绿氢产业崛起:制备、应用与储运的全面突破

AI快讯1个月前发布 niko
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在全球能源转型的大趋势下,氢能作为一种极具潜力的二次能源,正逐渐改变着能源格局。氢气作为重要的工业化工原料,已有成熟的全球市场,2023年市场规模达1.23万亿元,不过目前其来源主要依赖化石燃料制得的灰氢。

全球能源转型催生氢能需求

当前,全球面临着诸多能源危机问题。全球化石能源短缺,我国对外依存度较高,且化石能源资源地域分配不均,严重影响国际局势及能源贸易价格。同时,国际油价、天然气价格和煤炭价格震荡上行,使得能源供应面临挑战。

在此背景下,碳中和目标的确定让能源转型变得迫在眉睫。全球处于第三次能源转型进程中,可再生能源逐步取代化石能源,已有140个国家提出了碳中和目标。二次能源的革新成为实现“碳中和”的关键一环,而氢能作为零碳二次能源,能与可再生能源、终端应用灵活耦合,将推动能源转型。

此外,可再生能源技术的迅速发展,驱动了绿电、绿氢成本的降低。风电、光伏的度电成本大幅下降,装机量迅速增加,新型电力系统应运而生。随着绿电成本的降低,绿氢更具经济可行性,有望实现对汽油、柴油等能源的替代。

氢能供需现状与发展趋势

在氢能供给方面,目前制氢来源仍以灰氢为主,但绿氢具有“零碳排”的制备优势,且能耦合绿电消纳,未来势必取代灰氢。同时,电解槽装机步入高速成长期,制氢电解槽将成为氢能产业链上游的重要投资热点。

从氢能的消纳路径来看,需求侧呈现高速增长态势,主要应用于工业领域。但在“零碳排”的大背景下,需拓展氢能的多元应用,交通、电力领域的用氢需求将快速增长。

绿氢制备技术与经济可能性

根据制氢路线的碳排放,可分为“灰氢”“蓝氢”“绿氢”。为彻底解决制氢过程的碳排放问题,“绿氢”将成为“碳中和”背景下的首选。目前,电解水制氢有碱性电解水、质子交换膜电解水、固体氧化物电解水和阴离子交换膜电解水四大技术路径,分别处于不同的产业化阶段。

绿氢具备经济可能性,主要体现在技术降本、电价下降和碳税经济三个方面。国内核心材料技术的突破,有望使电解槽实现全面国产化;我国可再生能源消纳问题的存在,可用于低成本制绿氢存储;各国碳税政策的陆续发布,让绿氢的低碳经济优势逐步体现。

绿氢应用领域的变革

在工业应用方面,绿氢可用于合成绿氨、绿甲醇,推动绿氢冶金和绿氢炼化的发展。绿氨可作为储氢载体和二次能源,应用于航运等领域;绿甲醇可作为能源燃料,用于车船动力和发电供热;绿氢冶金是钢铁行业实现碳中和目标的革命性技术;绿氢炼化则能实现深度减碳,推动石化工业转型升级。

在交通应用方面,发展氢能是交通脱碳的必经之路。氢内燃机成本低、燃料经济性好,但存在技术问题;氢燃气轮机应用场景广泛,但面临技术与商业化挑战。

在电力应用方面,可再生能源结构催生长时储能需求,氢储能可实现大规模、长周期、远距离储能,但目前高成本、低效率限制了其推广,不过它具有较大的降本空间。

在建筑应用方面,氢能可替代传统化石能源,通过燃料电池热电联供方式为建筑供能,提高系统能效。

氢能应用的关键卡点:储运氢

氢储运串联制氢和用氢端,深刻影响着氢能产业的发展。我国氢能地缘性分布不均,长距离储运需求较大,但目前氢储运技术薄弱,成本较高。物理储氢技术有望产业化,化学储氢技术还有待发展。不同的储运方式各有优劣,300km以内可采用长管拖车储运气氢,以外则需多种储运方式结合。

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