer obsežnega shranjevanja in transporta vodikove energije v prihodnosti.
Nizvodna veriga industrije vodikove energije je celovita uporaba vodika. Kot industrijska surovina se lahko vodik pogosto uporablja v naftni, kemijski, metalurški, elektronski, medicinski in drugih področjih. Poleg tega je vodik mogoče pretvoriti tudi v elektriko in toploto prek vodikovih gorivnih celic ali vodikovih motorjev z notranjim zgorevanjem. , ki lahko zajema vse vidike družbene proizvodnje in življenja.Do leta 2060 naj bi povpraševanje po vodikovi energiji v moji državi doseglo 130 milijonov ton, od tega prevladuje industrijsko povpraševanje, ki predstavlja približno 60 %, prometni sektor pa se bo iz leta v leto povečal na 31 %.
Razvoj in uporaba vodikove energije sprožata globoko energetsko revolucijo.
Vodikova energija ima široke možnosti uporabe na številnih področjih, kot so promet, industrija, gradbeništvo in elektrika.
Na področju transporta, cestnega prometa na dolge razdalje, železnice, letalstva in ladijskega prometa obravnavajo vodikovo energijo kot eno od pomembnih goriv za zmanjšanje emisij ogljika.Na tej stopnji v moji državi prevladujejo predvsem avtobusi na vodikove gorivne celice in težki tovornjaki, katerih število presega 6000.Kar zadeva ustrezno podporno infrastrukturo, je moja država zgradila več kot 250 bencinskih postaj za vodik, kar predstavlja približno 40 % svetovnega števila, in je prva na svetu.Po podatkih, ki jih je objavil organizacijski odbor zimskih olimpijskih iger v Pekingu, bodo te zimske olimpijske igre prikazale delovanje več kot 1000 vozil na vodikove gorivne celice, opremljenih z več kot 30 postajami za dolivanje goriva, kar je največja predstavitvena uporaba vozil na gorivne celice v svetu. svetu.
Trenutno je področje z največjim deležem uporabe vodikove energije v moji državi industrijsko področje.Vodikova energija je poleg lastnosti energijskega goriva tudi pomembna industrijska surovina.Vodik lahko nadomesti koks in zemeljski plin kot redukcijsko sredstvo, ki lahko odpravi večino emisij ogljika v procesih proizvodnje železa in jekla.Uporaba obnovljive energije in električne energije za elektrolizo vode za proizvodnjo vodika in nato sintetiziranje kemičnih izdelkov, kot sta amoniak in metanol, prispeva k znatnemu zmanjšanju emisij ogljika in emisij v kemični industriji.
Integracija vodikove energije in zgradb je nov koncept zelene gradnje, ki se je pojavil v zadnjih letih.Področje gradbeništva mora porabiti veliko električne in toplotne energije in je bilo uvrščeno med tri glavna »gospodinjstva, ki porabijo energijo« v moji državi, skupaj s področjem prometa in industrije.Učinkovitost čiste proizvodnje električne energije vodikovih gorivnih celic je le okoli 50 %, medtem ko lahko celotna učinkovitost kombinirane toplote in električne energije doseže 85 %. Medtem ko vodikove gorivne celice proizvajajo elektriko za zgradbe, je mogoče odpadno toploto uporabiti za ogrevanje in toplo vodo.Kar zadeva transport vodika do gradbenih terminalov, je mogoče vodik zmešati z zemeljskim plinom v manj kot 20-odstotnem deležu s pomočjo razmeroma popolnega gospodinjskega cevovodnega omrežja za zemeljski plin in transportirati do tisočev gospodinjstev.Ocenjuje se, da bo leta 2050 10 % svetovnega ogrevanja stavb in 8 % energije v stavbah zagotovljenih z vodikom, kar bo zmanjšalo emisije ogljikovega dioksida za 700 milijonov ton na leto.
Na področju električne energije lahko vodikova energija zaradi nestabilnosti obnovljivih virov postane nova oblika shranjevanja energije s pretvorbo elektrika-vodik-elektrika.V obdobjih nizke porabe električne energije se vodik proizvaja z elektrolizo vode s presežkom obnovljive energije in se shrani v obliki visokotlačnih plinastih, nizkotemperaturnih tekočin, organskih tekočin ali trdnih materialov; v obdobjih največje porabe električne energije se shranjeni vodik prenaša skozi gorivo. Baterije ali enote vodikovih turbin proizvajajo elektriko, ki se napaja v javno omrežje.Obseg shranjevanja vodikove energije je večji, do 1 milijon kilovatov, čas shranjevanja pa daljši. Sezonsko shranjevanje je mogoče realizirati glede na izhodno razliko sončne energije, vetrne energije in vodnih virov.Avgusta 2019 se je v Lu'anu v provinci Anhui začel prvi projekt shranjevanja vodikove energije v megavatnem obsegu v moji državi, ki je bil leta 2022 uspešno povezan z omrežjem za proizvodnjo električne energije.
Obenem bo imela elektrovodikova sklopka tudi pomembno vlogo pri izgradnji sodobnega energetskega sistema v moji državi.
