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石油公司如何玩轉氫能?

2020-08-07 14:19  來源:中國能源報  瀏覽:  

1升液氫只有70克,而能量密度卻是普通汽油的3倍,可以用于航天、航空等高速運輸工具。

作為清潔的二次能源,氫能可以廣泛應用在燃料電池車輛、發(fā)電、儲能等領域。規(guī)?;瘍Υ娴奶匦宰屗梢圆糠痔娲秃吞烊粴猓瑢獙夂蜃兓捅U夏茉垂踩染哂幸欢ǖ闹巫饔?,已逐步走進了人們的生產生活,成為世界發(fā)達國家追逐的能源新寵。

氫能產業(yè)有多重要?“2050年氫能在我國終端能源體系中將占10%-15%,成為我國能源戰(zhàn)略重要組成部分,與電力協(xié)同互補,共同成為我國終端能源體系的消費主體,可以帶來十幾萬億的新興產業(yè)。”中國工程院院士干勇這樣說。

“氫能熱”已驅動國際大牌石油公司試水,中國石油公司自然也不甘落后,但石油公司能玩轉氫能嗎?

日前,在中國石化舉辦的氫能戰(zhàn)略研討會上,多位院士和專家、企業(yè)主們就此展開熱議。

“成本高、運輸難”

中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的白皮書預計:到2050年,氫氣需求量接近6000萬噸,年經濟產值將達到12萬億元,全國加氫站達到1萬座以上,交通運輸、工業(yè)領域將實現(xiàn)氫能的普及應用,燃料電池達到520萬輛/年,固定式發(fā)電裝置2萬套,燃料電池系統(tǒng)產能550臺套/年。6000萬噸氫利用,可減排約7億噸二氧化碳。

目前制氫的主要來源:化石燃料制氫、工業(yè)副產物制氫、電解水制氫、生物質制氫等。

制取氫的經濟性如何呢?根據(jù)業(yè)內人士測算,不同原料制取一公斤氫的成本從高到低依次為:電解水制氫48.27元;煤制氫26.32元;天然氣制氫28.11元;乙醇制氫27.6元。 其中,化石燃料制氫與工業(yè)副產制氫以較低的成本占據(jù)制氫結構的主體地位。但化石能源面臨著碳排放問題,未來碳捕捉技術有望解決二氧化碳排放問題,但也會增加制氫成本。

“低成本制氫是可持續(xù)發(fā)展的關鍵”。中國工程院院士顧大釗指出?,F(xiàn)實是多數(shù)制氫成本方式還不具備競爭力。比如,按照中國工程院院士、中國礦業(yè)大學教授彭蘇萍的測算,燃料電池車用氫成本控制在40元/公斤才有競爭力。

另外值得注意的是,有業(yè)內專家指出, 未來可再生能源可能會變成制氫的主要方式,在經濟性上將明顯強于化石能源。

雖然氫氣很輕,但儲運起來并不輕巧,也是氫作為能源最大的應用難點之一。目前主要有液氫、高壓氫瓶、金屬儲氫、有機化合物等儲氫模式。氫液化能量消耗比較高,高壓瓶儲運價格相對低廉,但主要適合中小量氫的儲運,是我國目前主要儲氫方式。中國工程院院士、中國科學院大連化物所研究員衣寶廉等業(yè)內人士建議,對于長距離、大規(guī)模運輸氫應探索天然氣管網運輸。

關鍵技術和核心裝備“卡脖子”

讓院士們擔憂的是,目前“卡脖子”問題分布在氫能產業(yè)的各個環(huán)節(jié),從制氫、儲氫到加氫,亟需打破國外技術壟斷。“技術瓶頸是導致氫能產業(yè)成本居高不下的原因,特別是氫儲運、燃料電池及電解技術均亟待突破。”彭蘇萍說。

總體上看,國內氫能產業(yè)技術水平與國際先進水平在一些方面還存在不小的差距。干勇說,一些與氫相關的關鍵材料都與國外存在差距,比如,氫密封材料、低溫金屬材料、高效冷絕緣材料等;燃料電池方面,耐久性壽命比國外產品要短;在儲氫環(huán)節(jié),車載儲氫罐與國外具有一定差距,還達不到完全工程化。還有固定式、移動式的氫氣存儲裝置、加壓和加注設備,這些零部件的耐久性和可靠性還要形成技術規(guī)范和標準,達到批量化、商業(yè)化的應用;加氫機和氫氣壓縮機,燃電電池系統(tǒng)檢測和氫氣檢測和國外差距都比較大。

干勇舉例說,燃料電池的關鍵材料——膜電極,是燃料電池里最昂貴的部件,以1000套的生產能力來算,膜電極占78%的成本,即使到50萬套也占62%。我國制訂了支持膜電極發(fā)展中長期計劃,但有些指標沒有達到,投入不夠,大型企業(yè)的介入也不夠。

彭蘇萍進一步指出,與歐美發(fā)達國家相比,我國缺乏對氫能全產業(yè)鏈的深入研究,沒有經歷過規(guī)模試驗、數(shù)據(jù)收集、技術改進、經驗積累等階段,基礎研究數(shù)據(jù)和成果經驗缺乏,亟需構建產業(yè)鏈和關鍵材料自主核心技術體系及標準。

可參與全產業(yè)鏈

敢玩氫能得有底氣,石油公司有哪些優(yōu)勢呢?


首先是資源和成本。彭蘇萍說,石油企業(yè)是油氣資源的上游生產者,本身擁有資源,具備以相對較低成本生產氫氣的條件,目前,利用油氣制氫的成本略高于煤,是電解水制氫成本的1/3到1/4。

其次是龐大的加油站網點。氫能目前更多應用在車用燃料電池上,但是建一座加氫站的成本都要上千萬元,而石油公司遍布全國的加油站,直接就地利用,加氫和加油共建,或者加油、加氣、充電和加氫混合,可以省下不少錢。目前,中石油中石化已經在開展這些業(yè)務。

最后是橫貫南北的天然氣管網。氫的儲運問題制約著產業(yè)發(fā)展,也是關乎氫能成本的關鍵因素,地下數(shù)萬公里的天然氣管網,可以規(guī)模化運輸氫,對石油公司來說是一大優(yōu)勢。

中國石化是國內較早涉足氫能的石油公司,先天的優(yōu)勢加之領導層的重視,這兩年得以快速發(fā)展。中國工程院院士、中國石化集團董事長張玉卓介紹,目前中國石化每年氫氣的產量約300萬噸,占全國氫氣產量的14%左右。擁有3萬多座加油站,目前已建成若干油氫合建示范站。

也就是說,無論是上游制氫還是中游或者下游的應用,氫能產業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)石油公司均可參與。“我國氫能產業(yè)發(fā)展還處于培育階段,需要有實力的大型企業(yè)來承擔示范任務,擔當產業(yè)排頭兵。”中國工程院院士、中國工程院能源與礦業(yè)工程學部主任蘇義腦說。這對家底豐厚的石油公司的來說,也是一大優(yōu)勢。

但氫能產業(yè)發(fā)展方向如何選擇、發(fā)展路徑如何優(yōu)化、發(fā)展時機如何把握,仍然存在疑問甚至爭議。

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