S čistega in nizkoogljičnega vidika je obsežna elektrifikacija močno orodje za zmanjšanje ogljika na številnih področjih v moji državi, kot so električna vozila na področju prevoza, ki nadomeščajo vozila na gorivo, in električno ogrevanje na področju gradbeništva, ki nadomešča tradicionalno ogrevanje s kotli. .Vendar pa še vedno obstajajo nekatere industrije, ki jim je težko doseči zmanjšanje ogljika z neposredno elektrifikacijo. Med najtežjimi panogami so jeklarska, kemična, cestni promet, ladijski promet in letalstvo.Energija vodika ima dvojne lastnosti energetskega goriva in industrijske surovine ter lahko igra pomembno vlogo na zgoraj omenjenih področjih, ki jih je težko globoko razogljičiti.
Z vidika varnosti in učinkovitosti lahko vodikova energija, prvič, spodbuja razvoj večjega deleža obnovljive energije in učinkovito zmanjša odvisnost moje države od uvoza nafte in plina; regionalno ravnovesje oskrbe in porabe energije v moji državi; poleg tega se bo z znižanjem stroškov električne energije iz obnovljivih virov izboljšala ekonomika zelene električne energije in zelene vodikove energije, javnost pa ju bo na splošno sprejela in uporabljala; Energija vodika in elektrika sta kot energetska vozlišča več. Enostavno je združiti različne vire energije, kot so toplotna energija, hladna energija, gorivo itd., da skupaj vzpostavimo medsebojno povezano sodobno energetsko omrežje, oblikujemo visoko prožen sistem oskrbe z energijo in izboljšati učinkovitost, gospodarnost in varnost sistema oskrbe z energijo.
Razvoj industrije vodikove energije v moji državi se še vedno sooča z izzivi
Proizvodnja poceni in nizkoemisijskega zelenega vodika je eden od pomembnih izzivov, s katerimi se sooča industrija vodikove energije.Pod predpostavko, da ne dodajamo novih emisij ogljika, je rešitev problema vira vodika predpostavka za razvoj industrije vodikove energije.Proizvodnja vodika iz fosilne energije in proizvodnja vodika v industrijskih stranskih produktih sta zreli in stroškovno učinkoviti ter bosta kratkoročno ostali glavni vir vodika.Vendar so zaloge fosilne energije omejene in še vedno obstaja problem emisij ogljika v procesu proizvodnje vodika; proizvodnja industrijskega stranskega produkta proizvodnje vodika je omejena in razdalja dovodnega sevanja je kratka.
Dolgoročno je proizvodnjo vodika z elektrolizo vode enostavno združiti z obnovljivo energijo, ima večji potencial obsega, je čistejša in bolj trajnostna ter je najbolj potencialna metoda zelene oskrbe z vodikom.Trenutno je tehnologija alkalne elektrolize v moji državi blizu mednarodne ravni in je glavna tehnologija na področju komercialne elektrolize, vendar je v prihodnosti omejen prostor za zmanjšanje stroškov.Elektroliza vode s protonsko izmenjevalno membrano za proizvodnjo vodika je trenutno draga, stopnja lokalizacije ključnih naprav pa se iz leta v leto povečuje.Elektroliza trdnih oksidov je blizu mednarodne komercializacije, doma pa je še vedno v fazi dohitevanja.
sistem dobave verige vodikove energije v moji državi še ni dokončan in še vedno obstaja vrzel med obsežnimi komercialnimi aplikacijami.V moji državi je bilo zgrajenih več kot 200 postaj za hidrogeniranje, od katerih je večina postaj za hidrogeniranje s plinom 35MPa, visokotlačne postaje za hidrogeniranje s 70MPa z večjo zmogljivostjo shranjevanja vodika pa predstavljajo majhen delež.Pomanjkanje izkušenj pri gradnji in delovanju bencinskih postaj za tekoči vodik ter postaj za integrirano proizvodnjo vodika in hidrogeniranje.Trenutno transport vodika temelji predvsem na visokotlačnem plinskem transportu s priklopniki z dolgimi cevmi, cevovodni transport pa je še vedno šibka točka.Trenutno je kilometrina vodikovih cevi približno 400 kilometrov, cevovodov v uporabi pa le okoli 100 kilometrov.Cevovodni transport se sooča tudi z možnostjo vodikove krhkosti zaradi uhajanja vodika. V prihodnosti je treba še izboljšati kemične in mehanske lastnosti materialov cevovodov.Pri tehnologiji shranjevanja tekočega vodika in tehnologiji shranjevanja vodika s kovinskim hidridom je bil dosežen znaten napredek, vendar ravnovesje med gostoto shranjevanja vodika, varnostjo in stroški ni rešeno in še vedno obstaja določena vrzel med obsežnimi komercialnimi aplikacijami.
Specializirani politični sistem ter večresorski in večpodročni mehanizem usklajevanja in sodelovanja še niso popolni.»Srednjeročni in dolgoročni načrt razvoja industrije vodikove energetike (2021–2035)« je prvi razvojni načrt vodikove energetike na nacionalni ravni, vendar je treba poseben načrt in sistem politike še izboljšati. V prihodnje je potrebno dodatno razjasniti smer, cilje in prioritete industrijskega razvoja.Industrijska veriga vodikove energije vključuje različne tehnologije in industrijska področja. Trenutno še vedno obstajajo težave, kot sta nezadostno meddisciplinarno sodelovanje in nezadosten mehanizem medresorskega usklajevanja.Gradnja bencinskih postaj za vodik na primer zahteva sodelovanje več oddelkov, kot so kapital, tehnologija, infrastruktura in nadzor nevarnih kemikalij. Trenutno se pojavljajo težave, kot so nejasni pristojni organi, težave pri odobritvah, lastnosti vodika pa so še vedno le nevarne kemikalije, kar resno ogroža razvoj industrije. velike omejitve.
Verjamemo, da so tehnologija, platforme in talenti točke rasti za podporo razvoju industrije vodikove energije v moji državi.
Najprej je treba nenehno izboljševati raven ključnih jedrnih tehnologij.Tehnološke inovacije so jedro razvoja industrije vodikove energije.V prihodnosti bo moja država še naprej spodbujala raziskave in razvoj ključnih temeljnih tehnologij pri proizvodnji, shranjevanju, transportu in uporabi zelene in nizkoogljične vodikove energije.Pospešiti tehnološke inovacije gorivnih celic z membrano za izmenjavo protonov, razviti ključne materiale, izboljšati glavne kazalnike učinkovitosti in zmogljivost množične proizvodnje ter še naprej izboljševati zanesljivost, stabilnost in vzdržljivost gorivnih celic.Prizadevali si bomo za spodbujanje raziskav in razvoja ter proizvodnje ključnih komponent in ključne opreme.Pospešite izboljšanje učinkovitosti pretvorbe proizvodnje vodika iz obnovljivih virov energije in obsega proizvodnje vodika z eno samo napravo ter naredite preboj v ključnih ključnih tehnologijah v infrastrukturni povezavi vodikove energije.Nadaljujte z raziskavami o osnovnih zakonitostih varnosti vodikove energije.Še naprej spodbujati napredno tehnologijo vodikove energije, ključno opremo, predstavitvene aplikacije in industrializacijo glavnih izdelkov ter zgraditi visokokakovosten razvojni tehnološki sistem za industrijo vodikove energije.
Drugič, osredotočiti se moramo na izgradnjo podporne platforme za industrijske inovacije.Razvoj industrije vodikove energije se mora osredotočiti na ključna področja in ključne povezave ter zgraditi večnivojsko in raznoliko inovacijsko platformo.Podprite univerze, raziskovalne inštitute in podjetja, da pospešite izgradnjo ključnih laboratorijev in najsodobnejših navzkrižnih raziskovalnih platform ter izvedete osnovne raziskave o uporabi vodikove energije in raziskave najsodobnejše tehnologije.V začetku leta 2022 sta Nacionalna komisija za razvoj in reforme ter Ministrstvo za izobraževanje izdala »Odobritev poročila o študiji izvedljivosti o projektu inovacijske platforme za integracijo nacionalne tehnologije za shranjevanje energije v industriji in izobraževanju Severnokitajske univerze za električno energijo«, Severna Kitajska Projekt inovacijske platforme za integracijo industrije in izobraževanja Univerze za električno energijo Nacionalne tehnologije shranjevanja energije Bil je uradno odobren in postal je prva skupina visokih šol in univerz, ki so bile »upravljajoče«.Kasneje je bil uradno ustanovljen Inovacijski center za vodikovo energetsko univerzo North China Electric Power University.Inovacijska platforma in inovacijsko središče se osredotočata na tehnične raziskave na področju elektrokemijskega shranjevanja energije, vodikove energije in tehnologije njene uporabe v električnem omrežju ter dejavno spodbujata razvoj nacionalne industrije vodikove energije.
Tretjič, treba je spodbujati izgradnjo skupine strokovnjakov za vodikovo energijo.Tehnološka raven in obseg industrije vodikove energije še naprej dosegata preboje. Vendar se industrija vodikove energije sooča z veliko vrzeljo v skupini talentov, zlasti z resnim pomanjkanjem inovativnih talentov na visoki ravni.Pred nekaj dnevi je bila glavna smer "Znanost in inženiring vodikove energije", ki jo je razglasila Severnokitajska univerza za elektroenergetiko, uradno vključena v katalog dodiplomskih smeri na običajnih fakultetah in univerzah, disciplina "Znanost in inženiring vodikove energije" pa je bila vključena v katalog nov interdisciplinarni predmet.Ta disciplina bo prevzela elektroenergetiko, inženirsko termofiziko, kemijsko inženirstvo in druge discipline kot oprijem, organsko integrirala proizvodnjo vodika, shranjevanje in transport vodika, varnost vodika, vodikovo energijo in druge tečaje modulov vodikove energije ter izvajala vsestranske interdisciplinarne osnovne in uporabne raziskave. Zagotovil bo ugodno podporo talentom za uresničitev varnega prehoda energetske strukture moje države, pa tudi razvoj industrije vodikove energije in energetske industrije moje države.
Čas objave: 16. maj 2022